DE1925431A1

DE1925431A1 - Apparatus and method for removing unreacted volatile monomeric materials from homopolymers or copolymers of styrene or a styrene derivative

Info

Publication number: DE1925431A1
Application number: DE19691925431
Authority: DE
Inventors: Hinds James Robert
Original assignee: Distrene Ltd
Current assignee: Distrene Ltd
Priority date: 1968-05-21
Filing date: 1969-05-19
Publication date: 1970-01-22
Also published as: GB1269936A; NL6907793A; DE6920170U

Description

DR. w. Schalk · dipl.-ing. p. Wirth · dipl-ing. g. Dan ν en be rg dr. y. Schmied-Kowarzik · dr. p. WeinholdDR. W. Schalk dipl.-ing. p. Wirth dipl-ing. G. Dan ν en be rg dr. y. Schmied-Kowarzik · dr. p. Weinhold

6 FRANKFURT AM MAIN OR. ESCHENHEIMER STR; 396 FRANKFURT AM MAIN OR. ESCHENHEIMER STR; 39

.17«, Mai 1969
PW/Stt.17 ”, May 1969
PW / st

DISTHENE LIMITED
105 Wigmore Street London W-. 1 / EnglandDISTHENE LIMITED
105 Wigmore Street London W-. 1 / England

Vorrichtung und Verfahren zum Abführen von nicht umgesetzten flüchtigen monomeren Materialien von Homopolymerisat en oder -Copolymerisate*! des Styrols oder eines Styrolderivats.Device and method for discharging non converted volatile monomeric materials of Homopolymers or copolymers *! of styrene or a styrene derivative.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Homopolymerisat oder Copolymerisat des Styrols oder eines Styrolderivats.The invention relates to an apparatus and a method for the production of homopolymer or copolymer of styrene or a styrene derivative.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abführen von nicht umgesetzten flüchtigen monomeren Materialien von Homopolymerisaten oder Copolymerisaten des Styrols oder eines Styrolderivats während der Polymerisationsstufe, in der die Polymerisation des monomeren Materials im wesentlichen abgeschlossen ist, d.h. wenn die verbliebenen Teile des monomeren Materials sich nicht weiter umsetzen.In particular, the invention relates to an apparatus and a method for discharging unreacted volatile monomers Materials of homopolymers or copolymers of styrene or a styrene derivative during the polymerization stage, in which the polymerization of the monomeric material is essentially complete, i.e. when the remaining Parts of the monomeric material do not react further.

Bestehende Herstellungsanlagen für Homopolymerisate oder Copolymerisate von Styrol oder Styrolderivaten sehen bisher die Polymerisierungsatufen der gewünschten Monomeren in einem oder mehreren Polymerisationsbehältern und das Strippen (Abstreifen)Existing production plants for homopolymers or copolymers of styrene or styrene derivatives so far see the Polymerization stages of the desired monomers in one or several polymerization tanks and stripping (stripping)

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oder Abführen des nicht umgesetzten Monomeren in der Form vor, daß das Reaktionsprodukt in geschmolzener Form, zu einem Verdampfer geführt wird, der üblicherweise ein auf Unterdruck ge- ι haltener Kessel ist und eine beliebige Bauart einer Heizvorrichtung aufweist. Frühere Strippverfahren hatten den Nachteil, daß die Menge des nicht umgesetzten Monomeren, hauptsächlich Styrol oder Styrolderivate, das in dem verdampften Polymerisat verblieben ist, größer war als dies im allgemeinen für bestimmte Polymerisationsgrade zulässig ist» Die Erfindung ermöglicht nun eine Verbesserung im Ausmaß des gestrippten Monomeren und ermöglicht, daß der verbliebene Gehalt an Monomeren aller Grade bzw. Arten der Styrolpolymerisate oder Copolymerisate auf einen geringeren Prozentsatz reduziert werden kann, als dies früher mit üblichen industriellen Verfahren möglich war.or removing the unconverted monomer in the form that the reaction product in molten form is passed to an evaporator, which is usually an underpressure ge ι holding boiler and has any type of heater. Previous stripping processes had the disadvantage that the amount of unreacted monomer, mainly styrene or styrene derivatives, in the vaporized polymer remained, was greater than that in general for certain Degree of polymerization is permissible »The invention now enables an improvement in the amount of stripped monomer and enables that the remaining content of monomers of all grades or types of styrene polymers or copolymers to one can be reduced by a smaller percentage than it used to be was possible with standard industrial processes.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, mittels der flüchtige Komponenten eines überwiegend polymeren Gemisches, das im wesentlichen aus einem Homopolymerisat oder einem Copolymerisat von einem Styrolderivat und nicht umgesetzten monomeren Materialien besteht, mindestens teilweise abgeführt wir-d-; und zwar weist eine solche Vorrichtung einen Behälter auf, der wenigstens eine Öffnung zum Einlaß des Gemischea in das Innere :' des Behälters, eine im Behälter in der Nähe der Einlaßöffnung.-¹Aν angeordnete Heizvorrichtung, durch die im Betrieb das erhitzte" -.-Gemisch von der Heizvorrichtung zum Boden des Behälters geführt werden kann, eine Vorrichtung zum Abführen des geschmolzenen;: · Polymerisats vom Boden des Behälters,eine Vorrichtung zum Ah- ;:·;>; führen des geschmolzenen Polymerisats vom Boden des Behälters ■-..-λ und zum anschließenden Wiedereinführen (recycling) dieses Polymerisats in das Innere des Behälters auf, Tim die Oberfläche des geschmolzenen Polymerisats im Behälter zu vergrößern, wobei der Behälter mindestens einen Auslaß für die verdampften Materia-The invention provides a device by means of which volatile components of a predominantly polymeric mixture, which consists essentially of a homopolymer or a copolymer of a styrene derivative and unreacted monomeric materials, are at least partially removed; Such a device comprises a container having at least one opening for the inlet of the mixture into the interior of the container, one in the container in the vicinity of the inlet opening. - ¹ A ν arranged heating device, through which the heated "-.- mixture can be led from the heating device to the bottom of the container during operation, a device for removing the molten ;: · polymer from the bottom of the container, a device for Ah-; : ·;>; Lead the molten polymer from the bottom of the container ■ -..- Λ and for the subsequent reintroduction (recycling) of this polymer into the interior of the container, Tim to enlarge the surface of the molten polymer in the container, the container at least an outlet for the evaporated material

