DE1694581B2

DE1694581B2 - Kontinuierliches verfahren und vorrichtung zum abtrennen von polymeren aus loesungen

Info

Publication number: DE1694581B2
Application number: DE19661694581
Authority: DE
Inventors: Elena; Fieroiu Victoria; Bukarest Ceausescu
Original assignee: Ministerul Industriei Chimice, Bukarest
Priority date: 1965-06-16
Filing date: 1966-06-14
Publication date: 1976-04-08
Also published as: BE682624A; US3434523A; DE1694581A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein kontinuierliches Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Abtrennen von Polymeren in körniger Form aus deren Lösungen, unter weitgehender Reinigung, ohne Abbau der Polymeren und mit vorgerückter Rückgewinnung des Lösungsmittels.

Ein Verfahren zum Abtrennen von Polymeren aus deren Lösungen durch mechanische Dispergierung der Polymerlösung in Wasser ist bekannt, wobei eine Wirbelbewegung angewendet wird und die Temperatur des Wassers zwischen 50 bis 100⁰C liegt. Die erhaltenen Teilchen werden in wirbelnder Bewegung gehalten, bis das Lösungsmittel destilliert ist und sie abgekühlt sind.

Das Austreiben des Lösungsmittels wird in einem Gefäß durchgeführt, das mit einem Strombrecher und mit einem Rührwerk versehen ist, das mit über 1500 UpM umläuft Die Polymerlösung wird auf der Höhe des Rührwerks zugeführt. Dieses Verfahren ist nachteilig, weil es diskontinuierlich und sein Ergebnis von geringer Bedeutung ist, infolge der Tatsache, daß sowohl die Austreibung des Lösungsmittels als auch das Kühlen der Lösung in dem gleichen Gerät durchgeführt werden.

Das kontinuierliche Abtrennen eines Polymers, wie etwa cis-l,4-Polybutadien, kann gemäß einem bekannten Verfahren, durch Verdampfen des Lösungsmittels in zwei aufeinanderfolgenden Stufen, durch Verwendung eines Konzentrators, der auf seiner Länge mit zwei Förderschnecken versehen ist, die in ihrem mittleren Teil ineinandet eindringen und in deren letztem Teil die Schneckensteigung geringer ist, worauf dann ein Strangpreßtrockner, in der Form einer Förderschnecke mit konstanter Steigung und einem Strangpreßkopf folgt In der ersten Phase wird die zum Verdampfen notwendige Wärme von dem Umlauf einer Erhitzungsflüssigkeit durch die beiden Wandungen des Konzentrators und durch den Innenteil der Transportschnecke geliefert; in der zweiten Phase, wenn die Konzentration des Polymers in der Lösung übei 50% beträgt, wird die Eihitzung durch teilweise Übertragung der mechanischen Energie, die der Masse in der Form von Wärme, durch den Strangpreßmechanismus zugeführt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das Polymer einem Abbau ausgesetzt wird, indem sein Molekulargewicht verringert wird und ihm dadurch niedrigere physikalische mechanische Eigenschaften verursacht werden.

Es ist noch ein weiteres Verfahren bekannt, gemäß dem das Abtrennen von Polymeren in körniger Form ausgeführt wird, indem die Lösung in einem Gefäß eingebracht wird, das erhitztes Wasser enthält, in dem ein Suspensionsstabilisator der Zellulose-Ester-Klasse oder der wasserlöslichen Polymer-Klasse hinzugefügt wurde. Die Polymerlösung wird in das Gefäß an der Oberfläche der wäßrigen Lösung eingebracht. Nach Abtrennen des Polymers wird die Suspension in ein Waschgefäß eingebracht, das mit einem Rührwerk versehen ist und danach zur Filtrierung geführt. Auch dieses Verfahren hat den Nachteil einer niedrigen Produktivität, weil es diskontinuierlich ist; das Austreiben des Lösungsmittels und Auswaschen des getrennten Polymers erfordern eine verhältnismäßig lange Zeit und viel Arbeitsaufwand; die Polymerkörner kleben sich bei Filtrierung und die Polymermasse läßt sich schwer aus dem Filter herausnehmen; die Reinigung des Polymers war nicht zufriedenstellend.

Die vorliegende Erfindung nimmt das diskontinuierliche Verfahren und die Vorrichtung zum Abtrennen von Polymeren in körniger Form aus deren Lösungen, wieder auf, durch Einführung der Lösungen in erhitztes Wasser, das einen Suspensionsstabilisator enthält, unter Verdampfen des Lösungsmittels und Abtrennen des Polymers, wobei deren Nachteile beseitigt werden.

