DE1595160A1

DE1595160A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von festen thermoplastischen Polymeren aus einer Loesung

Info

Publication number: DE1595160A1
Application number: DE19651595160
Authority: DE
Inventors: Wentz Jun Charles Alvin; Cunningham Sheldon Arthur; Hopper Edward Eric; Allan Hinton
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1964-10-02
Filing date: 1965-10-01
Publication date: 1972-03-30
Also published as: ES317888A1; BE683121A; US3450183A; GB1097194A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von festen thermoplasti-Schen Polymeren aus einer Lösung.
Die Erfindung betrifft die Produktion und Gweinnung von normalerweise festen Polymeren. In einer Hinsicht betrifft sie die Gewinnung eines normalerweise festen Polymers aus einer Lösung in einem Bößungsmittel. In anderer Hinsicht betrifft sie ein neuartiges Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung eines im wesentlichen lösungsfreien Polymers.
Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung eines normalerweise festen Polymers, wie PolyHthylen, Polybutadien und Polystyrol, bekannt. In vielen der bekannten Verfahren erheilt man das Polymer zunächst in Form einer Lösung im BUsungsmittel, und es muss aus diesem gewonnen werden. Die Gewinnung kann naoh verschledenen Verfahren durchgeführt werdne. z. B. durch Lösungsmittelverdampfung, wodurch das Polymer als nicht flüchtiger Rückstand zurückbleibt, oder durch Kühlen der Lösung, um eine Ausfällung des Polymers zu erreichen, das nachfolgend durch Filtrieren gewonnen wird. Bei Verdampfungsverfahren für die Entfernung des Lösungsmittels ist es schwierig, die letzten Spuren des Lösungsmittels aus dem Polymer zu entfernen. Diese Schwierigkeit entsteht dadurch, dass die Lösung mehr und mehr konzentriert wird und ihre Viskosität zunimmt. Der Wärmeübergang wird entsprechend verzögert, und wenn keine geeignete Regelung durchgeführt wird kann Kas Polymer thermisch wegen ungebührlich hohen Verweilzeiten in der Gewinnungsanlage bei örtlich hohen Temperaturen. Es ist sehr wünschenswert, das Polymer soweit als möglich von dem Lösungsmittel frei zu machen, weil kleine Mengen, d.h. wenige Gewichtsprozente Lösungsmittel, Blasen und damit Hohlräume bilden, wenn das Polymer vorbereitend für die Verformung erhitzt wird.
Erfindungsgemäss ist ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgesehen, durch die das Polymer aus einer Lösung durch Verdampfung Zersetzung des Lösungsmittels ohne thermischen des Polymers gewonnen werden kann, und das letzlich gewonnene Polymer weniger als 1 Gew.-% Lösungsmittel,oft weniger als 0,2 Gew.-' Lösungsmittel enthält, und es kann verformt werden, ohne unzulässige Bildung von Hohlräumen, die durch Lösungsmittelverdampfung hervorgerufen werden. 1 Erfindungsgemäss ist ein Verfahren zur Gewinnung eines normalerweise festen thermoplastischen Polymers aus einer Lösung in einem Lösungsmittel vorgesehen, das den an sich bekannten Schritt der Verdampfung des grosseren Teils des Lögunsmittels einschliesst, ferner die

SEkbEtVerdampfung

des grösseren Teils des Lösungsmittels bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Polymers, während gleichzeitig das ausgeschiedene Polymer zerkleinert wird, worauf das zerkieinerte Polymer bei einer Temperatur über seinem Schmelspunkt geschüttelt bzw. durchgerührt wird, um das Lösungsmittel zu verdampfen und ein praktisch lösungsmittelErei¢s Poller zu gewinnen.
Erfindungsgemäss ist ausserdem eine Vorrichtung zur Gewinnung eines normalerweise festen thermoplastischen Polymers aus einer Lösung in einem Lösungsmittel vorgesehen, bestehend aus einer senkrecht angeordneten, langgestreckten, zylindrischen Kammer, in der ein Sieb angeordnet it, durch das die Kammer in einen oberen Teil, der eine Verdampfungszone bildet, und einen unteren Endteil, der offen ist für den Entzug der Polymerpartikel, geteilt wird, einer ersten Leitung, die mit diesem oberen Teil der Kammer für die Zuführung der Polymerlösung verbunden ist und einer zweiten Leitung, die ebenso mit diesem oberen Teil für die Abführung des verdampften Lösungsmittels verbunden ist, wobei wenigstens am oberen Ende dieser Kammer Einrichtungen zum Zerkleinern (Pulverisieren) des Polymers, das darin ausgeschieden wird, vorgesehen sind; ferner mit Einrichtungen, die mit dem unteren Ende dieser Kammer verbunden sind, um die Polymerpartikel, die aus dieser Kammer abgezogen werden, bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Polymers umzurühren (zu bewegen).
In einer Hinsicht wird erfindungsgemäss eine Lösung eines Polymers in einer Verdampfungszone, die unterhalb des Schmelzpunktes des Polymers aufrechterhalten wird, verdampft, um das Lösungsmittel zu entfernen und ein Feststoffkonzentrat zu erhalten.
In der Verdampfungszone ist eine erste Grobzerkleinerungseinrichtung angeordnet, durch die das gebildete Feststoffkonzentrat zerschnitten wird. In einer zweiten Stufe passiert das so gewonnene, grob zerkleinerte Peststoffkonzentrat eine zweite Zerkleinerungszone, in der das Feststoffkonzentrat auf eine vorbestimmte Grösse reduziert wird. In der dritten Stufe wird das zerkleinerte Feststoffkonzentrat aus der zweiten Stufe bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Polymers gemischt, und ein weitgehender Teil des übrigen Lösungsmittels wird verdampft.
Das lösungsmittelfreie Polymer wird fest und als Erzeugnis gewonnen.
Ver Schmelzpunkt des Polymers variiert, was von der physikalischen und chemischen Beschaffenheit und der Herkunft des Polymers abhängt. Der Schmelzpunkt der Polyäthylene liegt gewöhnlich in dem Bereich von annähernd 100 bis 1500C (210 bis 260°F). Die Polyäthylene, die nach dem Verfahren gemäss dem U.S.Patent 2 825 721 vorbereitet sind, haben gewöhnlich Schmelzpunkte in dem Bereich von 115 bis 13000 (240 bis 2600F), können jedoch auch Schmelzpunkte außerhalb dieses Bereichs haben.