bAsitztbased

lief/, der mit einem Kondensator zum Kondensieren der verdampften Materialien in Verbindung steht, und wobei eine Pumpvorrich-ran / who used a condenser to condense the evaporated Materials is in connection, and wherein a pumping device

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tung zur Aufrechterhaltung von Unterdruck innerhalb des Behälters bzw. Kessels vorgesehen ist.device to maintain negative pressure inside the container or boiler is provided.

Die Vorrichtung zur Rückführung von geschmolzenem Polymerisat enthält vorzugsweise Organe zum Einspritzen oder Einblasen eines Stripphilfsmittels, das ein beliebiges gasförmiges Material sein kann, welches mit dem Polymerisat nicht reagiert, wobei das Einblasen in das Innere des Kessels gleichzeitig mit dem Wiesereinfuhren des geschmolzenen Polymerisats erfolgt.The device for recycling molten polymer preferably contains organs for injecting or blowing in a stripping aid, which can be any gaseous material that does not react with the polymer, the injection into the interior of the vessel taking place simultaneously with the introduction of the molten polymer.

Um sicherzustellen, daß das geschmolzene Polymerisat nicht in solchem Ausmaße abkühlt, daß seine Rückführung in den Behälter Schwierigkeiten begegnen würde, ist bei der Rückführungsvorrichtung vorzugsweise eine Zahnradpumpe zum Abführen des geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Polymerisats vom Boden des Behälters und zum Durchpumpen des Polymerisats durch ein beheiztes Eohr vorgesehen, das mit einem Heizmantel versehen und außerhalb des Behälters angeordnet ist und das mit den Organen in Verbindung steht, die das Stripphilfsmittel einblasen, und auch mit der Vorrichtung, durch die die Oberfläche des Polymerisats vergrößert wird«.To ensure that the melted polymer is not in cools to such an extent that its return to the container Difficulties would be encountered is with the recirculation device preferably a gear pump for discharging the molten or semi-molten polymer from the bottom of the Container and provided for pumping the polymer through a heated Eohr which is provided with a heating jacket and is arranged outside the container and which is in communication with the organs that inject the stripping aid, and also with the device by which the surface of the polymer is enlarged «.

Diese Vorrichtung zum Vergrößern des geschmolzenen Polymerisats ist vorzugsweise innerhalb des Behälters angebracht und kann in Form eines Damms oder Überlaufs ausgebildet sein, der entlang der Behälterwandung rings in diesem umläuft oder zweckmäßig im Abstand von der Behälterwandung angeordnet sein kann₀ Es hatThis device for increasing the molten polymer is preferably mounted within the container and may be in the form of a dam or weir, which circulates along the tank wall or rings in this can be suitably arranged at a distance from the container it has ₀

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sich gezeigt, daß eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Materialströmung bzw. des Dammdurchflusses, die 180 Löcher von 4,2 bis 2,4 nun Durchmesser aufweist, die Erhöhung der Oberfläche des Polymerisats in gewünschtem Maße herbeiführt.has shown that a device for influencing the flow of material or the dam flow, which now has 180 holes 4.2 to 2.4 in diameter, the increase in surface of the polymer brought about to the desired extent.