In der vorliegenden Erfindung verläuft das Verfahren kontinuierlich, durch Einleiten der Polymerlösung, in inerter Gasatmosphäre und bei konstantem Druck, in Wasser, welches sich bei einer Temperatur von unter 100⁰C befindet, dem ein Suspensionsstabilisator und eine alkalische Flüssigkeit laufend zugeführt werden; das Einleiten erfolgt in der Weise, daß die Polymerlösung auf der Höhe der Flügel des im unteren Teil eines zu zwei Dritteln mit dem Wasser gefüllten Behandlungs-

gefäßes angeordneten Rührwerks mit maximal 500 Umdrehungen/Minute eintritt und fein dispergiert wird; die Wasserzufuhr erfolgt am Boden des Behandlungsgefäßes und die Abfuhr der durch Verdampfen vom Lösungsmitteln befreiten wäßrigen Suspensionen des $ Polymers am oberen Teil des Geiaßes; weiterhin filtriert man das Polymer, im Äußeren, von der wäßrigen Flüssigkeit und reinigt es durch Waschen mit Wasser und Ausquetschen; die filtrierte wäßrige Flüssigkeit wird zum Behandlungsgefäß zurückgeführt.

Die neue kontinuierliche Vorrichtung, zur Durchführung des Verfahrens, umfaßt: separate Behälter für die Zuleitung der Polymerlösung, der Stabilisatorlösung und der alkalischen Lösung, zum Hauptbehandlungsbehälter; letzterer ist mit einem Heizmantel, am Boden mit einem Rührwerk, am oberen Teil mit einem Heber zur Ableitung der Polymersuspension ausgestattet; einen Kühler zur Kondensation der Lösungsmitteldämpfe und ein Sammelgefäß, zur Aufnahme des kondensierten Lösungsmittels; die Vorrichtung schließt Mittel zur Aufrechterhaltung einer inerten Gasatmosphäre in den Behältern ein; die Vorrichtung umfaßt ferner, nach dem Behandlungsgefäß angeordnet, zwei kontinuierliche Filtrierungsbänder über und hinter denen Duschen zum Waschen des Polymers, eine Quetschwalze und ein Sammelkasten für die Polymerfolie aufgestellt sind; die Vorrichtung enthält weiterhin ein beheizbares mit Kühler versehenes Gefäß für die vom Polymer abgetrennte wäßrige Flüssigkeit, die über eine Pumpe durch Leitung zum Boden des Hauptbehandlungsbehälters zurückgeführt werden kann.

Das neue kontinuierliche Verfahren und die entsprechende Vorrichtung erhöhen die Produktivität beträchtlich. Das neue Verfahren verbessert die feine Dispergierung in Teilchen der Polymerlösung und die Desolventations-Bediiigungen derselben, unter wäßriger Wirbelung, indem man die Polymerlösung auf der Höhe der Flügel des Rührers einleitet, der vom Ankertyp und mit wäßriger Tourenzahl gewählt wird, und indem man die zurückgeführte wäßrige Flüssigkeit am Boden zuleitet; die Teilchen-Körner verfügen somit über eine ansteigende Bewegung, wobei sie von der wäßrigen Flüssigkeit mitgeführt werden; diese wäßrige Flüssigkeit läßt ungefähr ein Drittel des Gefäßes von der inerten Gasatmosphäre gefüllt und zum günstigen Ansammeln der Lösungsmitteldämpfe, die sodann zur Kondensation übergehen; die Zusätze von Suspensionsstabilisator und üblicher alkalischen Lösung verhindern das Ankleben der Lösungsteilchen und der Polymerkörner, bzw. gestatten die Aufrechterhaltung einer neutralen oder schwach alkalischen Reaktion, zwecks Vermeidung des Polymerabbaus; der Überschuß an wäßriger Flüssigkeit mit der Suspension von Polymerkörnern, wird durch ständiges Überlaufen, mit gesichertem freien Durchfluß, unter Verwendung eines Hebers 5") abgeleitet, der auch den hydraulischen Verschluß des Behälters mit dem oberhalb der wäßrigen Flüssigkeit befindlichen Inertgas und Dämpfen vornimmt. Es können hierdurch über 95% vom Lösungsmittel der Polymerlösung rückgewonnen werden. Das sich ergebende Polymer ist keinen energischen mechanischen und physikalischen Einwirkungen unterworfen, sodaß es keinen Abbau erleidet.