Ein besonderes Merkmal der Erfindung betrifft die Durchführung der Verdampfung der konzentrierten Polymerlösung in der ersten Stufe bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Polymers und vorzugsweise bei einem Druck unter dem Atmosphärendruck. Verdampfungs So wird ein augenscheinlich trockener oder fester

ESsiX est

erhalten, der leicht aus der Verdampfungseinrichtung abgezogen werden kann. Es liegt ebenso innerhalb des Umfangs der Erfindung, den klasçerten Rückstand im trockenen Zustand zu bilden und zu sammeln und den angesammelten Rückstand bzw. Überrest zu schmelzen und als Flüssigkeit zu einer nachfolgenden Verfahrens stufe zu transportieren.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Gewinnung ist besonders anwendbar bei der Gewinnung eines Polymererzeugnisses in einem Verfahren der Art, das in dem zuvor angeführten U.S.-Patent offenbart und beansprucht ist, gemäss dem ein aliphatisches 1-OleSin mit einer maximalen Kettenlänge von 8 Kohlenstoffatomen, die näher bei der Doppelbindung keine Verzweigung außer der 4-Stellung hat, in der Anwesenheit eines Katalysators, der Chromoxyd enthält, polymerisiert wird, wobil ein wesentlicher Weil des Chroms 6-wertig ist ilnd rnit wenigstens einem Oxyd aus der Gruppe Silicium-, Aluminium-, Zirkonium- und Thoriumoxyd verbunden ist. Der aus dem Reaktor abgezogene Ablauf besteht aus einer Lösung aus Polymer in dem Lösungsmittel, und wenn eine Trübe oder suspendierter Katalysator verwendet wird, so besteht der Ablauf aus einer Lösung des Polymers in dem Lösungsmittel, ferner suspendiertem Katalysator, an dem ungelöstes Polymer anhaftet, und in vielen Fällen kleinen Mengen von nicht reagiertem Olefin. Das nicht reagierte Olefin kann durch LÜften und/oder Verdampfen entfernt werden, und die übrige Mischung wird in üblicher Weise auf eine geeignete Temperatur erhitzt, um eine praktisch vollständige Lösung des Polymers in dem Lösungsmittel zu erreichen. An diesem Punkt kann, wenn gewünscht, zusätzlich Lösungsmittel zugefügt werden, und es ist die übliche Praxis, die Konzentration des Polymers in der Lösung auf einen Wert in dem Bereich von etwa 2 bis etwa 10 Gew.-<o einzustellen. Die Lösung kann dann gefiltert werden, um den suspendierten Katalysator auszuscheiden, und es wird eine Lösung, die 2 bis 10 Gew.-Vo Polymer im Lösungsmittel enthält, erhalten, aus der das Polymer gewonnen wird. Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders anwendbar hei der Gewinnung eines Polymers aus einer solchen Lösung und besonders aus einer Lösung eines Polyäthylens. So gewonnene Polymere sind verwendbar zur Herstellung von Leitungen, Röhren, elektrischen Isolationen und gegen Wasser widerstandfähige Umhüllungen.
Gemäss einer Ausfiihrungsform der Erfindun+erden etwa 25 bis 75 des Lösungsmittels in einer Vorverdampfungszone verdampft, 85 bis 99 des übrigen Lösungsmittels werden in der ersten Stufe verdampft und das meiste oder das gesamte restliche Lösungsmittel wird in der Endstufe verdampft.
Wird die Erfindung angewandt bei einer Lösung aus Polyäthylen in z.B. 2,2,4-Trimethylpentan oder Cyclohexan, so hat die Lösung, die der ersten Stufe des Verfahrens zugeführt wird, vorzugsweise eine Polyäthylenkonzentration im Bereich von 8 bis 15 Gew.-% o.
Die Konzentration der ersten Stufe ergibt eine weitere Eonzentration von 50 bis 99, und in der Endstufe wird die Lösungsmittelkonzentration auf weniger als 1 Gew.-J des Polymererzeugnisses herabgesetzt.
Bei einer Ausfhrungsform der Erfindung wird eine Vorverdampfung bei Temperaturen -im Bereich von 120 bis 180°C (250 bis 3500F) und über dem Schmelzpunkt des Polymers und dem normalen Verdampfungspunkt des Lösungsmittels und bei einem Druck im Bereich von 0 bis 7 kp/cm2 (0 bis 100 psig) durchgeführt, wobei die erste Stufe eine Vakuumverdampfung ist, die bei einer Temperatur im Bereich von etwa 40 bis 1200C (100 bis 2500F) und unter dem Schmelzpunkt des Polyäthylens bei einem Druck durchgeführt, der vorzugsweise nicht über 0,7 kp/cm2 (10 psia) liegrt, der aber bis 0,9 kp/cm2 (13 psia) betragen kann. Der Schluß ist ein Vakuumpreßschritt bei einem Maximaldruck über 0,7 kp/cm2 (10 psia) und einer Temperatur im Bereich von 190 bis 2300C (375 bis 4500F).
In der Schlußstufe wird das geschmolzene Polyäthylen gemischt oder geknetet und das Lösungsmittel bei Vakuum verdampft.
Das geschmolz-ene Polymer wird dann in Form eines endlosen Stranges oder Drahtes stranggepreßt und kann in Pellets, Zylinder oder Stücke mit anderer gewünschter Form und jeder gewünschten Länge geschnitten werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Hochfeststoffreaktor verwendet wird, um das Polymer herzustellen, wird keine Vorverdampfung und keine Feststoffentfernung durchgeführt, da die Polymerlösung bei einem Druck von 14 bis 32 kp/cm2 (2DO bis 450 psig) und einer Temperatur von 140 bis 1800C (290 bis 3500F) direkt in eine Verdampfungszone geführt wird, die mit der primären Zerkleinerungseinrichtung versehen ist und dort bei einem Druck von 0 bis ungefähr 0,35 kp/cm2 (0 bis 5 psig) und einer Temperatur im Bereich von 80 bis 1000C (180 bis 2100F) unterhalb des Schmelzpunktes des Polymers verbleibt.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann in Verdampfern oder Vakuumverdampfungsbehältern, deren allgemeiner Aufbau bekannt ist, durchgeführt werden. Der Aufbau der Verdampfungseinrichtung schließt jedoch bestimmte besondere Merkmale ein. Es wurde festgestellt, dass es schwierig ist, konzentriertes Polyäthylen wegen des niederen Schüttgewichtes des nach der Verdampfung gebildeten Polymers zu handhaben. Diesem kann gemäss einem Gesichtspunkt der Erfindung abgeholfen werden, da neuartige mechanische Einrichtungen vorgesehen sind, um die stranggepreßten Schnüre oder Drähte zu trennen. Die dazu vorgesehene Einrichtung wird im folgenden beschrieben.
Die in der Schlußstufe benutzte Vorrichtung hat die übliche Form einer geheizten langgestreckten Kammer, die mit einer winrichtung verbunden ist, durch die der Druck in der Kammer unter Atmosphärendruck herabgesetzt werden kann. Diese Einrichtung hat ein Rühr-oder K tgerät, z.B. einen oder mehrere Schraubförderer, und ferner eine oder mehrere Auslaßleitungen in Form einer verengten Öffnung oder Ziehform, durch die das geschmolzene Polymer stranggepreßt werden kann. Ein geeignetes Gerät für die Entfernung des Lösungsmittels in der Endstufe wird von der Firma Welding Engineers, Inc., Norrestown, Pennsylvania, hergestellt und ist in von dieser Firma laufend veröffentlichten Heften beschrieben. Ein derartiger Apparat kann bei einenm Druck bis herab zu 0,003 kp/cm2 (6 mm Cuecksilbersäule) absolut arbeiten.