Die innerhalb des Kessels angebrachte Heizvorrichtung kann eine Heizplattenvorrichtung mit flachen Heizplatten sein, die im großen Ganzen parallel zueinander und in Abstand voneinander angeordnet sind und in Berührung mit den Platten angebrachte Heizrohre aufweist, derart, daß das geschmolzene oder halbgeschmolzene Polymerisat bei seinem Durchgang zwischen den Platten ψ zwangsläufig in Berührung mit den Heizrohren gepreßt wird, bevor es stift Boden des Behälters abfließt₀ The heater mounted inside the kettle may be a hot plate device with flat heating plates which are generally parallel to and spaced from one another and having heating tubes placed in contact with the plates so that the molten or semi-molten polymer as it passes between the plates ψ is inevitably pressed into contact with the heating pipes before it flows off the bottom of the container ₀

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Kessel mit einem Deckel, einem Boden und mindestens einer Seitenwandung vorgesehen, wobei der Deckel mindestens einen Einlaßkanal und mindestens einen Auslaßkanal aufweist und wobei die Bodenwandung mindestens zwei Auslaßkanäle und die Seitenwandung mindestens einen Einlaßkanal besitzt; dabei steht der Einlaßkanal des Deckels innerhalb des Kessels mit der Vorrichtung zur Erhitzung eines geschmolzenen Polymerisats in Verbindung, durch die das Polymerisat dazu gebracht werden kann, durch diese Vorrichtung hindurchzuströmen und danach zum * Boden^ des Kessels .hin abzuströmen, und steht mindestens einer der Auslaßkanäle des Kesselbodens außerhalb des Kessels mit einer Pumpvorrichtung in Verbindung, durch die das flüssige oder halbflüssige,Polymerisat vom Kessel abgezogen und durch den Einlaßkanal der Kesselseitenwandung hindurchgepumpt werden kann, der innen mit der Vorrichtung zum Vergrößern der Oberfläche des geschmolzenen Polymerisats in Verbindung steht, die das Polymerisat zum Boden des Kessels abfließen läßt«, Andererseits stehen diejenigen Auslaßkanäle des Kesselbodens, die nicht an die Pumpvorrichtung angeschlossen sind, mit der Vorrichtung zum Abziehen des geschmolzenen Polymerisats vom Kessel und steht der Auslaßkanal des Kesseldeckels außerhalb des Verdampfers mitIn a preferred embodiment of the device according to the invention For example, a boiler is provided with a lid, a bottom and at least one side wall, the lid having at least one inlet channel and at least one outlet channel and wherein the bottom wall has at least two outlet channels and the side wall has at least one inlet channel; included is the inlet channel of the lid inside the kettle with the device for heating a molten polymer in connection, through which the polymer can be made to flow through this device and then to the * Bottom ^ of the boiler. To flow off, and there is at least one the outlet channels of the boiler bottom outside the boiler with a pumping device in connection, through which the liquid or semi-liquid, polymer withdrawn from the kettle and through the inlet duct the boiler side wall can be pumped through, the inside with the device for increasing the surface area of the molten polymer is in connection, which allows the polymer to flow off to the bottom of the kettle «, on the other hand are those outlet channels of the boiler bottom that are not connected to the pumping device, with the device for Removal of the molten polymer from the kettle and the outlet channel of the kettle lid stands outside of the evaporator

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einem Kondensator zum Kondensieren der flüchtigen Materialien und ferner mit einer Pumpvorrichtung in Verbindung, die im Verdampfer Unterdruck aufrechterhält.a condenser to condense the volatile materials and also in communication with a pumping device in the evaporator Maintains negative pressure.

Der Sohutzbereich der Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zum mindestens teilweisen Abführen nicht umgesetzter flüchtiger Monomere von einem Homopolymerisat oder Copolymerisat des Styrols oder eines Styrolderivata; bei diesem Verfahren wird ein polymeres Gemisch, das im wesentlichen aus dem vorgenannten Polymerisat oder Oopolymerisat und nicht umgesetztem Monomeren besteht ₉ durch eine Heizzone zur Bildung einer Schmelze hindurohgeführtι Die Schmelze wird durch einen Bereich mit Unterdruck hindurchgeführt, wobei die nichtumgesetzten monomeren Bestandteile der Schmelze mindestens zum Teil verflüchtigt werden} hiernach wird die Schmelze aus diesem Unterdruckbereich abgeführt und mindestens ein Teil dieser abgeführten Schmelze mindestens ein zweites Mal in und durch diesen Unterdruckbereich geführt, so daß noch weitere der nichtumgesetzten flüchtigen monomeren Bestandteile der School-,ο ν j .'flüchtigt werden, wonach diese verdampften Bestandteile aus dem Unterdruckbereich abgeführt und kondensiert werden·The scope of the invention also extends to a process for at least partial removal of unreacted volatile monomers from a homopolymer or copolymer of styrene or a styrene derivative; In this method, a polymeric mixture which consists essentially of the above-mentioned polymer or Oopolymerisat and unreacted monomers ₉ is hindurohgeführt through a heating zone to form a melt ι The melt is passed through a region of lower pressure, the unreacted monomeric constituents of the melt at least are partially volatilized} then the melt is removed from this negative pressure area and at least part of this removed melt is passed at least a second time into and through this negative pressure area, so that even more of the unreacted volatile monomeric constituents of the school, ο ν j. ', volatilize after which these evaporated components are removed from the negative pressure area and condensed

