DE2003528A1

DE2003528A1 - Spritztrocknungsverfahren

Info

Publication number: DE2003528A1
Application number: DE19702003528
Authority: DE
Inventors: Edward Felstead
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1969-01-27
Filing date: 1970-01-27
Publication date: 1970-09-17
Also published as: FR2028562A1; GB1249195A; CA925011A; BE744435A; NL7000699A; US3677321A

Description

Mappe 22169 _r Dr.
Oase WD 21670'

XMPEHIiffl OHSMICAL JSTDXISTRIBS LTP₀ ' *

(yroßferitannien ■

"auf <?

25U3? Sprii525.troe.lcjawig von, Iiöswigeii von Qhlori

?.st bekannt s öaß Iiösimgen -unc! SuapeiisioRen einiger leicht, durßh Sp^it^ti'oclmTmg; wit^i? Bilaiimg; von nen f eilelieii eiingeGlanipft, \ΐ^τ&βη$ das fe^ißt, 4a§ d^ raittel a-axeii. liEtspri-fezea äay IiösiMg in ein^ hei.sse

Viele Polymerlösungen können nicht spritzgetroeknot werde?!, und zwar entweder weil sie schwierig zu a'soiaiaioren sind oder weil die festen Teilchen au flamaig, klebrig oder anderweitig ungeeigneijsind, um aus der Troelaiungsvorrichtung entnommen au werdenο

Chlorierte Dienpolyme^re fallen in die Kategorie von Polymaren, die schwierig rasch aus einer Lösung durch Spritztrccknung extrahiert werden könnenc Die bisherigen Versuche waren nicht erfolgreiche Bs wurde nunmehr gefunden,- daß, wenn, die Lösung kontinuierlich in eine Atmosphäre hü der richtigen Temperafe tür atomisiert wird, feste Teilchen erhalten, werden, die leicht kontinuierlich aus der Trocknungsvorrichtung entnommen werden können,

So wird gemäß der Brfindtmg ein Verfahren zur Spritztrocknung einer Lösung eines chlorhaltigen Polymere» das sich von einem aliphatischen Dien ableitet, vorgesehljigar, welches Verfahren dadurch ausgeführt wird, daß man die lösung in eine Verdaarpfungszone atomisiert* worin die Lösung ein strömendes Gas antrifft, wobei die Temperatur innerhalb der Zcrns weniger als 75 G "beträgt»

ο ^ Die Verwendung von Temperaturen, die höher als 75 C liegen,

™ ergibt Pulver, die schwierig zu handhaben sindc Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden dagegen Polymerteilchen erhalten» die freifließend sind und die eine Packungsdichte von mehr als 40 g/l besitzen., wenn sie aus dem Trockner herauskommen ο Die Packungsdichte kann sogar im Bereich von 150-350 g/l liegeno In dieser Form können sie leicht aus der Trocknungsvorrichtung in einen Luftstrom ausgetragen und kontinuierlich durch einen Cyclonenaasoheider abgetrennt werden. Andere kontinuierliche Verfahren zur Abtrennung der Peststoffe können verwendet werden, wie z„B„ elektrostatische Abscheidung 'auf einer Platte, von der das Polymer duz-cii Kratzen entfernt wird., line elektrostatische Abscheidung auf einer Oberfläche, die Teil eines Förderband©^-bildet, ist ebenfalls möglich,

OQIÄ30/2O97

BAD

V/enn das Polymer aus dem Spritztrockner herauskommt _r dann, kann etwas Lösungsmittel in den Teilchen festgehalten werden, und das Pulver,kann gegebenenfalls weiter getrocknet werden. Nach dem erfindungsgemäßen Spritztrockhungeverfahren sind sie jedoch gewöhnlich ausreichend trocken, so daß sie in einer Kugelmühle gemahlen werden können ₅ Das Mahlen in einer Kugelmühle ist das übliche Verfahren, das dazu verwendet wird, Teilchen¹ aus chlorierten Dienpolymeren mit der gewünschten Packungsdichte herzustellen. Dieses !fehlen kann anschließend an das Sprit ztroeknungsverfahren ausgeführt werden, um ein Polymer mit, einer noch höheren Packungsdichte herzustellen.» Beispielsweise ist im Falle von chlorierten Polyisöprenen eine Packungsdichte von 400-450 g/l erwünscht_o