Das in den einzelnen Stufen gemäss der Erfindung verdampfte Lösungamittel kann kondensiert, zusammengefasst und rückgewonnen werden und z.B. wieder in der Polymerisationsanlage in Umlauf gebracht werden.
Zur besseren Erläuterung wird im folgenden eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, in der: Fig. 1 eine zeichnerische Darstellung der Erfindung zeigt.
Pig. 2 ist eine zeichnerische Darstellung der Abschnitte für die Gewinnung und Zerkleinerung der festen Polymere nach Fig. 1.
Fig. 3 ist eine weitere zeichnerische Darstellung einer anderen besonderen AusführungBform der Erfindung.
Fig. 4 ist eine zeichnerische Darstellung der Gewinnungszone für die festen Polymere nach Fig. 3.
Nach Fig. 1 der Zeichnung tritt das Lösungsmittel durch den Einlaß 2 ein um wird mit dem Katalysator gemischt, der aus dem Vor rat 3 zugeführt wird. Der Katalysator kann z. B. Chromoxyd sein, der auf einem Silicium-Aluminiumoxydgel sitzt und - wie im folgenden beschrieben - vorbereitet wird. Die Größe der Katalysatorpartikel ist genügend klein, um die Bildung einer Trübe oder eines Katalysators im Lösungsmittel zu erleichtern. Ein zweckmässiger Bereich für die Partikelgröße ist 0,85 bis 0,15 mm (20 bis 100 mesh). Die Katalysator-Bösungsmitteltrübe wird in die Reaktionszone 4 geleitet. Durch den Einlaß 5 tritt Äthylen in das System ein, wird in die Reaktionszone 4 geführt, wo es mit dem Katalysator und dem Lösungsmittel bei einer Temperatur von z.B. etwa 13500 (275°F) gemischt wird. Das Lösungsmittel kann Cyclohexan sein. Die Anteile von Lösungsmittel und Äthylen sind so eingestellt, dass die Konzentration des Polymers in der Reaktonsmischung etwa 15% nicht Übersteigt und vorsugsweise in dem Bereich von 5 bis 10 Gew.-$ liegt. Wird jedoch ein Hochfeststoffreaktor, wie später beschrieben, verwendet, so beträgt die Polymerkonzentration allgemein ihrer 40 Gew.-%. Der Druck in der Reaktionszone 9 ist ausreichend, um das Lösungsmittel praktisch in flüssiger Phase zu halten, und kann z.B. 35 kp/cm2 (500 psi) betragen. Die Reaktionsmischung wird in turbulenten Zustand gehalten, so dass der Fatalysator in praktisch gleichmässiger Suspension oder Trübe in der Reaktionsmischung gehalten wird. Diese Turbulenz kann erreicht werden durch eine Dilsenwirkung des durch den Einlaß 5 eintretenden Äthylens und/oder durch die Verwendung eines mechanischen Riihrers 6, der durch einen geeigneten Motor M angetrieben wird. Der Ablauf aus der Reaktimszone, der aus einer Mischung aus Polymer, Lösungsmittel und suspendiertem Katalysatof besteht, wird zusammen mit kleinen Mengen von nicht reagiertem und/oder inertem Gas durch die Leitung 7 und die Heizeinrichtung 8 zu der Lösungszone 9 geführt.
Durch die Leitung 11 kann, wenn gewünscht, zusätzliches Lösung mittel zugegeben werden, um die Konzentration, wie vorher angeführt, auf einen zweckmässigen niederen Wert einzustellen, so dass die Viskosität für eine wirksame Durchrührung nicht zu hoch ist. In der Lösungszone 9 wird die Mischung in turbulentem Zustand gehalten, z. B. durch einen mechanischen Rührer 13, der durch einen Motor M' getrieben wird, und die Temperatur wird z.B. durch die Verwendung einer Heizeinrichtung 14 im Bereich von 150 bis 16500 (300 bis 325°F) gehalten, d.h. etwas höher, als die Temperatur in der Reaktionszone 4. Der Druck ist ausreichend, um das Lösungsmittel praktisch in flüssiger Phase zu halten, ist aber vorzugsweise niedriger als derjenige in der Reaktinnszone 4, um die Entwicklung von gelöstem Gas zu erleichtern, einschliesslich nicht reagiertem Äthylen, das durch den Auslaß 15 abgezogen wird. Die Heizeinrichtung 14 kann von irgendeinem zweckmässigen bekannten Aufbau sein, es kann z. B. eine Dampfwicklung oder eine elektrische Eintauchheizung sein.
Der Ablauf aus der L8sungszone 9 läuft durch die Leistung 10 zu der Feststoffentfernungszone 16. Das durch die Leitung 10 laufende Material ist eine homogene Lösung von praktisch dem gesamten Polymer in dem Lösungsmittel, wobei diese Lösung suspenvierte Katalysator-Feststoffpartikel enthält. Die Feststoffabzugszone 16 hat irgendeine geeignete bekannte Anlage oder eine Kombination von Anlagen für das Abführen von suspendierten Feststoffen aus Flüssigkeiten. Sie kann z.B. ein Filter oder eine Zentrifuge sein. Sie sollte geeignet sein für das Arbeiten winter Druck, um das Lösungsmittel während der Filtrierung in flüssiger Phase zu halten. Der durch die Filtrierung abgefUhrte Katalysator wird durch die Leitung 17 aus dem System abgezogen. Der abgezogenen Katalysator kann, wenn gewünscht, regeneriert oder reaktiviert werden und. in den Katalysatorspeicher 3 durch nicht dargestellte Einrichtungen zurückgeführt werden. Die von suspendierten Feststoffen freie Lösung wird durch die Leitung IS in die Vorverdampfungszone 19 geleitet, die gewöhnlich durch einen Verdampfungsbehälter gebildet wird und z.B. bei einer Temperatur von 145°C (290°F) und einem Druck von 2,3 kp/cmZ (33 psig) betrieben wird. Etwa die IIälfte des Lösungsmittels wird in Zone 19 verdampft, und das verdampfte Lösungsmittel wird durch die Leitung 20 und den Kondensator 21 geführt. Das kondensierte Lösungsmittel wird anschliessend durch die Beitungen 22 und 2 zurückgeführt. Der konzentrierte Überrest aus der Verdampfungszone 19 wird durch die Leitung 23, die Pumpe 24, den Wärmeaustauscher 25, in dem die Temperatur beispielsweise auf 15500 (310°y) erhöht wird, geleitet. Ein Teil der Lösung wird durch die Leitung 26 in die Verdampfungszone 19 zurückgeführt. Diese Art des Betriebs erlaubt die Außenheizung des nicht verdampften Materials aus der Verdampfungszone 19 und ist ein bevorzugtes Verfahren für die ZUführung von Wärme in diese Zone, da es im allgemeinen wegen der physikalischen fXharakteristiken der Polymer-Lösungsmittel-Lösung unpraktisch ist, die Wärme wirksam direkt in das Innere der Zone 19 za führen.
