DE2362997A1

DE2362997A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufloesen von polymeren in loesungsmitteln

Info

Publication number: DE2362997A1
Application number: DE2362997A
Authority: DE
Inventors: Vitold Raimond Kruka; Robert Henry Overcashier; Chester Leon Smitherman Jr
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1972-08-08
Filing date: 1973-12-18
Publication date: 1975-06-26
Also published as: FR2255333A1; US3891593A; FR2255333B1; GB1452146A; DE2362997C2

Description

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V. Carel van Bylandtlaan 30, Den Haag Niederlande

betreffend:"

"Verfahren und Vorrichtung zum Auflösen von Polymeren in Lösungsmitteln"

Bei Verwendung von hochmolekularen Polymeren als reibungsvermindernde Mittel bei der Förderung von Kohlenwasserstoffen, wie Rohöl und dessen Fraktionen, durch Rohrleitungen begegnet man insofern oft einer Schwierigkeit, als die Polymeren schwer in dem Öl bzw. den anderen Flüssigkeiten aufzulösen sind, wenn ihr Molekulargewicht so hoch ist, daß man mit ihnen die gewünschte Verbesserung, insbesondere die Verminderung der Reibung, erreichen kann. Bisher verfuhr man meist so, daß man das Polymermaterial in einen Kneter aufgab, dem man die Flüssigkeit dann allmählich in kleinen Anteilen zufügte, bis die Konsistenz des Gemisches ausreichend war, um es in die Hauptflüssigkeit einzuführen. Es wurde auch so verfahren, daß man das polymere Material durch Zerschneiden, Zerreissen oder auf andere Art zu kleinen Stücken zerkleinerte, indem man es' in einer geeigneten Vorrichtung, wie einem Kneter, einem Banbury oder einem

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Extruder einer kräftigen Verarbeitung oder Mastizierung unterwarf. Ein derartiges kräftiges Verarbeiten ist aber meist schädlich für das Polymer, das dadurch leicht aufgebrochen wird, so daß man als Endprodukt ein Polymer von niedrigem Molekulargewicht erhält, bei dem die meisten wünschenswerten Eigenschaften verloren gegangen sind. Außerdem ist eine derartige Vorrichtung aufwendig und hat einen hohen Energiebedarf und man kann im allgemeinen nur begrenzte Ansätze verarbeiten, wodurch die Kosten für das Mischen relativ hoch sind. Vermischt man das Polymer und das Lösungsmittel in der Wärme, so verringert der Mischvorgang und das Aufheizen ebenfalls das Molekulargewicht und man benötigt viel Zeit, wenn man eine völlige Lösung erreichen will. Hierdurch werden ebenfalls die Kosten erhöht.

Ein Verfahren zur Auflösung von Polymeren ist in der US-PS 2 639 275 beschrieben; man gibt dabei das Polymer über einen Extruder in eine Vorrichtung auf, die mit einer Reihe von mit Öffnungen versehenen Platten, Mischkammern und Prallwänden versehen ist, wobei sich die öffnungen in den aufeinanderfolgenden Platten immer mehr verengen und diese Platten, die Prallwände und die Mischkammer derart angeordnet und ausgerüstet sind, daß mit dem polymeren Material eine damit verträgliche, erhitzte, oind unter Druck eingeführte Flüssigkeit vermischt wird. Zwar werden zur Auflösung des Polymers in einer derartigen Vorrichtung nur 5 min benötigt, jedoch weist das Verfahren den schweren Nachteil auf, daß das Polymer weitgehend zersetzt wird, was insbesondere bei hochmolekularen Polymeren dazu führt, daß sie praktisch überhaupt nicht mehr zur Verminderung der Reibung verwendet werden können.