Polymere, die in zweckmäßiger Weise durch dieses Verfahren ^x aus Lösungen abgetrennt werdend sind chlorhaltige Polymere, die aus aliphatischen Dienen entweder durch Chlorierung eines Polymers (beispielsweise ein synthetisches Polyisopren, ein synthetisches Polybutadien oder ein Naturkautschuk) oder durch Polymerisation eines chlorhaltigen Monomers (beispielsweise 2-Chloroisopren) erhalten werden₀

Das Verfahren ist besonders auf Polymere anwendbar, die durch Chlorierung von natürliehen und synthetischen Polyieoprenen in Lösung erhalten werden, beispielsweise Polymere mit einem Chlorgehalt im Bereich von 50-75 Gew_o-# und vorzugsweise im ' ■- ä Bereich von 62-68 "— " -

Die Lösung, die durch das erfindungsgeinäße Verfahren getrocknet wird, ist eine solche, die aus den oben erwähnten Polymeren besteht, welche in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst sind. Das Lösungsmittel ist in zweckmäßiger Weise dasjenige, in dem die Chlorierung ausgeführt worden ist. Das üblichste Lösungsmittel für diesen Zweck ist Tetrachlorkohlenstoff«, Andere gesättigte Lösungsmittel,, die einen großen Anteil Chlor enthalten, können verwendet werden,, wie z_eB_o Chloroform, Dichlorobromoffietheii, BromotricfcXoromethan, Tetrachloroäthan und Tetra-

001038/2097

chlorodifluoroäthan oder Gemische daraus, entweder alleine oder in Mischung mit Tetrachlorkohlenstoffe BaB Verfahren arbeitet am wirksamsten mit Lösungsmitteln, die Siedepunkte in der Nähe desjenigen von Tetrachlorkohlenstoff besitzen,. Vorzugsweise enthält die Lösung einen tiberwiegenden Anteil an Tetrachlorkohlenstoff„

Es ist nicht nötig, daß die Lösungsmittel frei von Wasser sind, aber wenn so viel Wasser anwesend ist, daß eine zweite flüssige Phase entsteht, wird es bevorzugt, einen Emulgator zuzugeben, um eine gleichförmige und stabile Suspension des Wassers in der gesamten Polymerlösung aufrecht zu erhalten«,

Die Konzentration des chlorhaltigen Polymers in der Lösung sollte so eingestellt werden, daß eine Atomisierung in diskrete Lösungströpfchen möglich ist» Die geeignete Konzentration ändert sich mit dem Molekulargewicht des Polymers in der Lösungo Eine geeignete Konzentration kann leicht durch Versuch gefunden werden„ Beispielsweise wurde gefunden, daß eine Lösung von chloriertem Polyisopren in Tetrachlorkohlenstoff zufriedenetellenderweise in einer Konzentration unterhalb von 5 Gew_o-# atomisiert werden kann, aber es wird bevorzugt, die Konzentration auf annähernd 4% zu verringern» bei welcher Konzentration die Viskosität der Lösung 3,6 Centipoise beträgtο Wenn die Konzentration unter diesen Wert verringert wird, bei~ spielsweise auf 1$, dann kann die Lösung zwar zufriedenste!- lend verspritzt werden, aber das Verfahren ist unwirtschaftlich, da für eine Gewichtseinheit hergestelltes festes Polymer große Mengen Wärmeenergie nötig sind, um das Lösungsmittel zu verdampfen«» Deshalb wird eine Lösungskonzentration in der Nähe der Konzentratxonsgrenze für eine geeignete Atomisierung, wie oben erläutert, ausgewählte

Die Polymerlösung wird zu einem Atomise^rgeführt; beispielsweise wird sie unter Druck zu einer Spritzdüse beförderte Der genaue Druck ist nicht kritisch^ vorausgesetzt„ daß er aus-