Der Rest des nicht verdampften Materials wird durch die Leitung 27 zur Vakuumverdampfungszone 28 geleitet, die z.B. bei einer Temperatur von 80 bis 100°C (180 bis 210°F) und eiem Druck von 0 bis 0,35 kp/cm2 (0 bis 5 psia) betrieben wird. Die Lösung, die in die Vakuumverdampfungs-Primärzerkleinerungszone 28 eintritt, hat eine Konzentration von z.B. 10 bis 30 Gew.-% Polyäthylen in der Cyclohexanlösung. Die teilweise konzentrierte Polymerlösung tritt in die Verdampfungszone 28 ein 1ui(i verlässt sie in Form endloser Zylinder oder Drähte. Um die Bewegung des Polymers durch das System zu erleichtern, Lind wn die Verdampfung des Lösungsmittels zu fördern ist eine primäre Zerkleinerungseinrichtung 30 vorgesehen, die aus einem endlosen, bandähnlichen Messer 31 besteht, das auf einer drehbaren Welle 32 befestigt ist, die von einem geeigneten Motor getrieben wird. In der Verdampfungszone 28 wird mit Hilfe einer Vakuumpumpe 33 ein Vakuum beibehalten, wobei diese Pumpe über den Kondensator 34, die Leitung 35, den Akkumulator 96 und die Leitung 37 mit der Zone 28 verbunden ist. Lösungsmittel, das in der Vakuumserdampfungszone 28 verdampft. ist , wird im Kondensator 34 kondensiert und durch die Leitung 35 zum Sammler 36 geführt.
Gasförmiges Material wird durch die Absaugleitung 38 aus dem System abgezogen. Kondensiertes Lösungsmittel wird mit Hilfe der Pumpe 40 durch die Leitung 39 und dann durch die Leitungen 41 und 22 zurück zur Leitung 2 geführt.
Polymermaterial aus der Vakuumverdampfungszone 28 läuft zu einer zweiten Zerkleinerungszone, die ein messertragendes Glied 62 mit drei oder mehr Armen hat, von denen jeder eine Messerklinge trägt. Ein Gitter 64 (Sieb) geeigneter Größe ist vorgesehen, um das feste Polymer in Zone 42 zurückzuhalten, bis das Polymer durch die sekundäre Zerkleinerungseinrichtung 62 die gewünschte Partikelgrösse, die durch die Grösse des Gitters 64 bestinnt ist, erhalten hat.
Dic so l-lassierten festen Polymerpartikel, die durch das Sieb 64 gefallen sind, werden im Reinigungabsohnitt 65 gesammelt.
Inertes Gas, z.B. Stickstoff, wird durch die Leitung 72 in den Abschnitt 65 eingcfüiiirt, um die Entfernung von Lösungsmittel, das in den Polymerpartikeln zurückgeblieben ist, zu unterstützen. Das Niveau im Abschnitt 65 wird durch den Niveauregler 58 eingeregelt, der wirlraam mit dem Motor 49 verbunden ist, wodurch die Abzugsgeschwindigkeit aus dem Abschnitt 65 geregelt wird. Das Material aus der Reinigungszone 65 wird in offener Verbindung mit der Vakuum-Strangrpreß-Trocknungsanlage 43 zu dieser geführt. Diese Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage besteht aus einer inneren Kammer A, d, in der ein Heizgehäuse 45 eingeschlossen ist, durch das heißes Öl zirkuliert, das durch den Einlaß 46 zugeführt und durch den Auslaß 47 abgeführt wird mit Hilfe von nicht gezeigten Heiz- und Umwälzeinrichtungen. In der Kammer 44 ist einer oder mehrere Schraubförderer oder Extruder 48 angeordnet, die auf einer Welle befestigt sind, wobei diese, wie in der Zeichnung dargestellt, mit einem geeigneten Antriebsmotor verbunden ist. Ebenso mit der inneren Kammer 44 der Vakuum-Extruder-Trocknungsanlage ist über die Leitung 50, den Kondensator 51, die Leitung 52, den Sammler 53 und die Leitung 54 eine Vakuumpumpe 55 verbunden, die durch die Leitluig 56 absaugt.
Das Polymer wird bei einer Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes aus der Reingungszone 65 abgezogen und zu der Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage 43 gebracht, darin bei einer Temperatur über seinem Schmelzpunkt und unter einem durch die Vakuum-55 pumpe/erzeugten Vakuum geknetet, so dass praktisch die letzte Spur von Lösungsmittel daraus entfernt wird. Lösungsmittel, das in der Vakuum-Strangpreß-Trockungsanlage 43 verdampft, wird durch die Leitung 50 geleitet, im Kondensator 51 kondensiert und strömt dann in den Samnler 53. Das verflüssigte Lösung mittel wird darauf abgezogen und durch die Leitung 41 und die Pumpe 57 durch die Leistung 22 zum Einlaß 2 zurückgeführt. Das geschmolzene Polymer wird aus der Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage 45 in Form von einem oder mehreren Strängen oder Schnüren durch oder längs der Leitung oder Strecke 59 gepreßt und nachfolgend in üblicher Weise gewonnen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wie weiter in Fig. zu g. 1 dargestellt, beträgt die PolymerkoneLntttlon, wenn ein Hochfeststoffreaktor verwendet wird, in dem Oyclohexanlösungsmittel ungefähr 40 Gew.-%. Hier werden die Lösungszone 9, die Feststoffabzugszone 16 und die Vorverdampfungszone in dem Strömungsweg weggelassen, und der Roaktorablauf wird mit Hilfe der Leitungen 60, 18 und 61 direkt zu der primären Zerkleinerungszone 28 geleitet und dort verdampft. Das feste Polymer wird danach, wie vorher beschrieben, weiterbehandelt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist eine Anlage vorgesehen, in der das Polymer zu Pellets geformt wird, mit einer Leitung 27, um die Polymerlösung in die primäre Zerkleinerungsanlage 28 zu führen.
Die Primärzerkleinerungsanlage besteht aus einem schraubenförmigen, langgestreckten Messer 31, das auf einer Achse 32 sitzt, das sich im wesentlichen durch die gesamte Länge der primären Zerkleinerungsanlage erstreckt. Die Leitung 35 dient dazu, das verdampfte Lösungsmittel aus der Zerkleinerungazone abzuziehen. Das im oberen Teil der primären Zerkleinerungsanlage 28 ausgeschiedene Polymer wird in Klumpen geeigneter Größe geschnitten, deren Größe durch die zweite Zerkleinerungsanlage 62 weiterhin herabgesetzt wird. Die Wand der Vorrichtung trägt etwa in ihrer Mitte eine waagerechte Welle 66, die in geeigneten Lagern umläuft und an ihrem inneren Teil ein messerbestücktes Glied 67 trägt, das praktisch aus einem Stück mit jener besteht. Dieses Glied hat drei oder mehr Arme 68, von denen jeder ein Messer 69 trägt, das darauf befestigt ist. Das messerbestückte Glied 67 hat an beiden Seiten Scheiben 70 um zu verhindern, dass losgelöste Materialpartikel in die Lagerder Maschine eindringen. Auf einer Verlängerung der Welle 66 ist ein Schwungrad befestigt, das gleichzeitig e.ls Antriebsrad dient.