Auf den angenommenen Filtrierbändern, erfolgt die Filtrierung und das Waschen der in dünner Schicht ⁶S zugeführten Polymerkörner, ohne Ankleben der Körner untereinander und zu den Bändern, während das Waschen, das auch die Abkühlung vollzieht, gründlich unter Duschen mit geringem Wasserverbrauch vor sich geht. Das Polymer wird sodann zwischen Walzen vom anhaftenden Wasser abgequetscht. Die wäßrige und warme Flüssigkeit, durch separate Filtrierung erhalten, weiterhin im einem geschlossenen, mit Kühler versehenen Gefäß, erhitzt und sodann zurückgeführt, gestattet die Rückgewinnung der enthaltenen Wärme, des Suspensionsstabilisators und der alkalischen Stoffe, sodaß aus den Zuleitungsbehältern nur die Verluste derselben ergänzt werden.

Zur Erzielung dieser Ergebnisse trägt auch die Vorrichtung bei, die über Apparate für jeden Verfahrensschritt, von kleinen Abmessungen verfügt, wobei jedoch die Vorrichtung einfach, leicht, mit einfacher Handhabung und geringerem Arbeitsaufwand verbleibt.

Es werden nachfolgend drei Anwendungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Beispiel 1

Die Polymerlösung, die aus der Polymerisation von Isopren in n-Heptan mit einem Katalysator der Type AlR₃ + TiCI₄ erzielt wird, nach Entaktivierung des Katalysators, stabilisiert und gewaschen nach dem üblichen Verfahren, wird in einen Zuleitungs-Behälter 1 eingebracht, mit einer durch neutrales Gas gesteuerten Atmosphäre. Aus dem Zuleitungs-Behälter 1, fließt die Polymerlösung kontinuierlich, durch ein Ventil, in einen Behälter 2 mit konstantem Druck, von dem die Lösung durch ein Ventil zum Hauptbehandlungsbehälter 3 geleitet wird, welcher mit einem Heizmantel versehen und zu zwei Dritteln mit Wasser beladen ist; das Wasser enthält einen Suspensionsstabilisator und einen Zusatz von alkalischer Flüssigkeit, die laufend zugeführt werden, zwecks Aufrechterhaltung eines konstanten neutralen oder schwach alkalischen pH. Die wäßrige Flüssigkeit aus dem Hauptbehandlungsbehälter wurde im voraus erhitzt und sodann auf eine Temperatur von ungefähr 98°C beibehalten. Der Behälter 3 ist mit einem Rührwerk 4 versehen, welches am Boden des Behälters Rührschaufeln vom Ankertyp trägt, die sich mit einer Geschwindigkeit von maximal 500 UpM drehen. Das Rührwerk 4 versetzt die wäßrige Flüssigkeit in mäßige wirbelnde Bewegung; die Flüssigkeit befindet sich in ansteigender Bewegung, infolge ihrer Zurückführung am Boden des Behälters. Die Polymerlösung ist in den Hauptbehandlungsbehälter auf der Höhe der Flügel des Rührwerks 4 eingeleitet, wodurch eine feine Dispergierung der Polymerlösung verursacht wird in Teilchen, die von der ansteigenden Flüssigkeitsströmung mitgeführt, verwirbelt und desolvatiert weiden. Die hohe Temperatur der wäßrigen Flüssigkeit erzeugt die Verdampfung des getrennten Lösungsmittels; die Dämpfe werden zum Kühler 5 geleitet und das kondensierte Lösungsmittel wird in das Sammelgefäß 6 aufgenommen, welches ebenfalls mit einer inerten Gasatmosphäre, versehen ist. Die vom Lösungsmittel befreite Polymersuspension, wird kontinuierlich aus dem Hauptbehandlungsbehälter 3 durch den auf der Höhe der wäßrigen Flüssigkeit angeordneten Heber 7 abgeleitet. Die Körnersuspension ist auf dem kontinuierlichen Filtrierband 8 verteilt, auf welchem sie die Polymerkörner durch Filtrierung von der wäßrigen Flüssigkeit abtrennen. Das Polymer in Körnerform durchsetzt sodann das zweite kontinuierliche Filtrierband 9, auf welchem seine Abkühlung und Reinigung erfolgt, durch Waschen mit von den oberhalb des letzteren Filtrierbandes angeordneten Duschen 10 gespritztem Wasser. Hinter diesem Band fallen die gewaschenen Polymerkörner über die Quetschwalze 11,

welche das Wasser ausquetscht, wonach die sich ergebende Polymerfolie in den Sammelkasten 12 aufgenommen wird.