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Gemäß einem anderen, in der US-PS 2 771 4-58 beschriebenen Verfahren weisen die aufzulösenden Polymerteilchen eine einheitliche Größe von höchstens etwa 6,3 mm und vorzugsweise nur etwa 1,6 m. auf, so daß man einfach durch Verrühren oder durch Schütteln Gemische von hoher Viskosität erhalten kann, die homogen und klumpenfrei sind. Für das Verfahren wird jedoch ein Lösungsmittel von hoher Viskosität benötigt, und es besteht ebenfalls die Gefahr einer Zersetzung.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung werden die oben angegebenen Nachteile überwunden und die bisher in der Praxis noch bestehenden Probleme gelöst.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit deren Hilfe man ein Polymer von hohem Molekulargewicht wirkungsvoll und wirtschaftlich in größerer Menge in einem Lösungsmittel auflösen kann, ohne daß es dabei wesentlich zersetzt oder anderweitig verändert wird.

Die Aufgabe wird'erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man eine Aufschlämmung von Polymerteilchen in einem Lösungsmittel bereitet und durch die Aufschlämmung ein Gas hindurchperlen läßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht in einem Kaum zum Auflösen des Polymers, der in seinem unteren Teil eine Flüssigkeit, in seinem oberen Teil Gas aufnimmt, wobei der Flüssigkeitsraum in Längsrichtung in mindestens zwei, im wesentlichen gegeneinander abgetrennte Abteile aufgeteilt ist, und oberhalb und unterhalb der Trennwände Prallbleche angeordnet sein können, welche die Ecken abschirmen; ferner sind Einrichtungen zur selektiven Verteilung eines Gas-

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stromes in den unteren Teil von mindestens einer, jedoch nicht allen Abteilungen vorgesehen, die mit einer Zuleitung für Gas in Verbindung stehen, sowie mindestens ein Dampfauslaß aus dem Dampfraum und Einrichtungen zur Einführung von Aufschlämmung in und zum Entzug von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Auflösen von Polymeren in Lösungsmitteln umfaßt folgende Maßnahmen: Man erzeugt in einer Aufschlämmung von kleinen Polymerteilchen in dem Lösungsmittel einen in einer im wesentlichen vertikalen Ebene verlaufenden Kreislauf, führt kontinuierlich in den unteren Teil von mindestens einem Führungskanal dieses Kreislaufes einen Gasstrom ein, so daß darin ein Überfließen der Aufschlämmung verursacht wird, was zum Zirkulieren der Aufschlämmung durch den Führungskanal führt, und zieht aus einem Dampfraum, der mit dem obersten Teil des Kreislaufes in Verbindung steht, das Gas ab.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zu seiner Durchführung zu benützenden Vorrichtung löst die Erfindung nicht nur die oben erwähnten Probleme der bisherigen Arbeitsweise, sondern bietet noch weitere bedeutende Vorteile, die im einzelnen hoch aus der weiteren Beschreibung hervorgehen werden.

In der Zeichnung haben die Figuren folgende Bedeutung:

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung zur chargenweisen Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung zum

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kontinuierlichen Arbeiten mit im Inneren angeordneten Prallblechen;

Fig. 3 zeigt im Quer-schnitt ein einzelnes Ansaug- oder Steigrohr, wie es in den Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2 angeordnet ist;

Fig. 4 zeigt mehrere ineinander angeordnete Ansaugrohre, wie sie bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen verwendet werden können;

Fig. 5 zeigt im Querschnitt ebenfalls eine Anordnung von mehreren Ansaugrohren.

Erfindungsgemäß bewirkt man die Auflösung der in einem Lösungsmittel aufgeschlämmten Polymerteilchen lediglich dadurch, daß man durch die Aufschlämmung Gas hindurchperlen läßt. Der erste Zweck dieser Maßnahme besteht darin, die festen Polymerteilchen in dem Lösungsmittel zu verteilen, was insofern notwendig ist, als damit durch die Vergrößerung der Polymeroberfläche das Auflösen erleichtert wird. Ohne diese auf dem Dufchperlen von Gas beruhende Bewegung wurden de Polymerteilchen zusammenklumpen, so daß ihre Auflösung weitgehend verlangsamt werden würde. Ein zweiter und besonderer Vorteil der Durchperlmethode besteht darin, Bruchstücke von Polymeimolekülen "wegzuwaschen", ohne daß die Aufschlämmung so stark durchgearbeitet wird, daß sich die Polymermoleküle beim Auflösen zersetzen.