Um das messerbestückte Glied 67 ist eine bestimmte Ansahl von festen Messern 71 angeordnet, die am Körper der Vorrichtung befestigt sind. Die festen Messer sind S erteilt, dass in keinem Fall gleichzeitig ein Schnitt zwischen mehr als einem festen Messer und einem rotierenden Messer vorgenommen wird, wodurch die Leistungsfähigkeit oder der ausstoß der Maschine erhöht und die erforderliche Antriebskraft reduziert wird.
Das zerkleinerte Material wird durch einen halbsylindriechon durchlöcherten Sohire 64 nach unten geführt, nachdem es durch die Schneideinrichtung 62 so zerkleinert wurde, dass es durch den durchlöcherten Schirm durchlaufen kann. Das in Partikel klassierte Polymer wird in der Reinigungszone 65, die - wie in Fig. 1 gezeigt-an ihrem unteren Ende in offener Verbindung mit einer Verdampfungstrocknungsanlage steht, gesammelt. Die Leitung 72 ist, wie zuvor beschrieben, für die Einführung von Reinigungsgas in den unteren Abschnitt der Reinigungszone 65 vorgesehen.
Die folgenden Beispiele dienen der besseren Erläuterung der Erfindung, sie ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Beispiel I In einem Lauf für die Herstellung von Polyäthylen wurde in einem Druokreaktor, der mit einem Rührer ausgerüstet war, eine gesättigte Lösung von äthylen in Cyclohexan erhalten. Das Cyclohexan enthielt Katalysator mit einer Korngrösse von 0,85 bis 0,15 mm (20 bis 100 mesh) in Suspension und wurde kontinuierlich dem Reaktor zugeführt. Äthylen, dem der Sauerstoff durch Berührung mit reduziertem Kupferoxyd entzogen war, wurde dem Reaktor getrennt sugegeben. Der Katalysator wurde vorbereitet, indem ein dampfgealtertes, mitausgeschiegenes Gel, bestehend aus 90 Gew.-% siliciumoxyd und 10 Gew.-10% Aluminiumoxyd, mit einer wässrigen Lösung aus Chromtrioxyd getränkt wurde, und die so entstandene Feststoffzusammensetzung getrocknet wurde, und die trockene Mischung auf etwa 51000 (950°F) 5 Std. in einer Strömung aus praktisch wasserdampffreier Luft erwärmt wurde. Der Katalysator enthält insgesamt 2 GeW.-% Chrom, von dem wenigstens die Hälfte 6-wertig ist.
Der Reaktor wird auf einer Temperatur von etwa 1500C (300°y) und einem Druck von etwa 42 kp/cm2 (600 psig) gehalten. Der gesamte Ablauf wird kontinuierlich aus dem Reaktor abgezogen, auf etwa 15500 (315°F) erwärmt, dann in einen Lösungsbehälter gebracht, dort bei 15500 (315°F) und 7 kp/cm2 (100 psi) gehalten, aus dem nicht reagiertes Äthylen und irgendwelches anderes, norsalerweise gasförmiges Material abgezogen wird. Vor der Erwärmung und Verdampfung wird dem gesamten Reaktorablauf zusätzlich Lösungsmittel zugegeben. Das Verhältnis von Äthylen zu insgesamt stromaufwärts und stromabwäts vom Reaktor zugeist so singestellt gebenen Cyclohexan, das eine Lösung, die etwa 5 Gew.-% Polyenthält äthylen in Cyclohexan, erhalten wird. Nachdem der Ablauf auf etwa 15500 (3150F) erwärmt und umgerührt wurde, um eine völlige Lösung des Polymers in dem Lösungsmittel zu bewirken, wie beschrieben, wird der Katalysator durch Filtrieren bei etwa 15500 (3150F) und 7 kp/cm2 (100 psi) entfernt. Die sich so ergebende 5-%ige Lösung von Polyäthylen wird zu einem Lösungsmittelverdampfer geführt, in dem etwa 145°C (290°F) und 2,3 kp/cm2 (33 psig) gehalten werden und in dem etwa die Hälfte des Lösungsmittels verdampft wird. Das nicht verdampfte Material wird aus dem Verdampfergehäuse abgezogen und durch eine Heisung geführt, wo es auf etwa 1550 (3100F) erwärmt wird. Etwa die Hälfte des erwärmten Materials wird in den Verdampfer zurückgeführt, um diesem Wärme zuzuführen. Der Rest wird bei etwa 95-¢ (200°F) und 0,2 kp/cm2 (3 psia) zu einem Vakuumverdampfungsbehälter geführt, in dem diese Bedingungen aufrechterhalten werden. Die eintretende Lösung, die ungefähr 10 Gew.-% Polyäthylen enthält, wird neben einer umlaufenden Messerklinge in einen ersten Zerkleinerungsabschnitt geführt, in dem das strangförmige Naterial, das aus der verdampften Lösung austritt, zerkleinert wird. Ein grob geschnittenes, festes Konzentrat wird zu einer zweiten Zerkleinerungsanlage und durch ein Klassiergitter zu einem Reinigungsabschnitt geführt. Nach einer Reinigung mit Stickstoff werden die festen Partikel zu einer Vakuumstrangpreßtrocknungsanlage Modell 2052B geführt (Modell 20523 extralang ist ebenso geeignet), hergestellt von der Firma Welding Engineers Inc., und wobei diese Anlage eine doppelte Schraubenrühreinrichtung enthält. In der Vakuumstrangpreß-Trocknungsanlage wird die Temperatur zwischen 185 und 235*C (370 und 450-B) durch umlaufendes heißes Öl durch den Heizmantel gehalten. Der Druck in der Nittelkammer der Strangpreßtrocknungsanlage wird auf etwa 2 0,04 bis 0,065 kp/cm2 (30 bis 50 mm Quecksilbersäule) gehalten.
Geschmolzenes Polymer mit 0,019 bis 0,026 Gew.-% Lgsungsmittel wird aus der Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage stranggepreßt und durch einen offenen Wasserbehälter geleitet, in dem das Polymer gekühlt und verfestigt wird. Das ausgehärtete Polymer verläßt den Kühlbehälter undwird durch eine rotierende Schneideinrichtung in zylindrische Pellets geschnitten, die als Verfahrensprodukt gewonnen werden.