Die auf dem kontinuierlichen Band 8 filtrierte wäßrige Flüssigkeit wird über Pumpe 13 in das Gefäß 14 geleitet, welches mit Heizmantel für ihre Rückbringung zur Arbeitstemperatur, als auch mit dem Kühler 15, für die Kondensation der eventuell gebildeten Dämpfe, versehen ist. Die nacherhitzte wäßrige Flüssigkeit, welche Suspensionsstabilisator und alkalische Flüssigkeit enthält, wird zum Hauptbehandlungsbehälter 3, am Boden desselben, durch Leitung 16, zurückgeführt.

Die Vorrichtung umfaßt noch den Zuleitungsbehälter 17, welcher die Lösung des Suspensionsstabilisators enthält, sowie den Zuleitungsbehälter 18, der die alkalische Flüssigkeit enthält, aus welchen diese Flüssigkeiten der wäßrigen Flüssigkeit aus dem Hauptbehandlungsbehälter 3, zwecks Aufrechterhaltung des Stabilisatorgehaltes bzw. des festgelegten pH kontinuierlich zugeführt werden.

Die Vorrichtung verfügt noch über Mittel zur Aufrechterhaltung einer inerten Gasatmosphäre (Stickstoff) in den Behältern 1,2,3,17 und 18, im Sammelgefäß 6, sowie im Kühler 15.

Beispiel 2

Es wird die Desolvation einer Polyisoprenlösung in raffiniertem Leichtbenzin, wie im Beispiel 1 angegeben, durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Temperatur der wäßrigen Flüssigkeit auf 65 bis 75°C gehalten wird.

Beispiel 3

Es wird die Desolvation einer Polybutadienlösung, in ίο Benzol, wie im Beispiel 1 angegeben, durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Temperatur der wäßrigen Flüssigkeit auf 75 bis 80° C gehalten wird.

Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:

— sie verwirklicht das Abtrennen von Polymeren aus deren Lösungen, in kontinuierlichem Vorgang, unter Erzielung von Polymeren mit einheitlichen und höheren Eigenschaften, ohne deren physikalisch-mechanischen Abbau;

— sie verwendet eine Vorrichtung mit einfachen Apparaten, von relativ kleinen Dimensionen und erhöhter Produktivität, mit reduzierte Investitionskosten, Aufstellungsraum, Kraftverbrauch und Ingredienzien, sowie mit bequemen Automatisierungsmöglichkeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierliches Verfahren zum Abtrennen von Polymeren in körniger Form aus Lösungen durch Einführen der Lösungen in erhitztes, einen Suspensionsstabilisator enthaltendes Wasser, Verdampfen des Lösungsmittels und Abtrennen des Polymers, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Polymerlösung in einer inerten Gasatmosphäre und bei konstantem Druck in Wasser von 50 bis 100⁰C, dem ein Suspensionsstabilisator und eine alkalische Flüssigkeit laufend zugeführt werden, so einleitet, daß die Polymerlösung auf der Höhe der Flügel des im unteren Teil eines zu zwei Dritteln mit dem «5 Wasser gefüllten Behandlungsgefäßes angeordneten Rührwerks mit maximal 500 Umdrehungen/Minute eintriti und fein dispergiert wird, wobei die Wasserzufuhr am Boden des Behandlungsgefäßes und die Abfuhr der durch Verdampfen vom Lösungsmittel befreiten wäßrigen Suspension des Polymeren im oberen Teil des Gefäßes erfolgt, daß man weiter das Polymer von der wäßrigen Flüssigkeit abfiltriert und durch Waschen mit Wasser und Ausquetschen reinigt und die wäßrige Flüssigkeit zum Behandlungsgefäß zurückführt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Behälter für die Zuleitung der Polymerlösung (1, 2), Stabilisatorlösung (17) und alkalischen Lösung (18) zum Hauptbehandlungsbehälter (3), der mit einem Heizmantel, am Boden mit einem Rührwerk (4), einem Heber (7) zur Ableitung der Polymersuspension, sowie einem Kühler (5) zur Kondensation der Lösungsmitteldämpfe und Aufnahme des Lösungsmittels in einem Sammelgefäß (6) ausgestattet ist, ferner gekennzeichnet durch Mittel zur Aufrechterhaltung einer inerten Gasatmosphäre in den Gefäßen, sowie durch zwei kontinuierliche Filtrierungsbänder (8, 9) über und hinter denen Duschen (10), eine Quetschwalze (11) und ein Sammelkasten für Polymerfolie (12) angeordnet sind, ferner durch ein beheizbares mit Kühler (15) versehenes Gefäß (14) für die vom Polymer abgetrennte wäßrige Flüssigkeit, die über eine Pumpe (13) durch Leitung (16) zum Boden des Hauptbehandlungsbehälters (3) zurückgeführt werden kann.