Bs ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren leicht in bekannte Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten, und zwar in erster linie mit beständig fortlaufender (oder gleichbleibender) Masse oder mit Lösen arbeitender Polymerisationsverfahren dadurch eingegliedert werden kann, daß man das bekannte Polymerisationsverfahren so durchführt, daß ein Gemisch von Polymerisat tmd Monomerem gebildet wird, das nicht umgesetzte Monomere gemäß dem srfindungsgemäßen Verfahren abführt und gewünschtenfalls das Monomere zurückführt, nämlich der Polymerisationszone zuführt, das zuvor gestrippt worden ist, wobei das ganze Verfahren fortlaufend durchgeführt wird·It can be seen that the process according to the invention can easily be converted into known processes for the preparation of polymers, namely primarily with a continuously continuous (or constant) mass or polymerisation processes that work with dissolving can be incorporated by using the known polymerization process carried out so that a mixture of polymer and monomer is formed, the unreacted monomer discharges according to the method according to the invention and, if desired recycling the monomer, namely feeding it to the polymerization zone, which has previously been stripped, the whole process is carried out continuously

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind auf die Herstellung m Homopolymeren und Cοpolymeren des Styrols oder eines Styrolderivate anwendbar· Sie Copolymere sollten mindestensThe method and apparatus of the invention are according to the manufacture m homopolymers and Cοpolymeren of styrene or a styrene derivative applicable to · copolymers should have at least

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50 Gew.-# Styrol oder Styrolderivate enthalten» In die Gruppe geeigneter Styrolderivate gehören Chlorostyrol, tert.-Butylstyrol und Vinyltoluol. Geeignete Monomere, aie mit Styrol oder Styrolderivaten copolymerisiert werden können, sind z.B. -* i'^thyl/styrol, Methylmethacrylat und Acrylnitril» Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind insbesondere"auf die Herstellung von mit Kautschuk zäh gemachten (rubbertoughened) Homopolymerisaten und Gopolymerisaten des Styrole oder von Styrolderivaten anwendbar· Solche mit Kautschuk zäh gemachte Polymerisate können in der Weise hergestellt werden, daß man eine lösung von 1 bis 20 Gew.-Teilen Kautschuk in 99 bis 80 Gew.-Teilen Monomeren «ü-eiaejf-gieielamäeigeÄ—feea*4»±e«fl^ a»flee* einem mit gleichmäßiger oder fortlaufender Masse oder mit Lösen arbeitenden Polymerisationsverfahren unterwirft. Geeignete Kautschuke hierfür sind Polybutadien, z.B. die unter den Handelsnamen "Taktene 1202", "Diene 55" und "Plioflex 5001S" verfügbaren Produkte sowie Butadien-Styrol-Copolymerisate, aie einen kleineren Gewichtsanteil an gebundenem Styrol enthalten, Beispiele für die letztgenannte Kautschukart sina die unter den Handelsnamen "Intol 1006", "Solprene 3O1^B und "Solprene 1205" verfügbaren Produkte.Contains 50% by weight of styrene or styrene derivatives »The group of suitable styrene derivatives includes chlorostyrene, tert-butyl styrene and vinyl toluene. Suitable monomers that can be copolymerized with styrene or styrene derivatives are, for example, ethyl / styrene, methyl methacrylate and acrylonitrile. The method and the device according to the invention are particularly aimed at the production of rubber-toughened homopolymers and copolymers of styrene or styrene derivatives can be used. Such polymers toughened with rubber can be prepared by dissolving 1 to 20 parts by weight of rubber in 99 to 80 parts by weight of monomers —Feea * 4 »± e« fl ^ a »flee * subjected to a polymerization process with a uniform or continuous mass or with dissolving. Suitable rubbers for this are polybutadiene, eg those under the trade names" Taktene 1202 "," Diene 55 "and" Plioflex 5001S "available products as well as butadiene-styrene copolymers, aie contain a smaller proportion by weight of bound styrene, examples of the latter Ka Uschukart sina the products available under the trade names "Intol 1006", "Solprene 3O1 ^B and" Solprene 1205 ".

Während der Polymerisation von einer Styrollösung eines Kautschuks wird das anfänglich gebildete Polystyrol, das in Styrolmonomerem aufgelöst wird, in Form von Tropfen in eine kontinuierlichen £haae von Kautschuk dispergiert, der in Styrolmonomerem gelöst ist. Bin Teil der Kautschukmoleküle ist chemisch an PoIyetyrolmoleküTe gebunden und wird als "aufgepfropft" (grafted) bezeichnet. In einer späteren Stufe des Verfahrens erfährt das Syatem eine Phasenumkehrung, bei der sich Tröpfchen von teilweise aufgepfropften Gummimolekülen, in Lösung in Styrolmonoaerem, ergeben, die in einer kontinuierlichen Phase τοη in Styrolmonomerem gelÖstem/Styrol dispergiert sind. Diese Zwei-Phaeenstruktur bleibt während des übrigen Teils der Polymsrlsationsreaktion aufrechterhalten.During the polymerization of a styrene solution of rubber, the initially formed polystyrene which is dissolved in styrene monomer is dispersed in the form of droplets in a continuous haae of rubber which is dissolved in styrene monomer. Part of the rubber molecules is chemically bonded to polyetyrene molecules and is referred to as "grafted". In a later stage of the process, the Syatem undergoes a phase inversion in which droplets of partially grafted rubber molecules, in solution in styrene monomer, are produced, which are dispersed in a continuous phase τοη in styrene monomer / styrene. This two-phase structure is maintained during the remainder of the polymerization reaction.