Beispiel II Äthylen wurde dem Reaktor in der Menge von ungefähr 34,5 kg (76,7 lbs.) pro Tag hei einer Temperatur von ungefähr 110°C (230°F) zugeführt. AKtivierter Katalysator, im wesentlichen bestehend aus Chromoxid (ein Teil von diesem 6-wertig), das auf Siliciumoxyd-Aluminiumoxyd abgeschieden war (Chromoxydkonzentration ungefähr 2 Gew.-%) wurde in Sein gepulverter Form -50 Gew.-% hatten eine Korngrösse unter 10 Mikron - mit Cyclohexan gemischt (das als Lösungsmittel zugegeben wurde), und die sich so ergebende Katalysatortrübe wurde in den Reaktor eingegeben in einer Menge von 6,5 kp Katalysator (14,4 lbs) und 72 000 kp (160 000 lbs) Cyclohexan je Tag. Mit Hilfe des in dem Mantel des Reaktors umlaufenden Kühlwassers wurde die Temperatur auf ungefahr 125°C (260*F) gehalten, und der Reaktordruck wurde auf ungefähr 32 kp/cm2 (450 psia) geregelt.
Die Ablauflösung aus Polymer, die ungefähr 32 Gew.-% Polymer enthält, wird direkt zum ersten Zerkleinerungsabschnitt geführt, der ebenso als Vakuumverdampfungszone dient. Die eintretende Lösung, die ungefähr 32 Gew.- POlyäthylen enthält, wird neben ein umlaufendes Messerblatt in einer ersten Zerkleinerungszone gebracht, in der das strangähnliche Material, das aus der verdampften Lösung austritt, zerkleinert wird. Ein grob geschnittenes festes Konzentrat wird su einem zweiten Zerkleinerungsgerät und durch ein Xlassiergitter in eine Reinigungszone geführt. Nach der Reinigung mit Stickstoff werden die festen Partikel in eine Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage Nodell 20523 geleitet, (Nodell 2052 B extralang ist ebenso geeignet), hergestellt von der Pirma Welding Engineers, Inc., wobei diese Anlage eine doppelte schraubenförmige Rühreinrichtung hat. In der Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage wird die Temperatur zwischen 180 und 235C (370 und 450°F) durch in dem Heimmtntel umlaufendes heißes Öl gehalten. Der Druck in der Mittelkammer der StrangpreB-! rocknungsanlage wird auf etwa 0,04 bis 0,065 kp/cm2 (30 bis 50 mm Quecksilbersäule) gehalten. Geschmolzenes Polymer mit 0,019 bis 0,026 Gew.-% Lösungsmittel wird durch die Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage gepreßt und durch einen offenen Wasserbehälter geführt, in welchem das Polymer gekühlt und verfestigt wird. Das verfestigte bzw. ausgehärtete Polymer verlässt den Kühlbehälter und wird durch ein rotierendes Messer in zylindrische Pellets geschnitten, die als Verfahrenserzeugnis gewonnen werden.
Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Pig. 3 und 4 der Zeichnung beschrieben.
Wie zuvor mit bezug auf Pig. 1 beschrieben, hat die in die Vakuumverdampfungs-Zerkleinerungszone 128 eintretende Lösung eine Konzentration von s.B, 10 bis 30 Gew.-% Polyäthylen in der Cyclohexanlösung. Die teilkonsentrierte Polymerlösung tritt in die Verdampfungszone 128 ein. Mit Hllfe einer Vakuumpumpe 3 wird ein Vakuum in der Verdampfungszone 128 aufrechterhalten, wobei diese Pumpe mit der Zone128 über den Kondensator 134 die Leitung 135, den Sammler 136 und die eine Leitung 137 verbunden ist. Lösungsmittel, das in der Vakuumverdampfungszone 128 verdampft ist, wird im Kondensator 134 kondensiert und durch die Leitung 135 zu einem Sammelbehälter 136 geleitet. Gasförmiges Material wird durch die Absaugleitung 138 aus dem System abgezogen. Kondensiertes Lösungsmittel wird mit Hilfe einer Pumpe 140 durch'die Leitung 139 und darauf durch Leitungen 141 und 122 zurück zur Leitung 102 geführt.
In der Vakuumverdampfungszone 128 ist ein messerbestücktes Glied 162 mit drei oder mehr Armen angeordnet, von denen Jeder eine Messerklinge tragt. Ein Gitter 164 geeigneter Grösse ist1 vorgesehen, um das feste Polymer in Zone 128 zurückzuhalten, bis mit Hilfe der Schneideinrichtung 162 die gewünschte, durch die Grösse des Gitters 164 bestimmte Partikelgröe des Polymers erhalten ist.
Die durch das Gitter 164 gefallenen klassierten, festen Polymerpartikel werden in der Reinigungszone 165 gesammelt. Inertes Gas, wie Stickstoff, wird durch die Leitung 172 in die Zone 165 eingeleitet, um die Entfernung von Lösungsmittelresten in den Polymerpartikeln &u unterstützen. Das Niveau in Zone 165 wird durch eine Niveauregler 158 geregelt, wobei dieser wirksam mit einem Motor 130 und einem Sternventil 131 (star valve) verbunden ist, wodurch die Abzugsgeschwindigkeit aus Zone 165 geregelt wird.
Das Material aus der Reinigungszone 165, die in offener Verbindung mit der Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage 143 ist, wird, zu dieser Anlage geführt und in dieser, wie oben im Zuammenhang mit Fig. 1 beschrieben, weiterbehandelt.
Das Polymer wird bei einer Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes und einer Geschwindigkeit aus der Reinigungszone 165 abgezogen, die durch den Niveauregler 132 und das Sternventil 131 (star valve) reguliert wird und der Vakuum-Extruder-Trocknungsanlage 143 zugeführt.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine Anlage vorgesehen, um das Polymer in Pellets zu formen, in der die Leitung 127 dazu dient, die Polymerlösung in die Verdampfungszone 128 zu führen. Die Leitung 135 dient dasu, das verdampfte Lösungsmittel aus der Zerschneidungs-Verdampfungszone abzuziehen. Die Größe des ausgeschiedenen Polymers wird durch die Schneideinrichtung 162 reduziert.
Die Wand der Vorrichtung trägt in der Nähe ihrer Ntte eine waagerechte Welle 166, die in geeigneten Lagern umläuft und an ihrem Innenteil ein messerbestücktes Glied hat, das praktisch aus einem Stück mit ihr ist. Dieses Glied hat drei oder mehr Arme 168, von denen jeder ein Messer trägt, das an ihm befestigt ist. Das meeserbestückte Glied hat an beiden Seiten Scheiben, um zu verhindern, dass losgelöste Materialpartikel in die Lager der Maschine eindringen. Auf einer Verlängerung der Welle 166 ist ein Schwungrad befestigt, das gleichzeitig als Antriebsrad dient.
Um das messerbestückte Glied ist eine bestimmte unzahl von festen Messern 171 angeordnet, die am Körper der Vorrichtung befestigt sind. Die festen Messer sind so verteilt, dass in keinem Fall gleichzeitig ein Schnitt zwischen mehr als einem festen Messer und einem rotierenden Messer vorgenommen wird, wodurch die Leistungsfähigkeit oder der Ausstoß der Maschine erhöht und die erforderliche Antriebskraft redusiert wird.
