DE2441304A1

DE2441304A1 - Verfahren sowie vorrichtung zum entfernen von gasfoermigen monomeren aus polyvinylchlorid-wasser-dispersionen

Info

Publication number: DE2441304A1
Application number: DE2441304A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Dr Rauth; Rudolf Schleicher; Karl-Heinz Dipl Ing Schoenberg; Juergen Dipl Ing Walther
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1974-08-29
Filing date: 1974-08-29
Publication date: 1976-03-18
Also published as: BR7505524A; DE2441304B2; NO752265L; DE2441304C3; SU682103A3; FR2283154A1; CA1059247A; GB1503554A; JPS5150991A; PL97005B1; SE7509561L; CS191273B2; NL7510182A; BE832867A; US4007022A

Description

CHiJMXS CHL' VBIiKE HÜLS AG
■ - RSP PATENTE -

437O Mari, 27- August 1974 7468/rä

Unser Zeichen: O.Z. 28IO

Verfahren sowie Vorrichtung zum Entfernen von gasförmigen Monomeren aus Polyvinylchlorid-¥asser-Dispersionen

Bei der Herstellung von Polyvinylchlorid nach dem Emulsions- oder Suspensionsverfahren fallen Feststoff-Flüssigkeits-Dis™ persionen an, welche häufig noch Reste des gasförmigen Monomeren gelöst enthalten. Das Monomere kann dabei sowohl in dom Fiüssigkeitsanteil als auch in dem Feststoffanteil der Dispersion gelöst vorliegen.

Aus gewerbehygienischen Gründen ist es erforderlich, das gasförmige Monomere aus der Dispersion vor der Weitei'verarfoeitung zu entfernen, ohne es jedoch, in die Umwelt gelangen au lassen.

Es ist bekannt, reine Flüssigkeiten zu entgasen, indem man. die Flüssigkeit in einem Turm in dünner Schicht über Horden, Füllkörper, Kaskadenkörper, Tellereinbauten, Glockenboden, Siebböden, Drahtpackungen usw. rieseln läßt und im Gleich- oder Gegenstrom dazu ein Trägergas strömen läßt, das das zu entfernende Gas mitnimmt. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß das zu entfernende Gas in großer Verdünnung anfällt, so daß seine Wiedergeiiinnung derartig schwierig und kostspielig ist, daß das in diesen Vorrichtungen entfernte Gas im allgemeinen an die Außenluft abgeblasen werden muß, sofern nicht eine gesonderte Gasreinigung nachgeschaltet wird. Weiterhin nachteilig ist, daß das zu entfernende Gas auf seinem Veg durch die Einbauten immer wieder mit der Flüssigkeit in Berührung kommt. Dadurch steigt in der Gasströmungsrichtung der Partialdruck des in der Gasphase befindlichen Gases an, da das aus der Flüssigkeit austretende Gas zu dem

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schon im jeweiligen Turmabschnitt vorhandenen Gas hinzutritt." Die Wirkung dieser Verfahren ist, insbesondere wenn es sich um die Entfernung von Spuren an gelöstem Gas handelt, nicht zufriedenstellend. Die zuletzt genanntem Nachteile treten in derartigen Ver-fahren bzw. dazu geeigneten Vorrichtungen auch dann auf, wenn das Restgas ohne die Verwendtmg eines Trägergases aus der Flüssigkeit entfernt wird.

Es sind weitei'hin Vorrichtungen bekannt, bei denen die zu entgasende F3_üssigkeit in halbgefüllten Rohren strömt und das aus der Flüssigkeit austretende Gas aus dem Gasraum des jeweiligen Rohres abgesaugt wird. Die Entgasung in derartigen Vorrichtungen ist nur relativ gering und diese Vorrichtungen sind zvtdem für die Behandlung von Dispersionen gänzlich ungeeignet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu finden, mit dem sich Feststoff--Flüssigkeitsdispersioneh, die bei der Herstellung von Polyvinylchlorid nach dem Suspensionsoder Emulsion^verfahren anfallen, sicher von gelösten gasförmigen Monomeren befreien lassen.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Senkung des Gehaltes an gasförmigen Monomeren in Feststoffflüssigkeitsdispersionen, die bei der Herstellung von Polyvinylchlorid nach dem Suspensions- oder Emulsionsverfahren anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersion bei Temperaturen von 30 bis 9-0 C in einem Vakuum von 30 bis 700 mbar mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 5 mm während 2 bis 20 Sekunden über geneigte Flächen, die einen Winkel von 45 bis 80 mit der Senkrechten bilden, strömen läßt und das freiw&rdende gasförmige Monomere unmittelbar von der Phasengrenze zwischen Dispersion und Gasraum fortführt.

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Anhand der vorliegenden beispielhaften Abbildungen soll das Verfahren und der Aufbau und die Wirkungsweise der Vorrichtung beschrieben werden.

Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindimgsgemäßen Vorrichtung.

Abbildung 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Abbildung 1,

Die Vorrichtung besteht aus einem Turm mit einem zylindrischen Mantel (1), dem oberen Abschlußdeckel (2), der Turmblase (3) als Flüssigkeitsauf faulbehälter, sowie dem Flüssigkeitseinlauf stutzen (4), dem Flüssigkeitsablaufstutzen (5) und dem im oberen Äbschlußdeckel (2) angebrachten Gasabsaugstutzen (6). Die Turmblase enthält ferner noch den Stutzen (7)> der ein Begehen der Blase er" möglicht, der aber auch als Absaugstutzen Vervrendung finden kann. In den Turm eingebaut ist das Zentralrohr (8), dessen oberes offenes Ende (9) in den Turmkopf oberhalb des Flüssigkeitseintritts (4) ragt und dessen offenes unteres Ende (1O) in die Turmblase oberhalb des Flüssigkeitcstandea (ii) ragt« Um das Zentralrohr (8) sind dachförmige Einbauten (13) und ringwannenförmige Auffangschalen (i4) angebracht. Die dachförmigen Einbauten (13) schließen an das Zentralrohr dicht an, lassen aber zu der Auffangschale (i4) einen Ringspalt (15) frei. Die ringwannenförmige Auffangschale (i4) bildet mit dem Mantel (1) den Ringspalt (16) und mit dem Zentralrohr den Ringspalt (17). Das Zentralrohr enthält ferner jeweils unterhalb der dachförmigen Einbauten Öffnungen. Um eine ausreichend gute Abführung' des freigevordenen Monomeren zu gewährleisten, sollte das Zentralrohr eine Querschnittsfläche von 0,8 bis h ^c/o der Querschnittsfläche des Turmes aufweisen. Bei sehr geringen Monomerengehalten kann der untere Vert ausnahmsweise unterschritten werden; eine Vergrößerung der Querschnittsfläche des Zentralrohres über den oberen Wert hinaus führt zu keiner Verbesserung dar Gasabfuhr, sondern verringert nur den Platz für die übrigen Einbauten und verringert damit lediglich die Leistung der A^rorrichtung. Die in

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dem Zentralrohr unterhalb der dachförmigen Einbauten angebrachten Öffnungen sollen groß genug sein, um einen einwandfreien Gasabzug zu ermöglichen. Die Öffnungen sollten jeweils eine Querschnittsfläche von mindestens 25 ⁰P der Querschnittsfläche des Zentralrohres besitzen; sie können jedoch beliebig größer sein, allerdings nicht so groß, daß durch sie Flüssigkeit in das Zentralrohr eintreten kann. Um eine gleichmäßige Strömung der Dispersion auf den Einbauten zu ermöglichen, sollten die Einbauten mit dem Zen-i tralrohr einen ¥inkel von 45 bis 80 bilden. Wird der Winkel flacher, so besteht die Gefahr der Entmischung der Dispersion durch eine zu geringe Strömungsgeschwindigkeit, wird der Winkel größer, so wird bei gleicher Leistung der Vorrichtung infolge des höheren Platzbedarfs der Bauaufwand größer. Die durch den Ringspalt (i6) gebildete Querschnittsflache sollte mindestens 10, vorzugsweise jedoch 17 bis 30 °/o der Querschnittsfläche des Turmes einnehmen. Bei weiterer Vergrößerung der Querschnittsfläche tritt keine wesentliche Verbesserung der Wirkung mehr auf.

Die Funktionsweise der in Figur 1 beschriebenen Vorrichtung ist folgende? Die Dispersion strömt durch den Stutzen 4 auf das oberste dachförmige Einbauteil. Die Menge an Dispersionen wird so bemessen, daß die Dispersion in einer Schichtdicke von 0,5 bis 5 nim strömt. Von dem dachförmigen Einbauteil gelangt die Dispersion auf das wannenförmige Einbauteil, von dort auf das nächsttiefere daclif örmige Teil usw. , bis die Dispersion nach Passieren der gewünschten Anzahl an Einbauten in der Turmblass anlangt. Dort kann dann die von Monomerem befreite Dispersion entnommen werden. Das freigewordene Monomere wird durch das Zentralrohr und die Spalten unmittelbar aus der Phasengrenzfläche zwischen Dispersion und Gasraum fortgeführt, so daß in unmittelbarer Nähe der Dispersionsschicht an jeder Stelle des Turmes ein annähernd gleicher Partialdruck an freigewordenem Monomeren herrscht. Um den Übergang des Monomeren aus der Dispersion in die Gasphase zu erleichtern, arbeitet man zweckmäßigerweise im Vakuum. Das Vakuum soll jedoch nicht so groß sein, daß durch die Verdampfung von Wasser die Dispersion zu konzentriert wird, andererseits ist zu berücksichtigen, daß das Anlegen eines Vakuums den Entgasungsvorgang begünstigt. Im

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allgemeinen hat sich die Verwendung eines Vakuums von 30 bis mbar als zweckmäßig erwiesen, wenn Temperaturen von 30 bis 90 C aufrecht erhalten werden.