Erfindungsgemäß wird das Gas in der in dem erwähnten Standgefäß enthaltenen Flüssigkeit dadurch verteilt, daß man es über ein Standrohr mit offenem Ende, über ein horizontales perforiertes Rohr oder über eine perforierte Platte am Boden

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des Standgefäßes einführt. Während bei langsamer Gaszuführung die Größe der Gasblasen beeinflußt wird vom Durchmesser der Eintrittsöffnungen, bilden sich bei der üblichen Geschwindigkeit, mit der das Gas eingeführt wird, unabhängig von der Weite der öffnungen stets relativ große Gasblasen·

Wird das Gas erfindungsgemäß über perforierte Bohre oder die Bodenplatte eingeleitet, so haben die Eintrittsöffnungen einen Durchmesser von etwa 1,6 bis 25*4- mm. Die Einrichtung muß derart ausgestattet sein, daß der Druckabfall über die einzelnen öffnungen verhältnismäßig groß ist; im Vergleich zum Druckabfall über die gesamte Länge des Rohres plus dem hydraulischen Druck des Tankinhalts, da sonst die von der Gaszuführung am weitesten entfernten öffnungen nicht funktionieren wurden. Ist jede Einzelöffnung zur Gaszuführung mit einer besonderen Zuleitung versehen, so wird durch einen hohen Leitungswiderstand ebenfalls ein gleichmäßiges Durchperlen über alle öffnungen erreicht.

Zur Gasverteilung können erfindungsgemäß auch poröse Platten, Rohre, Scheiben oder andere Gebilde verwendet werden, die so hergestellt sind, daß man Teilchen von genau eingestellter Größe aus Kohle, Keramikstoffen oder Metall aneinander bindet. Die resultierenden durchlässigen Scheidewände werden zum Durchperlen verwendet, wobei dann die einzelnen Gasblasen wesentlich kleiner sind als bei Verwendung von einfach perforierten Gebilden. Die Größe der gebildeten Gasblasen ist proportional dem Porendurchmesser, aber auch dem Druckabfall innerhalb der Scheidewand. Bei hohen Gasgeschwindigkeiten vereinigen sich die Blasen über der Scheidewand und man erhält keine gleichmäßige Gasverteilung.

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Die Anordnung und Ausgestaltung der Einrichtungen zur Gaseinleitung ist maßgebend für die Art der Suspension, die man erhält. Bei kleinen, zylindrischen Tanks sind diese Einrichtungen konzentrisch mit -dem Tank ausgestaltet und an Stellen angeordnet," die etwa 1/2 oder 3/4- des Abstandes zwischen dem Mittelpunkt des Tanks und der Tank^and entsprechen. Es ist somit Platz dafür gelassen, daß der gesamte Tankinhalt vertikal zirkulieren kann.

Als Lösungsmittel kommen erfindungsgemäß in erster Linie niedrig-viskose Flüssigkeiten in Frage. Bevorzugt ist für das erfindungsgemäße Verfahren daher Rohöl, um so mehr als das Verfahren hauptsächlich dazu dient, in Rohöl Polymer einzubringen, um den Durchfluß des Öls durch Rohrleitungen zu erleichtern. Es sei jedoch ausdrücklich "bemerkt, daß auch sämtliche Fraktionen von Rohöl und sogar Wasser als Lösungsmittel verwendet werden können.