OOis'38/2097

BAD ORIGINAL

reicht» einen nebelartigen Spray zu erzeugen« Per Spray der Eolymerlösung wird gegebenenfalls aus einer einzigen Öffnung* die eine hohlkonische Abgabe erzeugt, oder von mehreren solchen in geeigneter Weise angeordneten Düsen ausgepreßte Es sollt© ein feiner Nebelspray gebildet werden, beispielsweise ein Spray mit Lösungströpfchen zwischen 10 und 500 Zi/Durchmesser, vorzugsweise zwischen "20 und 100/^ Durchmesser ο'

Die Sprühdüse oder die Sprühdüsen geben die Lösung in eine Kammer ab, die vorzugsweise atmosphärischen Druck oder einen niedrigeren Druck aufweist., worin.Gas strömt, beispielsweise in einem Strom oder in einem Kreislauf_o Der Strom des Gases durch die Verdampfungszone in der Kammer kann auf den versdiiedensten Wegen erzielt werden, beispielsweise durch Einspritzen von Druckluft oder durch einen mechanisch angetriebenen Propeller, der innerhalb oder ausserhalb der Kammer angeordnet ist_u Die Bewegung ist vorzugsweise derart _t daß die teilweise getrockneten Teilchen von der wandung der Kammer weggespült werden^ um ein Klebenbleiben gering zu halten»

Wärme wird der Verdampfungszone vorzugsweise durch Erhitzung des die Kammer betretenden Gases zugeführt, wobei die Temperatur beträchtlich oberhalb der Temperatur liegt _f auf der die Verdampf ungs zone gehalten wird«, Üin Teil der Wärme geht aus der eintretenden Luft durch Ableitung über die Wandung oder ä über andere Teile der Vorrichtung verlustig, und ein Teil wird dazu verwendet, die latente Verdampfungswärme des Lösungsmittels aufzubringen„ Die Verdampf ungszone wird auf eineipim wesentlichen gleichförmigen Temperatur gehalten, und diese Temperatur kann in zweckmäßiger Weise unter den,Arbeitsbedingungen in der Nähe des Gasaustritts der Kammer gemessen werden. Die Temperatur der Zone, gemessen als die !temperatur der Gas/ Feststoff-Suspension, wenn stetige Bedingungen sich eingestellt haben, liegt unterhalb 75°C; Bin zweckmäßiger Bereich liegt beispielsweise zwischen 20 und 65 C und vorzugsweise im Bereich von 25-55⁰Of um Polymerteilchen mit der gewünschten .isckungsdichte, wie oben erläutert, herzustelleno

SAbORiGlNAL

Die Temperatur des die Kammer betretenden Gases liegt gewöhnlich über 80⁰C und kann zwischen 100 und 20O⁰C liegen, um die gewünschte Temperatur am Austritt aufrecht zu erhalten» Durch eine geeignete Flexibilität in der Kontrolle der Warmezuführung zum einströmenden Gas und der Geschwindigkeit des Binspritzens der Polymerlösung kann eine geeignete V/'ärniebalance erhalten werden, so daß eine konstante Temperatur am Austritt der Kammer beobachtet wird und ein gleichförmiges Gewicht an getrocknetem Polymer je Zeiteinheit gesammelt wirdo

Das Gas, das zur Beförderung von Wärme in die Verdampfungszone und zum Wegtragen der festen Teilchen aus der Kammer ver-P wendet wird, kann irgendein Gas sein, das mit dem Polymer beider Temperatur des Trocknungsprozesses nicht reaktionsfähig ist. Luft ist das zweckmäßigste Gas für diesen Zweck und wird vorzugsweise verwendet, aber es können auch andere Gase, wie Z_nBo Stickstoff, Argon oder Kohlsndioxyd verwendet werden; diese sind aber teuerer. Gegebenenfalls kann Lösungsmitteldampf und unter Umständen können auch andere Gase zur Verdampfungszone nach der Abtrennung der Polymerteilchen zurückgeführt worden. Hierdurch wird ein Verfahren geschaffen, durch welches bei jeder gewählten Temperatur und bei jedem gewählten Druck die Verdampfungsgeschwindigkeit der Lösungströpfchen weiter kontrolliert werden kann.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert»

