DE1186461B - Verhinderung der Bildung von Spross-Polymerisaten bei der Destillation von monomeren Olefinen bzw. Olefingemischen - Google Patents
Verhinderung der Bildung von Spross-Polymerisaten bei der Destillation von monomeren Olefinen bzw. OlefingemischenInfo
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Description
- Verhinderung der Bildung von Sproß-Polymerisaten bei der Destillation von monomeren Olefinen bzw. Olefingemischen Bei der Herstellung von synthetischem Kautschuk und Elastomeren z. B. aus Styrol und Butadien treten oft unerwünschte spontane Polymerisationen in den für die Wiedergewinnung der Monoolefine dienenden Anlagen auf. Diese Polymerisationen können zu Polymerisaten von linearer Beschaffenheit wie aber auch zu Sproß-Polymerisaten führen, die besonders unerwünscht sind, da diese sich in Gegenwart der dampfförmigen oder flüssigen Monoolefine vergrößern und schnell die Anlage verstopfen können.
- Zur Verhinderung der Bildung von Sproß-Polymerisaten können Nitrite und Nitroseverbindungen wie NO2, N2O3, ferner gewisse phenolische Verbindungen, Schwefel und einige aromatische Amine verwendet werden. Die Mittel haben eine Reihe von Nachteilen: einige sind schwer zu handhaben, während andere die wiedergewonnenen Monoolefine verfärben.
- Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Mittel ist, daß sie zwar in reinen Anlagen die Neigung einer Sproß-Polymerisation verringern, ihre Wirksamkeit indes verlieren, sobald sich ein Keim eines Sproß-Polymerisates gebildet hat.
- Stabilisatoren, die wie das aus der USA.-Patentschrift 2 318 211 bekannte Hydroxylaminhydrochlorid eine vorzeitige Polymerisation von Olefinen z. B. während der Lagerung verhindern, sind zur Verhinderung der Bildung von Sproß-Polymerisaten nicht brauchbar. Dieses Salz ist nicht flüchtig und in Monoolefinen unlöslich, während das Hydroxylamin selbst als freie Base nicht stabil und infolgedessen schwierig anzuwenden ist.
- Es wurde gefunden, daß die Bildung von Sproß-Polymerisaten bei der Destillation von monomeren Olefinen bzw. Olefingemischen durch einen Zusatz - bezogen auf die insgesamt vorliegenden Monomeren - von etwa 0,001 bis etwa 5,0 Gewichtsprozent eines durch niedrigmolekulare Alkylgruppen substituierten N,N-Dialkylhydroxylamins, in dem die Alkylreste gleich oder verschieden sein können, verhindert werden kann. Beispiele von Alkylresten sind Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl und Amyl und Beispiele von für die Zwecke der Erfindung geeigneten N,N-Dialkylhydroxylaminen sind N, N-Diäthylhydroxylamin, N,N - Dimethylhydroxylamin, N,N-Diisopropylhydroxylamin oder N,N-Di-n-butylhydroxylamin.
- Das N,N-Dialkylhydroxylamin kann zur Verhinderung von Sproß-Polymerisaten aus z. B. folgenden monomeren Olefinen verwendet werden: Konjugierte Diolefine, wie Butadien-1,3, Isopren, Cyanbutadien-1,3, Chloropren, 2-Phenylbutadien, 2,3-Dimethylbutadien-1,3, aromatische Olefine, wie Styrol, Vinylnaphthalin, a-Methylstyrol, p-Chlorstyrol, carboxylgruppenhaltige Monomeren, und die entsprechenden Ester, Nitrile und Amide, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylmethacrylat, Acrylnitril und Methacrylamid. Das N,N-Dialkylhydroxylamin dient gemäß der Erfindung vorzugsweise zur Wiedergewinnung monomerer Olefine, die zur Herstellung eines Polymerisatlatex auf der Basis von Butadien verwendet werden.
- Das N,N-Dialkylhydroxylamin wird, bezogen auf das gesamte Monomer, in einer Menge von 0,001 bis etwa 5,0 Gewichtsprozent, d. h. etwa 10 bis 50 000 Teile je Million Teile Monomer, angewendet.
- Konzentrationen unterhalb dieser Grenze sind praktisch wirkungslos; andererseits können zwar größere Mengen, z. B. bis 200/ob verwendet werden, was aber praktisch wertlos ist.
- Das N,N-Dialkylhydroxylamin wird dem Monomeren in Lagertanks oder während einer beliebigen Verfahrensstufe bei der Herstellung von synthetischem Kautschuk bzw. Elastomeren zugesetzt, z. B. als wäßrige Lösung, die kontinuierlich in den oberen Teil einer der Wiedergewinnung der monomeren Olefine dienenden Destillationskolonne eingesprüht wird.