Als Gas zum Durchperlen verwendet man erfindungs gemäß vorzugsweise Stickstoff oder leichte Bestandteile des Lösungsmittels, jedoch lassen sich auch alle anderen nicht giftigen oder irgendwie schädlichen Gase verwenden. Ist das Lösungsmittel ein Kohlenwasserstoff, so sind Gase wie Methan, Propan und andere gasförmigen Kohlenwasserstoffe geeignet. Es ist jedoch darauf zu achten, daß Sauerstoff nach Möglichkeit nicht mit dem Polymer in Kontakt kommen soll, wenn dieses gegen Oxidation empfindlich ist, da sonst eine Schädigung des Polymers eintreten könnte. Zum Umpumpen der Gasphase können Zentrifugalkompressoren oder andere geeignete Pumpen verwendet werden. Bei Verwehdung von Kohlenwasserstoffsystemen und aufgeheizten Lösungsgefäßen kann in der Pumpe und in den Rückleitungen eine gewisse Kondensation stattfinden, was jedoch nicht

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schadet und mit Hilfe der üblichen Abscheidegefäße korrigiert werden kann.

Als Polymer können erfindungsgemäß sämtliche hochmolekularen Polymeren verwendet werden. Beispiele für derartige Polymere sind Polyisobutylen, Polybutylen, Polyisopren, Äthyl en-Propylen-Copolymer, Polybutadien u.dgl. Das Auflösen derartiger Polymerer ohne Zersetzung im Lösungsmittel hat bisher außerordentliche Schwierigkeiten bereitet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sei anhand der Zeichnung näher erläutert.

In Pig. 1 ist die einfachste Ausführungsform dargestellt, bei der ein vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt zylindrischer Tank 1 so weit mit einem Lösungsmittel 9 gefüllt ist, daß im oberen Teil ein Dampfraum 8 frei bleibt. Durch den Kompressor oder die Pumpe 3 wird über die Rückführleitung 4-aus dem oberen Teil des Tanks 1 Gas abgezogen, das über die Eingangsöffnungen 5 wieder von unten eingeleitet wird. Die so in das Lösungsmittel 9, in dem die Polymerteilchen verteilt sind, eingeführten Gasblasen 6 steigen im Tankinhalt innerhalb des Ansaug- oder Steigrohres 7 empor und treten aus dem Lösungsmittel an dessen Grenzfläche 2 zum Dampfraum aus. Diese Gasblasen 6 verringern die effektive Dichte der flüssigkeit im Steigrohr 7· Diese Dichtedifferenz der Flüssigkeit innerhalb und außerhalb des Steigrohres 7 erzeugt am Boden des Tanks 1 einen Druckunterschied zwischen den beiden Räumen, aufgrund dessen das Lösungsmittel 9 mit den darin verteilten Polymerstückchen in Richtung der Pfeile umläuft. Im dargestellten Fall strömt der Tankinhalt innerhalb

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des Steigrohres 7 nach oben und im ringförmigen Zwischenraum 10 zwischen Steigrohr und Tankwand nach unten.

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Betrieb. Über den verhältnismäßig großen Auslaß 31 wird mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit so daß keine ungelösten Polymerteilchen mitgerissen werden, die fertige Polymerlösung aus dem Tank 30 abgezogen. · Oberhalb der Berührungsfläche 39 zwischen Flüssigkeit und Dampf bleibt ein Dampfraum frei. Gleichzeitig wird über den Einlaß 32, der ein das Entflammen verhinderndes Abblasventil 33 aufweist, dem Tank 30 kontinuierlich Polymer zugeführt, während über den Einlaß 34- öl oder ein entsprechendes anderes Lösungsmittel aufgegeben wird. Gegebenenfalls kann der Flüssigkeitsstrom im Auslaß 31 und dem Einlaß 34 umgekehrt werden, um die Filter zu reinigen. Durch den Kompressor oder die Pumpe 35 über die Gasrückleitung 3 läßt man durch die Gaseintrittsstellen 37 nach aufwärts durch das Ansaug- oder Steigrohr 38 Gas hindurchstreichen. Das Lösungsmittel 43, die darin verteilten Polymerteilchen und die Gasblasen 42 bewegen sich innerhalb des Steigrohres 38 nach oben in Pfeilrichtung und dann innerhalb des ringförmigen Eaumes 44 an der Außenseite des Steigrohrs 38 nach unten, nach dem sie an den oberen Prallblechen 40 umgelenkt worden sind. Solche Prallbleche 40 sind besonders dann von Vorteil, wenn das Polymer eine geringere Dichte hat als das Lösungsmittel. Nach Erreichen der unteren Tankwand wird das Polymer durch die unteren Prallbleche 41, die insbesondere dann von Vorteil sind, wenn es sich um Polymere handelt, die eine größere Dichte aufweisen als das Lösungsmittel, wieder in das Innere des Steigrohrs 38 hineingeleitet. Der allgemeine Zweck der Prallbleche besteht darin, das Polymer in kontinuierlichem Fluß zu halten und zu verhindern,