Die Zahl der erforderlichen Einbauten ist abhängig von der Schichtdicke, mit der die Dispersion über die Einbauten strömt 5 von dem Winkel der Einbauten mit dem Zentralrohr und damit verbunden der Verweilzeit auf den Einbai ten, von der Temperatur der Dispersion, von dem in der Apparatur herrschenden Druck sowie von dem gewünschten Endgehalt an Monomeren in der behandelten Dispersion. Mit zunehmender Schichtdicke wird der Übergang des Monomeren in die Gasphase erschwert, bei zu geringen Schichtdicken sinkt die pro Zeiteinheit durchgesetzte Dispersionsmenge, ferner ist eine sehr geringe Schichtdicke nur schwierig einzuhalten. Günstige Schiohtdicken liegen zwischen 0,5 und 5 ™*u Bei dem angegebenen Vakuum und den angegebenen Schichtdicke!! für die Dispersion ist die Dispersion normalerweise nach 2 bis 20 Sekunden in ausreichendem Maße (bis auf ca. 500 ppm) von gasförmigem Monomeren befreit. Bei den angegebenen Winkeln der Einbauten mit dem Zentralrohr von etwa 75 » einem Turindurchmesser von etwa 120 cm, einer Schichtdicke von etwa 1,0 mm, einer Temperatur von etwa 6θ C und einem Vakuum von etwa 150 mbar kann man im allgemeinen den Restmonomerengehalt in der Dispersion mit "}k Einbauten entsprechend einer Verweilseit von etwa 10 Sekunden auf den Einbauten auf etwa 0,1 Gewichtsprozent Vinylchlorid senken.

Bei geringerer Ausgangskonzentration der Dispersion an Vinylchlorid können bei der Entgasung selbstverständlich auch geringere Endkonzentrationen erreicht werden. Es ist ebenfalls möglich, die Dispersion im Kreislauf mehrfach durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu schicken. Dadurch erzielt man eine weitere Senkung des Endgehaltes an gasförmigen Monomeren.

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Claims

_6_ O.Ζ» 2816 Pat ent ar.aprüche

1. Verfahren zur Senkung des Gehaltes an gasförmigen Monomeren ±ά Festatoffflüssigkeitsdispersionen, die bei der Herstellung von Polyvinylchlorid nach dem Suspensions- oder Emulsionsverfahren anfallen,

dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersion b&i Temperaturen von 3^ bis 90 C in einem Vakuum von 30 bis 700 mbar mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 5 nim während 2 bis 20 Sekunden über geneigte Flächen, die einen Winkel von k% bis SO mit der Senkrechten bilden, strömen läßt und das freiuez'clende gasförmige Monomere unmittelbar von der Phasengrenze zwischen Dispersion und Gasraum fortführt»

2. Vorrichtung zur Entfernung von gelöstem gasförmigem Monomeren aus Feststoff-Flüssigkeitsdispersionen, die bei der Herstellung von Polyvinylchlorid nach dem Emulsionsoder Suspensionsvex-fahreri anfallen, bestehend aus einem geschlossenen Turm mit einem Einlaufstutzen im oberen Teil, einer Turmblase sowie einem Ablaufstutzen im unteren Teil, sowie mit Einbatiten zur Ausbreitung der Dispersion in dünne Schichten und einem Gasauslaß,

dadurch gekennzeichnet, daß der Turm ein beiderseits offenes Zentralrohr (8) enthält, welches in den Turmkopf oberhalb des FlüssigkeitszulaufStutzens und in die Turublase oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ragt und um welches abwechselnd dachförmige (13) und wannenförmige (i4) Einbauten angebr£icht sind, die zueinander die Spalten (15)» zum Zsntralrohr die Spalten (17) und zur Wandung des Turmes die Spalten. (i6) bilden, und daß das Zentralrohr unterhalb der dachförmigen Einbauten mit Öffnungen (12) versehen ist.

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3« Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das

Zentral ro hx¹ eine Querschnittsfläche von 0,8 bis 4 ^c/o der Querschnittsfläche des Turmes

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 3»

dadurch gekennzeichnet, daß die

durch den Ringspalt (i6) gebildete Querschnittsfläche mindestens 10 '/o, vorzugsweise 17 bis 30 °ß> der Querschnittsfläche
des Turmes einnimmt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die dach- und wannenförmigen Einbauten mit dem Zentralrohr einen
Vinkel von h^rj bis 80 ° bilden.

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