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Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Polymerisationsprodukt kann auch kleinere Anteile eines Schmiermittels und eines Antioxydationsmittels enthalten· Geeignete Schmiermittel sind z.B. Mineralöl und Butyl st ear at«. Geeignete Antioxydationsmittel sind z.B» die unter den Handelsnamen "Ionol" oder "BoH.T.% "Topanol CA", "Polygard", "Polygard HR", "Anti-oxidant 2246", Wingstay V", "Irganox 1010" und "Irgaiiox iO76"Terfügbaren Produkte«The polymerization product used in the process of the invention may also contain minor amounts of a lubricant and an antioxidant · Suitable lubricants are e.g. mineral oil and butyl stear at «. Suitable antioxidants are, for example, those under the trade names "Ionol" or "BoH.T.%" Topanol CA "," Polygard "," Polygard HR "," Anti-oxidant 2246 ", Wingstay V", "Irganox 1010" and "Irgaiiox iO76" are available Products"

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, gleichviel ob man kontinuierlich oder einsatzweise arbeitet, zu bevorzugen, die Produkte der Polymerisationsstufe innerhalb einer Unterdruckzone zu erhitzen, um die Gefahr auf ein Minimum herabzusetzen, da$ die Schmelze erstarrt oder steif wird, bevor das Monomere abgestrippt isto. Die Temperatur, auf die das Polymerisationsprodukt erhitzt wird, soll jedoch nicht so hoch sein, daß freies Monomer oder sonstige flüchtige Produkte durch thermisch herbeigeführte Zersetzung entstehen«, Im allgemeinen soll die Temperatur des Polymerisationsproduktes nicht größer als 280 C sein.In the method according to the invention, it is irrelevant whether one is continuous or operates in a batch mode, preferably, the products of the polymerization stage within a reduced pressure zone to be heated to minimize the risk of the melt solidifying or stiffening before the monomer is stripped off isto. The temperature at which the polymerization product is heated, but should not be so high that free monomer or other volatile products are thermally induced Decomposition occurs. In general, the temperature of the polymerization product should not be higher than 280 ° C.

teilweisepartially

Aus ähnlichen Gründen ist es zu bevorzugen, das/gestrippte Polymerisat, wenn es mindestens ein zweites Mal zur Unterdruckzone zurückgeführt wird, zu erhitzen; die Temperatur, auf die das Polymerisat erhitzt wird, muß jedoch aus dem in den vorstehenden Absätzen genannten Gründen sorgfältig geregelt werden»For similar reasons, it is preferable to use the / stripped polymer, when it is returned to the vacuum zone at least a second time, to heat; the temperature to which the Polymer is heated, but must be carefully regulated for the reasons mentioned in the preceding paragraphs »

Im Falle von mit Kautschuk zäh gemachten Polymerisaten tritt bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Verkettung der Moleküle innerhalb der einzelnen Teilchen der dispergierten Faser auf· Die Temperatur, auf die das Polymerisationsprodukt erhitzt wird, kann so eingestellt werden, daß die Verkettung bzw. Vernetzung in erträgliehen Grenzen gehalten wird.In the case of polymers toughened with rubber, chaining occurs when the process according to the invention is used of the molecules within the individual particles of the dispersed fiber on · The temperature at which the polymerisation product is heated, can be adjusted so that the linkage or crosslinking is kept within tolerable limits.

Der Wirkungsgrad des Strippens wird stark erhöht, wenn die Oberfläche des in die Unterdruckzone zurückgeführten Polymerisats vergßßert wird; im praktischen Betrieb tritt diese Vergrößerung fast immer dadurch auf, daß man das geschmolzene öder halb ge-The efficiency of the stripping is greatly increased when the surface the polymer recycled into the reduced pressure zone is enlarged; this increase occurs in practical operation almost always by the fact that the melted or

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schniolzene Polymerisat durch ein durchströmt es Formmundstück hindurchleitet, das in der Unterdruckzone angeordnet ist·Schniolzene polymer through a shaped mouthpiece flows through it, which is arranged in the negative pressure zone

Eine weitere Verfahrensmaßnahme zur Erhöhung des Strippwirkungsgrades besteht darin, in die Unterdruckzone ein Stripphilfsmittel einzublasen oder einzuspritzen, und zwar vorzugsweise dadurch, daß es in das geschmolzene Polymerisat eingeführt wird, bevor dieses erneut in die Unterdruckzone eingeführt wird. Als Stripphilfsmittel können Dampf bzw. Wasserdampf_r Stickstoff und Kohlendioxyd verwendet werden.Another process measure to increase the stripping efficiency is to blow or inject a stripping aid into the vacuum zone, preferably by introducing it into the molten polymer before it is reintroduced into the vacuum zone. As Stripphilfsmittel steam or water vapor _r nitrogen and carbon dioxide can be used.