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daß es sich in den Ecken der Gefäßes JO ansammelt«, Das Steigrohr 38 ist im Inneren des Tanks 30 derart angeordnet , daß der Abstand zwischen seinen Kanten und den Prallblechen höchstens gleich groß ist wie der Abstand zwischen der Wand des Steigrohrs 38 und derjenigen des Tanks 30. Dies bewirkt eine gute Schwemmaktion um die Kanten des Steigrohrs 38 herum, so daß alle toten Stellen im Tank 30 ausgeschaltet sind.

Die Fig. 3 j 4- und 5 aeigen im Querschnitt verschiedene Ausführung sformenfür Ansaug- bzw. Steigrohre. Die einfachste Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt, wo ein einfaches Steigrohr 15 sich durch den Tank 16 erstreckt, in welches über die Gaseintrittsstellen 17 Gas eingeleitet wird. In Fig. ist eine etwas komplexere Ausführungsform dargestellt, bei welcher drei konzentrische Rohre 18, 19 und 20, d.h. ein Innenrohr 18, ein Mittelrohr 19 und ein Außenrohr 20 innerhalb des Tanks 21 angeordnet sind. Am Boden des Tanks 21 sind sowohl innerhalb des Innenrohres 18 wie auch zwischen dem Außenrohr 20 und dem Mittelrohr 19 Gaseintrittsöffnungen vorgesehen. Beim normalen Gebrauch dieser Ausführungsform steigt im Tuneren des Rohres 18 Gas auf, so daß das Lösungsmittel im Rohr 18 nach oben und im Mittelrohr 19 nach unten zirkuliert. Ebenso wird in den Ringraum zwischen den Rohren 19 und 20 Gas eingeleitet, so daß die Flüssigkeit hier nach oben steigt, überfließt und im äußeren Ringraum zwischen dem Rohr 20 und der Tankwand 21 wieder nach unten fließt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind im Tank 25 sechs nicht konzentrische Steigrohre 24 angeordnet, denen durch die öffnungen 26 Gas zugeführt wird, das mit der Flüssigkeit in den Rohren 24 aufsteigt, überfließt und innerhalb des Zwischenraumes wieder nach unten fließt, so daß eine kontinuierliche Zirkulation sichergestellt ist.