Das zerkleinerte Material läuft durch ein halbzylindrisches durchlöchertes Gitter 164 nach unten, nachdem es durch die Schneideinrichtung 162 auf eine Größe reduziert wurde, dass es durch dieses Gitter durchlaufen kann. Das in Partikel klassierte Polymer wird in der Reinigungszone 165 gesammelt, die an ihrem unteren Ende in Verbindung mit einer Verdampfungs-Xrocknungeanlage ist, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Leitung 172 dient dazu, Reinigungsgas in den unteren Teil der Reinigungasone 165 einzuleiten.
Das Niveau in Zone 165 wird durch einen Niveaudetektor, z.B. einen Strahlungsniveaudetektor 131 reguliert, der die Ein-Aus-Stellung des Sternventils 132 (star valve) regelt, indem er dem Motor 130 ein Signal gibt, wodurch das Ventil betätigt wird.
Der dargeetellte Niveauregler hat eine Strahlungsquelle 129 und eine Detektoreinrichtung, z. B. einen "ohmart"-Detektor 158, der, entsprechend den Veränderungen in der Strahlungsübertragung, über das Gestell entsprechend dem Polymerniveau in der Zone 165 en Signal gibt, um die Kraftquelle 130 (Motor 130) für das Sternventil 132 zu betätigen. Um weiterhin die Reinigung der Feststoffpartikel in Zone 165 zu unterstützen, ist ein Rühlgerät 169 mit einem Antrieb 176 vorgesehen. Die Rühreinrichtung kann von beliebiger Konstruktion sein und hat, wie dargestellt, eine Welle 169, die in einem Gestell 170 gelagert ist und mehrere Arme 174 hat.
Die folgenden Beispiel werden gegeben, um diesen zweiten Aspet der Erfindung näher zu erläutern.
Beispiel III In einem Lauf für die Herstellung von Polyäthylen wurde in einem Druckreaktor, der mit einer Rühreinrichtung ausgestattet ist, eine gesättigte Lösung von Äthylen in Cyclohexan erhalten. Das Cyclohexan, das einen Katalysator mit einer Korngröses von 0,85 bis 0,15 - (20 bis 100 iesh) in Suspension enthält, wurde dem Reaktor kontinuierlich zugeführt. Äthylen, dem Sauerstoff durch Beruhrung mit reduziertem Kupferoxyd entogen wurde, wurde dem Reaktor getrennt zugeleitet. Der Katalysator wurde vorbereitet, indem ein dampfgealtertes, mit-ausgeschiedenes Gel, bestehend aus 90 Gew.-% Siliciumoxyd und 10 Gew.-% Aluminiumoxyd, mit einer wässrigen Lösung aus Chromtrioxyd getränkt wurde, die daraus entstehende Feststoffmischung getrocknet wurde und die trockene Mischung bei etwa 51000 (950°F) 5 Std. in einem Strom aus praktisch wasserdampffreier Luft erwärmt wurde. Der Latalysator enthält insgesamt 2 Bew.-* Chrom, von dem wenigsten die Hälfte 6-wertig ist.
Der Reaktor wurde auf einer Temperatur von etwa 150°C (300°F) und einem Druck von etwa 42 kp/cm2 (600 psig) gehalten. Der ; gesamte Ablauf wurde kontinuierlich aus dem Reaktor entzogen, auf 1550C (3150F) erwärmt und in einen Lösungstank geleitet, wo eine Temperatur von 155.0 (515-F) und ein Druck von 7 tp/cm2 (100 psi) aufrechterhalten wurden, wobei aus diesem Tank nicht reagiertes Äthylen und irgendwelches andere, noraalerweise gasförmige Material abgeführt wurde. Vor dem Erwärmen und Verdampfen wurden dem gesamten Reaktorablauf zusätzlich Lösungsmittel beigegeben. Das Verhältnis von Äthylen zum insgesamt stromaufwärts und stromabwärts vom Reaktor zugegebenen Cyclohexan ist so eingestellt, dass sich eine Lösung ergibt, die etwa 5 Gew.-% Polyäthylen in Cyclohexan enthält. Nachdem der Ablauf auf etwa 155C (315°F) angeheist und umgerührt wurde, um eine vollständige Lösung des Polymers im Lösungsmittel zu erhalten, wie beschrieben, wird der Katalysator durch Filtrieren bei etwa 155°C (315°F) und 7 kp/cm2 (100 psi) entfernt. Die sich ergebende 5%ige Lösung von Polyäthylen wird zu einem Lösungsmitteleleverdampfer geleitet, in dem etwa 145C (2900F) und 2,3 kp/cm2 (33 psig) aufrechterhalten werden und in dem etwa die Hälfte des Lösungmittels verdampft wird. Das nicht verdampfte Material wird aus dem Verdampfergehäuse abgezogen und durch eine Heizung, in der es auf etwa 155.0 (310°F) erwärmt wird, geführt. Ungefähr die Hälfte des erwärmten Materials wird in den Verdampfer zurückgeführt, um diesem Wärme zuzuführen. Der Rest wird in einen Vakuum-Verdampfungsbehälter geleitet, in dem eine Temperatur ven stwa 95°C (200°F) und ein Druck von stwa 7 kp/cm2 (103 msin) beibehalten werden. Die eintretende Lösung, die ungefähr 10 Gew.-% Polyäthylen enthält, wird zu einem Verdampfer-Zerkleinerungsbaschnitt geführt, in dem das aus der verdampften Lösung austretende Material zerkleinert wird. Die Feststoffe werden danach durch ein Klassiergitter zu einer Reingiungszone geleitet. Nach einer Reinigung mit Stickstoff strömen die Feststoffpartikel zu einer Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage Modell, 20523 (Modell 2052B extralang ist ebenso zufriedenstellen4, hergestellt von der Firma Welding Engineers, Inc., wobei diese Anlage eine doppelte Schraubenrühreinrichtung hat. In der Vakuum-Extruder-Troxknungsanlage wird die Temperatur zwischen 185 und 235°C (370 bis 450°F) durch in dem Heizmantel umlaufendes heißes Öl gehalten. Der Druck in der Mittelkammer der Extruder-Trocknungsanlage wird auf etwa 0,04 bis 0,065 kp/cm2 (30 bis 50 mm QuecksilbersEule) gehalten. Geschmolzenes Polymer mit 0,019 bis 0,026 Gew.-% Lösungsmittel wird durch die Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage stranggepreßt und durch einen offenen Wasserbehälter geleitet, in dem das Polymer gekühlt und verfestigt wird.
Das verfestigte bzw. ausgehärtete Polymer verläßt den Kühlbehälter und wird durch ein rotierendes Messer in zylindrische Pellets geschnitten, die als Verfahrens erzeugnis gewonnen werden.