Beispiel 1

Eine Lösung mit einem Gehalt von 4 Gew_ö~# chloriertem Polyisopren in Tetrachlorkohlenstoff wurde mit einem Druck von 7 at zu einer Trocknungskammer geführt, in welche heisse Luft von einem unabhängigen Rohr mit einer Geschwindigkeit von t,54 m /ein eingeführt wirdoo Die chlorierte Kautschuklösung

wurde in einem holkonischen Spray durch eine Düse, die einen Spraywinkel von 80° aufwies, mit einer^Geschwindigkeit von 6 l/st atomisiert. Die gebildeten festen Polymerteilchen wurden durch den Luftstrom aus der Kammer getragen und in' einem her~ kömmlichen Cyclonenabscheider abgetrennt«

Die Packungsdichte, die beim obigen Versuch mit Luft mit ver schiedenen Temperaturen erhalten wurde» wurde gemessen«, Die Reeultate sind in Tabelle 1 zusammengestellt_ö

Tabelle 1

Temperatur der Luft ⁰G	Auetritt	Packungsdichte des Produkts g/l	Gew„-$ Lösungs mittel im Produkt
iäintriit	55 55 52 65 45 36	120 115 120 50 200 214	19,0 19,5 19,1 13,4 14,8 16_V8
165 150 168 195 114 96

Beispiel 2

Ein Spritstrocknungsverfahren wurde mit der gleichen Lesungskonzentration, dem gleichen Zufülirungsdruck undden gleichen Strömungegeschwindigkeiten für Luft und Polymerlösung wie in Beispiel 1 ausgeführt₀ Bei diesem Versuch bestand der Unterschied darin, daß die verwendete Luft und ein Teil des Lösungsmitteldampf s kontinuierlich wiedererhitzt und zur Verdampfungskammer zurückgeführt wurden, nachdem die Polymerteilchen in einem Cyclonenabscheider abgetrennt worden waren* Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle 2 zusammengefaßt,,

BAD

gabeile 2

Temperatur der Luft ⁰C	Austritt	Packungsdichte des Produkts g/l	Gew„-# Lösungs mittel im Pro dukt
Eintritt	39 50 50 55	260 133 182 ' 154	13,4 12,7 12,6 14,9
135 144 151 152

Q0i63fl/2097

Claims

Pat eat a η s ρ rii c h e

Τ«, Verfahren zur Spritztrocknung einer Lösung eines chlorhaltigen Polymers, das sich von einem aliphatischen Dien ableitet_? dadurch g e k e η η ζe lehne t _e daß man die Lö- j| sung in eine Verdampfungszone atomisiert, wo die Lösung ein strömendes Gas trifft, wobei die Temperatur in der Zone weniger als 75°C beträgtο

2 ο Verfahren nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet t daß das Polymer ein chloriertes Polyisopren oder ein chlorierter Natuigummi ist»

5 ο Verfahren nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer 50-75 Gew_o-?S Chlor enthält =

4° Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer 62-68 Gew_o =$ Chlor.enthalte

5ο Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch | gekennzeichnet _t daß die Temperatur in der Verdampfungszone 2CM55°C "betragt_β

6«, Verfahren nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η ζ, e i c h η e t , daß die Temperatur in der Verdampfungszone 25~55°C

7ο Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kehnz e lehne V, daß die Konzentration· des Polymers in der Lösung weniger als 5'Göw°-# beträgt«

8 ο Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche _{ dadurch g e k e η η ζ e i c h n-.e. % _s daß da,s Lösungsmittel eine gesättigte Verbinduixg ist» die einen großen Anteil Chlor enthält

.. ίο -

9o Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet , daß das Lösungsm:- tel dasjenige ist, in welchem das Polymer chloriert wurde -

1Oo Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Lösung einen überwiegenden Anteil Tetrachlorkohlenstoff enthalte

11 ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Lösungsmittel Tetrachlorkohlenstoff, Chlorofcrffl^IichlorobroEaoiaetbanr Bromotriehloromethan, Tetrachloroäthan und/oder Tetrachlorodifluoroäthan enthält»

12o Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d&rurch gekennzeichnet , daß die Lösung durch ein oder mehrere Spritzdüsen atomisiert wird,

13» Verfahren nach Anspruch 12» dadurch g e k e η η ζ e L c h net_? daß die Lösung durch eine Spritzdüse atomisierc "irddie eijien hohlen Spraykegel erzeugte

ORIGINAL