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Um eine gute Dispersion aufrechtzuerhalten und damit eine rasche Auflösung zu erreichen, muß die Lösungsmittelgeschwindigkeit die Endgeschwindigkeit der Polymerteilchen in dem Lösungsmittel in Abwesenheit einer Lösungsmittelbewegung übertreffen. Die Menge und Geschwindigkeit des Durchperlens, bei der man ausreichend hohe Lösungsmittelgeschwindigkeiten erreicht, hängt ab von der Viskosität der Lösung, von der Dichte des Polymers und des Lösungsmittels sowie von den Dimensionen des Tanks und des Steigrohres; sie sollte jedenfalls so hoch sein, daß die Flächengeschwindigkeit zwischen 0,3 und 152 cm je Minute liegt. Mit Flächengeschwindigkeit ist die Fließgeschwindigkeit des Gases, geteilt durch den Durchflußbereich gemeint. Bei Tanks ohne Steigrohr' ist dieser Bereich die Querschnittsfläche des- Tanks. Wenn Steigrohre verwendet werden, ist dieser Bereich die Querschnittsfläche desjenigen Teiles des Tankes, in dem das Gas nach oben strömt. Dieser Teil, in dem ein aufwärts gerichteter Strom stattfindet, liegt gewöhnlich zwischen 1/4 und der Hälfte des gesamten Tankquerschnittes. Bei Anordnung von Steigrohren wird eine wirksamere Verteilung erreicht und dies stellt daher die bevorzugte Durchführungsform des Verfahrens bzw. die bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung dar. Wie bereits bemerkt, können mehrere Steigrohre verwendet werden, für deren Anordnung die Fig. 4 und 5 Beispiele sind. Die Gaseinleitung erfolgt vorzugsweise über eine- größere Anzahl Eintrittsstellen. Der Durchmesser dieser öffnungen sollte etwa 25,4 mm nicht überschreiten und beträgt vorzugsweise etwa 6,3 nun· Wie ebenfalls bereits bemerkt, können jedoch anstelle von einzelnen Eintrittsöffnungen auch poröse Scheideflächen verwendet werden. Sofern das Gas durch einzelne öffnungen zugeleitet wird, sollten diese voneinander derart getrennt sein, daß die Gasblasen aus verschiedenen öffnungen sich nicht vereini-

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gen. Der Abstand ist demnach eine Punktion der Höhe der Lösungsmittelsäule in dem Tank und sollte in einem Bereich liegen, der von einem Vierzigstel Ms zur Hälfte dieser Höhe reicht.

Die Dichte der· Polymerteilchen kann entweder geringer oder größer als diejenige der Lösungsmittel sein. So ist z.B. ein in Form von Krümeln vorliegendes Polyisopren vom Molekulargewicht 8 χ 10 ursprünglich weniger dicht als das als Lösungsmittel verwendete Rohöl, wird jedoch später dichter. Die ursprüngliche geringere Dichte beruht auf der in den Krümeln eingeschlossenen Luft, die entweicht, wenn die Krümel mit dem Lösungsmittel solvatisiert werden. Die aufschwimmenden und dichteren Teilchen neigen dazu, sich an. Stellen des Lösungsmitteltanks anzusammeln, wo der Durchfluß gleich Null bzw. sehr langsam ist und sich dort zu agglomerisieren. Solche Bereiche sind die Ecken des Tanks und die Oberfläche des Lösungsmittels in der Nähe der Tankwand. Die in Fig. 2 dargestellten Prallbleche 40 und 41 verhindern die Ansammlung von Polymerteilchen.

Die Konzentration des beim chargenweisen Arbeiten aufzulösenden Polymers ist bestimmt durch die Viskosität der entstehenden Lösung. Die obere Grenze für die Konzentration liegt bei einer Endviskosität von nicht mehr als etwa 200 cP bei einer Schergeschwindigkeit von 100/Sekunde. Für hochmolekulare Polymere beträgt diese Konzentration etwa 0,5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Polymer und Lösungsmittel. Die Auflösungsgeschwindigkeit ist eine annähernd lineare Funktion des Verhältnisses zwischen der Oberfläche und der Masse des Polymers. Je kleiner die Teilchen, um so schneller lösen sie sich daher auf. Kleine

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Teilchen können mit Hilfe der üblichen Schnitzelvorrichtungen hergestellt werden, bei denen sie, wie in US-PS 2 771 4-58 angegeben, extrudiert und dann geschnitten werden, oder sie können in Form von Krümeln erhalten worden sein. Ein krümeliges Material ist gegenüber einem geschnittenen oder geschnitzelten bevorzugt, da die Krümel aufgrund ihrer sehr unregelmäßigen Oberfläche eine größere Oberfläche je Volumeneinheit haben als die anderen Teilchen. Die Teilchengröße reicht von pulverigen TeilchenJ/ron. z.B. 25 nun Durchmesser^Dis zu Krümeln oder Schnitzeln^? Die Auflösungsgeschwindigkeit kann ferner gesteigert werden durch die Vahl eines guten Lösungsmittels von geringer Viskosität im Bereich von 0,5 bis 20 cP und durch Erhöhen der Tan ρ era tür.