Der Druck in der Unterdruckζone kann auf eine beliebige zweckentsprechende Größe eingestellt werden, gewöhnlich auf etwa 15 mm Quecksilber. Die Anwendung geringerer Drücke als dieser mach»» eine kostspielige Anlage erforderlich und erschwert es, das abgestrippte Monomere zu kondensieren.The pressure in the negative pressure zone can be increased to any appropriate Size can be adjusted, usually around 15 mm of mercury. The use of lower pressures than this require expensive equipment and make it difficult to condense the stripped monomer.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung -werden nachstehend anhand der Zeichnung«* beispielsweise beschrieben, die schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung darstellt.The method and apparatus according to the invention will be For example, described below with reference to the drawing, which schematically shows a device according to the invention.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung hat im Ganzen die Form eines einer Kolonne ähnlichen Kessels 1, der von einem Außenmantel 2 umgeben ist, durch den Heizöl strömt, das durch einen Einlaß 4- eintritt und durch einen Auslaß 5 abströmt. Der Kessel 1 besitzt an seinem Deckel einen Einlaßkanal 6 und an seinem Boden zwei Auslaßkanäle 7 und 8· Der Auslaßkanal 7 ist mit einem an der Seitenwand des Kessels 1 vorgesehenen Einlaß mittels eines Rohres 10 verbunden, in das in der Nähe des Kesselbodens eine Zahnradpumpe 11 eingebaut ist. Das Rohr 10 ist von einem Ölheizmantel 12 umschlossen, der einen Teil des Mantels des Kessels 1 bildet· Der Kesseleinlaß 9 ist an ein durchströmtes Mundstück 13 angeschlossen, das im vorliegenden Beispielsfall 180 Löcher mli je 1/8 Zoll Durchmesser (3,2 mm) besitzt. Das Rohr 10 ist ferner an einen Einlaßkanal bzw. ein Einlaßronr/ zur Zuführung eines Stripphilfemittele, ζ»Β· Wasserdampf oder Stickstoff, angeschlossen. Der Mantel 12 besitzt ein AuslaßrohrThe device shown in the drawing has, as a whole, the form of a column-like boiler 1, which is surrounded by an outer jacket 2, through which fuel oil flows, which enters through an inlet 4 and flows out through an outlet 5. The boiler 1 has an inlet channel 6 on its cover and two outlet channels 7 and 8 on its bottom is built in. The tube 10 is enclosed by a Ölheizmantel 12, which forms a part of the cladding of the boiler 1 · The boiler inlet 9 is connected to a flowed through mouthpiece 13, which in the present example 180 holes mli each 1/8 inch in diameter (3.2 mm) owns. The tube 10 is also connected to an inlet channel or an inlet channel / for supplying a stripping aid, ζ »Β · water vapor or nitrogen. The jacket 12 has an outlet pipe

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15, durch das das kondensierte Heizöl abgezogen werden kann.15, through which the condensed heating oil can be drawn off.

Der Auslaßkanal 8 am Boden des Kessels 1 ist mit einem Rohr 16 verbunden, in das eine Zahnradpumpe 17 eingebaut ist.*The outlet channel 8 at the bottom of the boiler 1 is provided with a pipe 16 connected, in which a gear pump 17 is built. *

Der Einlaßkanal/im Dec'rjl des Kessels 1 ist außen an ein Rohr angeschlossen» Eine Heizvorrichtung 19 ist dem Deckel des Kessels 1 benachbart angeordnet und so ausgebildet und betreibbar, daß ungestrippte Polymerisatschmelze, die durch das Rohr 18 und den Einlaßkanal 6 eintritt, durch die Heizvorrichtung 19 hindurchströmt und zu einem Behälter 20 für die Polymerisatschmelze herabströmt, der auf dem Boden des Kessels 1 angebracht ist·The inlet channel / in the Dec'rjl of the boiler 1 is on the outside of a pipe connected »A heating device 19 is arranged adjacent to the lid of the boiler 1 and designed and operated so that unstripped polymer melt through the tube 18 and the Inlet channel 6 enters, flows through the heating device 19 and flows down to a container 20 for the polymer melt, which is placed on the bottom of the boiler 1

Ein Auslaßrohr 21 ist mit einem Rohr 22 verbunden, das seinerseits an einen Kondensator und eine (nicht gezeichnete) Evakuierungspumpe angeschlossen ist.An outlet pipe 21 is connected to a pipe 22, which in turn is connected to a condenser and a (not shown) evacuation pump.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird ungestrippte Polymerisat— schmelze ausgehend vom Polymerisator durch das Rohr 18 in den Kessel 1 durch den Einlaßkanal 6 mit einer Strömungsgeschwindigkeit eingeführt, die gewöhnlich ungefähr 1480 kg/h beträgt. Bei einem üblichen Polymerisationsverfahren besitzt die ungestrippte Schmelze in dieser Stufe eine Zusammensetzung, bei der sie Polystyrol, Styrolmonomeres und Äthylbenzollösungsmittel in einem Verhältnis von 90 : 5 : 5 Gew.-$ enthält, wobei die Temperatur unmittelbar vor dem Eintritt in den Kessel 1 ungefähr 21O°C ist.When the device is in operation, unstripped polymer melt, starting from the polymerizer, is fed through tube 18 into the Kettle 1 through the inlet duct 6 at a flow rate introduced, which is usually around 1480 kg / h. In a conventional polymerization process, the unstripped At this stage melt a composition in which it contains polystyrene, Styrene monomer and ethylbenzene solvent in one Ratio of 90: 5: 5 wt .- $ contains, with the temperature immediately before entering boiler 1 is about 210 ° C.