- Dampfförmiges N,N-Dialkylhydroxylamin kann zugesetzt werden, wenn das gasförmige monomere Olefin z. B. während der fraktionierten Destillation durch Leitungen strömt. Nach der bevorzugten Aus führung der Erfindung wird das N,N-Dialkylhydroxylamin in einem Entspannungstank zugesetzt.
- Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen beschrieben: Beispiel 1 Es wurden 0,5 g eines Sproß-Polymerisatkeimes aus dem Entspannungstank eines Styrol-Butadien-Kautschuks, der aus Styrol und einer kleinen Menge Butadien hergestellt worden war, in einen mit Stickstoff ausgespülten 200-g-Kolben gegeben, der 30 mol frisches, mit Natriumhydroxyd gewaschenes Styrol enthielt. Es wurden 1 mol flüssiges Butadien und N,N-Diäthylhydroxylamin als Inhibitor durch den Verschluß mittels einer Injektionsspritze zugegeben.
- Die Kolben wurden bei erhöhter Temperatur gehalten und beobachtet, bis eine Sproß-Polymerisation eintrat.
- In der folgenden Tabelle 1 sind die Versuchsergebnisse ausgeführt: Tabelle I
Inhibitor Zeit und Temperatur, die für in Gewichtsprozent eine SproOPolymerisation des Monomers erforderlich sind Kein Inhibitor 4 bis 6 Stunden bei 38°C Diäthylhydroxylamin 18,1 ! 3,6 keine Sproß-Poly- 2,9 merisation nach 7 Tagen 2,2 bei 38"C und 20 weiteren 1,5 Tagen bei 60"C 0,72 0,36 0,090 6 Tage bei 38 ° C + 9 Tage bei 60"C 0,018 - 6 Tage bei 38"C + 2 Stunden bei 60"C 0,009 2 Tage bei 38"C - Wenn kein Inhibitor zugegeben war, wurde kein Wachstum des Sproß-Polymerisates während 7 Tagen bei 38 C beobachtet, aber ein sofortiges Wachsen trat bei Erhöhung der Temperatur auf 60"C ein, und der Keim vergrößerte sich um ein Mehrfaches seines Volumens.
- Andererseits wurde, wenn 0,2 g Diäthylhydroxylamin (0,72 Gewichtsprozent des Monomers) zugegen waren, kein Wachsen des Keimes nach 7 Tagen bei 38"C und nach sechzehn weiteren Tagen bei 60"C beobachtet.
- Beispiel 3 Bei diesem Versuch wurden in dreizehn mit Stickstoff gespülte Kolben je 0,5 g eines SproßPolymerisatkeimes aus einem Styrol-Butadien-Kautschuk-Entspannungstank und je 25 ml frisch destilliertes Styrol, in die Kolben Nr. 5, 6 und 13 indes je 30 ml dieses Styrols gegeben. Nach dem Ausspülen mit Stickstoff während 10 Minuten wurden die Kolben verschlossen und in sie mittels einer Injektionsspritze durch den Verschluß 1 ml Butadien eingeführt. In alle Kolben, mit Ausnahme der Kolben Nr. 5, 6 und 13, wurde die gewünschte Menge Dialkylhydroxylamin in 5 ml Styrol mittels einer Injektionsspritze eingeführt. In die Kolben Nr. 5 und 6 wurden je 5 ml einer 720/0igen wäßrigen Lösung des Dimethylhydroxylamins eingeführt. Der Kolben Nr. 13 diente zur Kontrolle. Alle Kolben enthielten also 0,5 g eines Sproß-Polymerisatkeimes, 30 ml Styrol und I ml Butadien. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt: Tabelle II
Kol- Menge in Gewichts- ben 4 Inhibitor Prozent des Ergebnisse Monomers 1 Diäthylhydroxylamin 0,01 Sproß-Polymerisation nach 6 Tagen + 7 Stunden/60°C 2 Diäthylhydroxylamin 0,079 Sproß-Polymerisation nach 6 Tagen/38"C + 8 Tage/60"C 3 Diäthylhydroxylamin 0,32 Sproß-Polymerisation nach 6 Tagen/380 C $ 13 Tage/600C 4 Diäthylhydroxylamin 0,63 Sproß-Polymerisation nach 6 Tagen/38"C + 20 Tage/60°C 5 Dimethylhydroxylamin 0,017 Sproß-Polymerisation nach 5 Tagen/380C 6 Dimethylhydroxylamin 0,34 Sproß-Polymerisation nach 6 Tagen/380C + 10 Tagei600 C 7 Diisopropylhydroxylamin 0,016 Sproß-Polymerisation nach 6 Tagen/380 C 8 Diisopropylhydroxylamin 0,31 Sproß-Polymerisation nach 6 Tagen/38"C + 15 Tage/60°C 9 Diisopropylhydroxylamin 0,015 Sproß-Polymerisation nach 6 Tagen/380 C 10 Diisopropylhydroxylamin 0,29 Sproß-Polymerisation nach 6 Tagen/38°C + 8 Tage/600C 11 Di-n-butylhydroxylamin 0,017 Sproß-Polymerisation nach 5 Tagen/380 C 12 Di-n-butylhydroxylamin 0,34 Sproß-Polymerisation nach 6Tagen/38°C + 6Tage/60"C 13 kein Inhibitor - Sproß-Polymerisation nach 12 Stunden/38°C Wachsen des Sproß-Polymerisatkeimes Inhibitor 0,03 Teile Inhibitor | 0,1 Teil Inhibitor je 100 Teile Olefin | je 100 Teile Olefin kein Inhibitor Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen Pyrogallol Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen Guajacol Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 3 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen N-Methylanilin Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen Phenyl-2-naphthylamin Beginn: nach 2 Tagen | Beginn: nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ; ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen p-Phenylendiamin Beginn: nach 2 Tagen Beginn nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen | ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen Stert-Butylbrenzkatechin Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen os-Naphthol Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen Hydrochinon Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 3 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen p-Aminophenol Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 3 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen Di-tert-amylphenol Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen p-tert-Butylphenol Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 3 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen p-Nitrosodimethylanilin Beginn: nach 4 Tagen | Beginn: nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen p-Benzylaminophenol Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen Dibenzyl-p-aminophenol Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 2 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen Brenzkatechin Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 3 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen Diamylhydrochinon Beginn: nach 2 Tagen Beginn: nach 3 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen Hydroxylaminsulfat ~ Beginn: nach 4 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen Hydroxylaminhydrochlorid ~ Beginn: nach 6 Tagen mäßiges mäßiges Wachsen: nach 10 Tagen N,N-Diäthylhydroxylamin Beginn: nach 4 Tagen kein Wachsen nach 11 Tagen ausgedehntes Wachsen: nach 7 Tagen - Andererseits wird, wenn N,N-Diäthylhydroxylamin zugegen ist, eine Verringerung der Sproß-Polymerisation erzielt, die zwei- bis fünfmal größer als die mit irgendeinem der übrigen Mittel erreichbare ist.
- Beispiel 5 Bei der Herstellung eines Styrol-Butadien-Kautschuks wurde der gestoppte Latex zunächst durch einen Entspannungstank geführt, um den größten Teil überschüssigen Butadiens zu entfernen, und dann durch einen Vakuumentspannungstank geführt, um weitere Mengen Butadien zu entfernen. In diesen Tank wurde 0,01 Teil Diäthylhydroxylamin je 100 Teile Monomer als eine 13 g Gewichtsprozentige wäßrige Lösung gesprüht; es konnte die üblicherweise auftretende SproßPolymerisation auch nach einem durchlaufenden Betrieb von 5 Wochen nicht festgestellt werden.
- Durch N,N-Diäthylhydroxylamine wird nicht nur die Sproß-Polymerisation verhindert, sondern noch folgender Vorteil erzielt: In Butadien-Entspannungstanks findet normalerweise nicht nur eine Sprnß Polymerisation statt, sondern Latex koaguliert vorzeitig in Form von Flöckchen, die auf der Innenseite des Tanks eine festhaftende Schicht üblichen Styrol-Butadien-Kautschuks bilden, die schwierig zu entfernen ist. Wenn man dagegen, wie gefunden wurde, N,N - Diäthylhydroxylamin zur Verhinderung der SproSPolymerisation in einem Butadien-Entspannungs- tank verwendet, tritt keine Polymerisation des in der Kautschukschicht absorbierten Styrols und Butadiens ein. Wenn man aber beim Ausdämpfen und Ausblasen des Tanks den Inhibitor entfernt, wird die dann sehr schnell vor sich gehende Sproß-Polymerisation die Kautschukschicht von der Tankfläche lösen, was die Reinigung des Tanks sehr erleichtert.
Claims (1)
- Patentanspruch: Verhinderung der Bildung von Sproß-Polymerisaten bei der Destillation von monomeren Olefinen bzw. Olefingemischen, g e k e n n z e i c hn e t durch einen Zusatz - bezogen auf die insgesamt vorliegenden Monomeren - von etwa 0,001 bis etwa 5 Gewichtsprozent eines durch niedrigmolekulare Alkylgruppen substituierten N,N-Dialkylhydroxylamins, in dem die Alkylreste gleich oder verschieden sein können.
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