Wenn bei höherer Temperatur gearbeitet werden soll, kann das Lösungsmittel vorgewärmt werden oder der Auflösungstank kann Heizelemente enthalten. Im letzteren Pail muß jedoch die Oberflächentemperatur vorsichtig gesteuert werden, um eine Zersetzung des Polymers zu vermeiden. Bei Polyisopren liegt diese Temperatur z.B. zwischen etwa 93 und 149⁰C. Jedenfalls sollte die Temperatur im Tank stets geringer sein als der unterste Siedepunkt des Lösungsmittels, um in Niederdruck-Auflösetanks einen größeren Verlust an Lösungsmittel zu vermeiden.

In dem Gefäß, in dem die Auflösung stattfindet, wird der Druck auf höchstens 19 mm Wasser gehalten, wobei ein Druck in der Größenordnung von etwa 12,7 mm Wasser bevorzugt ist. Höhere Drücke, die beispielsweise in der Größenordnung von einigen at oder mehr liegen, können angewandt werden, sind jedoch im allgemeinen nicht zu empfehlen, da hierdurch die Gestehungskosten erhöht werden, ohne daß wesentliche Vorteile zu erreichen sind.

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In der Tabelle sind die Resultate von einigen Ansätzen mit Polyisopren und Polyisobutylen in Rohöl aufgeführt, um die Erfindung näher zu erläutern.

TABELLE:

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TABELLE

Poly- Lösungs- Temp. Viskomer mittel in sität

O_n des
^C Lösungs
mittels

Auf lös- Steigtank- rohr Durchmesser

in cm

O	Poly	Eohöl
CO	isopren
CO
KJ
O	Poly	tt
O	isopren
CO
KJ
-*	Poly	ti
	isopren
	Polyiso	Il
	butylen

32 2 cP 46 vorh.

32 . 2 cP 46 vorh.

21 4 cP 30 nicht

vorh.

60 1 cP 58 nicht

vorh.

Gas- Teil-

durch- chen-

lei- größe

tungs-

ge-

schwin-

digkeit

in *\

cm/min ^J Konz. Anfangs- End-(Gew.- Mol-Gew. Mol-Gew.

21 9,5 0,92 8 χ 10⁶ 7,3x1O⁶ (Krümel)

9,5 0,94 8 χ 10⁶ 7,2χ10⁶ (geschnitten)

.6,3 2,00 8 χ 10⁶ 8 χ 10⁶

(Krümel)

6,3 0,85 4,7χ1Ο⁶ 4,5χ10⁶ (geschnitten)