Ausgehend von dem Einlaßkanal 6 geht die ungestrippte Polymerisatschmelze durch die Heizvorrichtung 19 hindurch, die auf einer Temperatur von ungefähr 24-5⁰C gehalten wird, indem man Heizöl ausgehend von einem (nicht gezeichneten) System durch die Heizvorrichtung umlaufen läßt, das von dem System verschieden ist, welches zur Speisung des Heizmantels des Kessels 1 dient; Auf diese Weise ist eine größere Freizügigkeit in der Wärmebehandlung des Polymerisats und dessen darauf folgendes Abströmen zum Kesselboden möglielu Der Kessel wird mittels der an das Rohr 22 angeschlossenen Vakuumpumpe auf einem Druck von ungefähr 15 mmflgStarting from the inlet channel 6, the unstripped polymer melt passes through the heater 19 therethrough, which is maintained at a temperature of about 24-5 ⁰ C by letting rotate by the heater heating oil, starting from a (not shown) system by the system is different, which is used to feed the heating jacket of the boiler 1; In this way, a greater freedom in the heat treatment of the polymer and its subsequent flow to the boiler bottom is possible

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gehalten, und die kombinierte Wirkung von Hitze und Unterdruck verursacht, daß im Kessel ein Teil des nichtumgesetzten Styrolmonomeren von der polymeren Schmelze abgestrippt wird, während diese aus der Heizvorrichtung 19 austritt und zum Boden des Kessels 1 abfließt, wo sie ein Bad 20 von teilweise gestrippter monomerer Schmelze bildet, die im allgemeinen eine Temperatur von ungefähr 220 C hat» Das verflüchtigte Monomere wird durch den Auslaßkanal 21 und das Rohr 22 abgezogen, kondensiert und gewünscht enf al Is wiederverwendet οheld, and the combined effect of heat and negative pressure causes some of the unreacted styrene monomer in the kettle is stripped of the polymer melt as it exits the heater 19 and to the bottom of the Kettle 1 drains where it is a bath 20 of partially stripped monomeric melt forms, which generally has a temperature of about 220 C »The volatilized monomer is caused by the Outlet channel 21 and tube 22 withdrawn, condensed and desired enf al is reused ο

Bei früheren Verfahren wurde in dieser Stufe das teilweise gestrippte Monomere) einfach abgeführt.In previous processes, the partially stripped was at this stage Monomers) simply removed.

Die Zahnradpumpe 11 zieht die teilweise gestrippte Polymerisat- \ schmelze durch das Auslaßrohr 7 hinaurch ab und drückt sie durchThe gear pump 11 pulls the partially stripped polymer \ melt through the outlet pipe 7 and push them through

Während das Rohr 10 zu dem Einlaß 9 und zum Formmundstück 13· Se somit die teilweise gestrippte monomere Schmelze in das Verfahren wiedereingeführt wird, wird Wasserdampf oder Stickstoff in das Rohr 10 mit einem Druck von 1,05 kp/cm eingeblasen und somit in den Kessel 1 zusammen mit der teilweise gestrippten Schmelze eingepumpte Das Rohr 10 wird mittels des in dem Heizmantel 12 um- ^: laufenden Öls auf eine Temperatur von ungefähr 26O°C gehalten. '-While the pipe 10 to the inlet 9 and the die 13 · Se is thus reintroduced into the process, the partially stripped monomeric melt, steam or nitrogen is blown into the pipe 10 at a pressure of 1.05 kp / cm and thus into the kettle 1 together with the partially stripped melt is pumped, the pipe 10 by means of the environmentally in the heating jacket ¹² held working oil to a temperature of about 26O ° C. '-

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Die teilweise gestrippte Schmelze wird nunmehr durch das Aus- strömformmundstück 13 hindurchgepreßt und strömt in Form eines. . langen schmalen Bandes zum Boden des Kessels 1 herab, so daß -■ sie eine große Oberfläche der Umgebung darbietet, die unter &e- >: ringem Druck steht und hohe Temperatur besitzt. Diese Oberflächen- und Umgebungsbedingungen bewirken gin weiteres Strippen monomeren Styrole von der teilweise gestrippten polymeren Schmelze, und das verdampfte Monomere wird durch, das Abzugsrohr 21 und das Rohr 22 abgezogen, kondensiert und gewünschtenfalls wiederverwendet. The partially stripped melt is now pressed through the discharge nozzle 13 and flows in the form of a. . long narrow band down to the bottom of the boiler 1, so that - ■ it presents a large surface area of the environment, which is under &e->: slight pressure and has a high temperature. These surface and environmental conditions further cause the stripping of monomeric styrenes from the partially stripped polymeric melt, and the vaporized monomer is withdrawn through vent tube 21 and tube 22, condensed and, if desired, reused.