Beispiel IV Äthylen wurde dem Reaktor zugeführt in der Menge von ungefähre 34,5 kp (76,7 lbs.) je Tag bei einer Temperatur von ungefähr 11000 (23o0F). Aktivierter Katalysator, im wesentlichen bestehend aus Chromoxyd(ein Teil davon 6-wertig), das auf Siliciumoxyd-Aluminiumoxyd niedergeschlagen war (Chromoxydkonzentration ungefähr 2 Gew.-%) wurde in fein verteilter Form, 50 Gew.-% hatten eine Korngrösse von weniger als 10 Mikron, mit Cyclohexan gemischt (das als Lösungsnmittel zugeführt wurde), und die sich ergebende Katalysatortrübe wurde dem Reaktor in der Menge von 6,5 kp (14,4 lbs.) Katalysator und 72 000 kp (160 000 lbs) Cyclohexan je Tag zugeführt. Da Kühlwasser durch den Reaktor mantel umgewälzt wurde, wurde die Temperatur auf ungefähr 125°C (260°F) gehalten und der Reaktordruck auf ungefähr 32 kp/cm2 (450 psia) eingeregelt.
Die Ablautlösung aus Polymer, die ungefähr 32 Gew.-% Polymer enthält, wurde direkt in den Zerkleinerungsabschnitt geführt, der ebenso als Vakuumsverdampfungszone dient. Die eintretende Lösung enthielt ungefähr 32 ew.-% Polyäthylen. Das Material,das aus der verdampften Lösung austritt und das fest ißt, wird zu einer Z erschneideinri ohtung und durch ein Klassiergitter in eine Reinigungszone geführt. Nach der Reinigung mit Stickstoff strömen die Feststoffpartikel in eine Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage Modell 2052B (Modell 2052B extralang ist ebenso geeignet), hergestellt von der Firma Welding Engineers, Ino., wobei diese Anlage eine doppelte Schraubenrühreinrichtung hatte. In der Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage wurde die Temperatur zwischen 185 und 235°C (370 bis 450°F) durch in dem Heizmantel umlaufendes heißes Öl gehalten. Der Druck in der Mitelkammer der Strangpreß-Trocnungsanlage wurde auf etwa 0,04 bis 0,065 kp/cm2 (30 bis 50 mm Hg.) gehalten. Geschmolzenes Polymer mit 0,019 bis 0,026 Gew.-% Lösungsmittel wurden aus der Vakuum-Strangpreß-Trocknungsanlage gepreßt und durch einen offenen Wassertank geleitet, in dem das Polymer gekuhlt und veriestigt wurde. Das verfestigte bzw. gehärtete Polymer trat aus dem Kühlbehälter aus und wurde durch ein rotierendes Messer in zylinderische Pellets zerschnitten, die als Verfahrenaprodukt gewonnen wurden. in Obwohl das erfindungsgemässe Verfahren/Verbindung mit besonderen Polyäthylenverfahren beschrieben wurde, ist es natürlich nicht darauf begrenst, sondern ebenso für die Gewinnung von irgendeinem normalerweise festen thermoplastischen Polymer aus einer Lösung in einem Lösungsmittel anwendbar. D.h., das Verfahren ist auch anwendbar bei Lösungen aus Polybutadienen, besonders hydrierten Polybutadienen, Polystyrolen, Polypropylenen, Polyisobutylen#g und Polyäthylenen, die nach einem anderen als dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt sind und ebenso für die Gewinnung von halogenisierten Polyäthylenen. Berner ist das erfindungsgemässe Verfahren nicht auf die Gewinnung von Polymeren aus gesättigten Kohlenwasserstofflösungen beschränkt, sondern es ist auch anwendbar, wenn Lösungsmittel, wie Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Kohlenstoffdisulfid und aromatische kohlenwasserstoffe und deren Derivate verwendet werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Gewinnung eines normalerweise festen thermoplastischen Polymers aus einer Lösung in einem Lösungsmittel, das den an sich bekannten Schritt der Verdampfung des größeren Teils des Lösungsmittels einschliesst, daduroh gekennzeichnet, dass der grössere Teil des Lösungsmittels bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Polymers verdampft wird, während gleichseitig das ausgeschiedene Polymer zerkleinert wird, worauf das zerkleinerte Polymer bei einer Temperatur über seinem Schmelzpunkt durchgerührt wird, um zusätzliches Lösungsmittel su verdampfen und um ein praktisch lösungsmittelfreies Polymer zu gewinnen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ausgeschiedene Polymer zuerst in einer ersten Zerkleinerungszone innerhalb der Verdampfungszone zerkleinert wird und das so zerkleinerte Polymer weiterhin zerkleinert und auf Partikel mit vorbestimmter Größe reduziert wird, ehe es bei einer Temperatur über dem Polymerschmelzpunkt umgerührt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten Partikel in eine Reinigungszone eingeleitet und in Berührung mit einem inerten Gas gebracht werden, ehe sie bei einer Temperatur über dem Polymerschmelzpunkt durchgerührt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnei; dass diese Polymerlösung bei einer Temperatur von etwa 80 bis 1000C (180 bis 2100F) und bei einem Druck von etwa 0 bis 0,55 kp/cm2 (O bis 5 psia) verdampft wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Polymer aus Polybutadien, Polystyrol oder Polyäthylen ausgewählt ist.
6. Vorrichtung sur Durchführung des Verfahrens nach' Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine senkrecht angeordnete, langgestreckte zylindrische Kammer, in der ein Gitterglied angeordnet ist, das die Kammer in ein oberes Ende teilt, das eine Verdampfungszone bildet und ein unteres Ende, das offen ist, um daraus die Polymerpartikel abzuziehen, einer ersten Leitung, die mit diesem oberen Ende der Kammer für die Einleitung der Polymerlösung verbunden ist, und einer zweiten Leitung, die auch mit diesem oberen Ende verbunden ist, um das verdampfte Lösungsmittel daraus abzuziehen, wobei wenigstens das obere Ende dieser Kammer Einrichtungen zum Zerkleinern des Polymers hat, das sich darin ausgeschieden hat, und weiterhin Einrichtungen vorhanden sind, die mit dem unteren Ende dieser Kammer verbunden sind, um die aus dieser Kammer abgezogenen Polymerpartikel bei einer Temperatur über dem Polymerschmelzpunkt durchzurthren.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zerkleinerungseinrichtung in diesem oberen Ende der zimmer und eine zweite Zerkleinerungseinrichtung in diesem oberen Ende der Kammer angeordnet ist, wobei unter dieser ersten Zer-Kleinerungseinrichtung dieses Gitterglied ao angeordnet ist, um die zerkleinerten Polymerpartikel aus der ersten Zerkleinerungseinrichtung in Kontakt mit dieser zweiten Zerkleinerungseinrichtung zu halten, bis die Partikel auf eine vorbestimmte Größe reduziert sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, das eine dritte Leitung für die Einleitung eines inerten Reinigunasgases in dieses untere Ende der Kammer und eine vierte Leitung für die Abzug dieses Reinigungsgases aus dieser Kammer vorgesehen ist.
9. Vbrrichtung nach Anspruch 6 oder 8, ausser wenn Anspruch 8 auf Anspruch 7 bezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Niveauregeleinrichtung in diesem unteren Ende der Kammer und eine mit dieser verbundenen Ventileinrichtung vorgesehen ist, die auf die Regeleinrichtung anspricht, um die Abzugsgeschwindigkeit der Polymerpartikel zu regulieren.