Aui-	Be-	I
1Ö-	mer-	vn
se-	kun-	I
zeit	gen
in
Std.
120

160

47 unterbrochen nach AuC-

o^i lösung von etwa d.Hälfte des Polymers

*) Oberflächengeschwindigkeit to

CO

Bei Durchführung des erfin&ungsgemäßen Verfahrens sind bestimmte Verhältnissejzwischen den Dimensionen der Vorrichtung und den Jließgeschwindigkeiten wichtig, die beim Aufbau der Vorrichtung berücksichtigt werden müssen. So wird vorzugsweise die Querschnittsflache der Abteile, in denen die Flüssigkeit in entgegengesetzten Eichtungen fließt, derart gewählt, daß der Druckabfall aufgrund des Durchflusses überall ungefähr gleich ist. Es ist daher zweckmäßig, wenn der Querschnitt des ringförmigen Raumes außerhalb der Steigrohre größer ist als der Innenquerschnitt der Rohre, da in dem Ringraum eine größere Reibungsfläche vorhanden ist. In Systemen mit nur einem Steigrohr liegt ein günstiges Verhältnis zwischen dem Querschnitt des Rohres und demjenigen des Ringraumes zwischen 0,25und '$»5? vorzugsweise bei 0,48. Meist ist es nicht zweckmäßig, wenn der Querschnitt der Abteile, in denen der Durchfluß in einer Richtung stattfindet, mehr als zweimal so groß ist, wie der Querschnitt der Abteile, in denen der Durchfluß in umgekehrter Richtung stattfindet. Um eine ungehinderte Zirkulation der Lösungsmittelaufschlämmung von einem Abteil in ein anderes zu ermöglichen, soll der Flüssigkeitsraum oberhalb des Steigrohres und der Flüssigkeitsraum unterhalb des Steigrohres in einem Gefäß mit kreisförmigem Querschnitt jeweils etwa dem Abstand zwischen dem Steigrohr und der lenkwand entsprechen. Vorzugsweise sind die Abteile des zum Auflösen dienenden Gefäßes verhältnismäßig lang-gestreckt.

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims

P atentansprüche

1. Verfallren zum Auflösen von Polymeren in lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet , daß man durch einen Teil einer Aufschlämmung von kleinen Pdlymerteilchen in dem Lösungsmittel, die durch oben und unten offene Zwischenwände unterteilt ist, ein Gas derart hindurchperlen läßt, daß innerhalb der Aufschlämmung ein vertikaler Kreislauf bewirkt wird,

2. Kontinuierliche Buchführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der Aufschlämmung kontinuierlich frisches Lösungsmittel und Polymerteilchen zuführt und daraus kontinuierlich die gebildete Polymerlösung abzieht, wobei man das Gas nach Durchleiten durch die Aufschlämmung von oben abzieht und es dieser von unten wieder zuleitet.

g e -

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch kennzeichnet, daß man eine Aufschlämmung verwendet, in der das Polymer 0,5 bis 2 $> des Gesamtgewichtes ausmacht.

4· Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polymer mit einem mittleren Molekulargewicht von 5 x 10 bis 20 χ 10 verwendet.

5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch zeichnet

e k e η η -

, daß man Polyisopren verwendet^ das ein mittleres Molekulargewicht von, 8 χ 10 hat ®ü& in Form von Krümeln.mit einem Durchmesser von bis su etwa 25 mm vor

liegt,

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·· 2 —

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Temperatur der Aufschlämmung bzw. Lösung von etwa 93° O arbeitet.

7· Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß man ein Lösungsmittel verwendet, das eine Viskosität von 0,5 bis 20 cP hat.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein nicht oxidierendes Gas verwendet.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet, durch einen Tank (1,30) der im unteren Teil einen Raum zur Aufnahme von Flüssigkeit und im oberen Teil einen Raum zur Aufnahme von Dampf (8) aufweist; Einrichtungen (7,38) zur Unterteilung des Flüssigkeitsraumes in mindestens zwei im wesentlichen vertikale Abteile (9 und 10 bzw. 43 und 44), die oberhalb und unterhalb der Unterteilungseinrichtungen (7,38) miteinander in offener Verbindung stehen; Prallflächen (40,41), die an den Stellen angeordnet sind wo die Abteile miteinander in Verbindung stehen und derart ausgestaltet sind, daß sie das Eindringen von Polymerteilchen in die G-efäßecken verhindern; und Einrichtungen (5,37) zur Verteilung eines Gases (6,42) in den unteren Teil von mindestens einem, jedoch nicht sämtlichen Abteilen (9 und 10 bzw. 43 und 44)·

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (5,37) zur Einführung des Gases (6,42) einen Durchmesser von etwa 1,6 mm bis

•25,4 mm aufweisen.

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11, Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine poröse Platte, vorzugsweise aus gesintertem Metall oder keramischem Material, als Bodenplatte zur Gaseinleitung.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (5,37) zur G-aseinleitung in einem Abstand voneinander angeordnet s^nd, der zwischen 1/40„und der Hälfte der Lösungsmittelbzw. Aufschlämmungssäule liegt.

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