Während der oben besohri^W^aereinführungsprozess (recirculating) stattfindet, wird ein Teil der in dem Bad. 20 befindlichen Polymerisatschmelze mittels der Zahnradpumpe 17 end-During the above mentioned recirculating process takes place, becomes part of the in the bath. 20 located polymer melt by means of the gear pump 17 final

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gültig durch den Auslaßkanal .8 und das Rohr 16 abgezogen. Im allgemeinen ist die Geschwindigkeit der Strömung bzw. aes Umlaufs der teilweise gestrippten Polymerisatschmelze etwa 1440 kg/h_e Da nun die Fördergeschwindigkeit der ungestrippten Polymerisatsclimelze T48G kg/h beträgt, wird die teilweise gestrippte PoIymerisätsehnielze des Bads 20 einmal zum erneuten Umlauf gebracht, bevor sie endgültig abgezogen wird. Erhöht man jedoch die Arbeitsgeschwindigkeit der Pumpe 11, so erhöht sich die Anzahl der erneuten Umläufe der teilweise gestrippten Polymerisatschmelze entsprechend und wird hierdurch der Gehalt an Monomerem auf das optimale Ausmaß verringert.valid through the outlet channel .8 and the pipe 16 withdrawn. In general, the velocity of the flow or aes circulation of the partially stripped polymer melt about 1440 kg / h _e is the conveying speed of the unstripped Polymerisatsclimelze T48G Since now kg / h, the partially stripped PoIymerisätsehnielze of the bath 20 is caused to re-circulation of all, before they is finally withdrawn. However, if the operating speed of the pump 11 is increased, the number of new circulations of the partially stripped polymer melt increases accordingly and the monomer content is thereby reduced to the optimum level.

erfindungsgemäß enaccording to the invention

Mit Hilfe einer/Vorrichtung und deren oben beschriebener Einstellung erreicht man, daß der G-ehalt des endgültig durch das Rohr 16 hindurch abgeführten Polymerisats an verbleibendem monomerem Styrol ungefähr 0,01 # beträgt· Im Vergleich dazu ist zu bemerken, daß mittels der früheren Verfahren das erreichte Minimum ungefähr 0,05 # Gehalt an monomerem Styrol betrug.With the help of a / device and its setting as described above one achieves that the G-e content of the final through the The remaining monomeric styrene polymer discharged through pipe 16 is approximately 0.01 # in comparison to this is to note that by the earlier methods the minimum achieved was about 0.05 # monomeric styrene content.

Es zeigt sich somit, daß das Verfahren und die Vorrichtung nach " der Erfindung"faew· nach der vorstehend beschriebenen Art die Erzeugung von Styrolhomopolymeren oder -copolymeren ermöglicht, die einen geringen Gehalt an rückständigem nicht umgesetztem Styrol besitzen, ohne daß die auftretenden Nachteile sehr geringer Drücke, sehr hoher Temperaturen und einer langen Verweilzeit in Kauf genommen werden müssen·It can thus be seen that the method and the device according to " the invention" enable the production of styrene homopolymers or copolymers which have a low content of residual unreacted styrene without the disadvantages occurring being very minor Pressures, very high temperatures and a long dwell time must be accepted

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Claims

DISTRENE LIMITED,

London W. 1 '17th May 1969

PW / st

P a ΐ "e η claims

1 · Device for at least partial discharge of volatile Components of a predominantly polymerized mixture, which essentially consists of a homopolymer or a copolymer of styrene or a styrene derivative and unreacted monomeric materials, with a kettle with at least one inlet for supplying the mixture to the

in this

Inside of the boiler and a heater attached to this inlet in such a design and arrangement that the heated mixture of it during operation of the boiler to its Bottom flows, and further means are provided for discharging the molten polymer from the bottom of the boiler, the at least one outlet for evaporated materials, which is connected to a condenser for condensing the evaporated materials, with a pump in the Boiler maintains negative pressure, characterized in that the device has means (10,11) for discharging molten Polymer from the bottom of the boiler 1 and the subsequent

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Reintroduction of such polymer through an introduction device / has through into the kettle interior, through which the surface of the molten polymer in the kesseiinneran is increased «,.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the Discharge and reintroduction means an injection device CuM for injecting gaseous stripping agent together with reintroduced molten polymer contained in the interior of the kettle.

3β device according to claim 1 or 2, characterized in that that the introducer (13) has an outlet nozzle as a means for increasing the surface area of the molten polymer (13) have that is arranged within the boiler (i).

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4. Process for at least partial removal of volatile, unreacted monomers from a homopolymer or copolymer of styrene or a styrene derivative, a polymer mixture consisting essentially of this polymer and copolymer and unreacted monomers being passed through a heating zone and converted into a melt which is passed through a zone with reduced pressure, in which volatile unreacted monomers are removed, and subsequently condensed to this zone, and the melt is then withdrawn from this reduced pressure zone, characterized in that at least part of the melt discharged in this way is introduced at least a second time into this negative pressure zone,

5 »Yerfahren according to claim 4» characterized in that .that the Melt is introduced at least a second time into this negative pressure zone through a device through which the surface of the polymer located in the negative pressure zone is melted larger »

6. Yerfahren according to claim 4 or 5, characterized in that a stripping aid is blown or injected into the molten polymer before this polymer is in

t the negative pressure zone is reintroduced.

7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that that the homopolymer or copolymer of styrene or styrene derivative has a smaller wt .- ^ rate

- Contains rubber as a toughening agent.

The patent a

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