DE2441304C3

DE2441304C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Senkung des Gehaltes an gasförmigen Monomeren in Polyvinylchlorid-Wasser-Dispersionen

Info

Publication number: DE2441304C3
Application number: DE2441304A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Dr. 4630 Bochum Rauth; Rudolf 4370 Hamm Schleicher; Karl-Heinz Dipl.-Ing. Dr. 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: 1979-04-26
Also published as: FR2283154A1; GB1503554A; CS191273B2; BE832867A; DE2441304B2; SE7509561L; JPS5150991A; CA1059247A; BR7505524A; SU682103A3; US4007022A; NL7510182A; PL97005B1; NO752265L; DE2441304A1

Description

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

Aus gewerbehygieniüchen Gründen ist es erforderlich, das gasförmige Monomere aus der Dispersion vor der Weiterverarbeitung zu entfernen, ohne es jedoch in die Umwelt gelangen zu lassen.

Es ist bekannt, reine Flüssigkeiten zu entgasen, indem man die Flüssigkeit in einem Turm in dünner Schicht über Horden, Füllkörper, Kaskadenkörper, Tellereinbauten, Glockenboden, Siebboden, 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 Wiedergewinnung 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 Weg 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 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 genannten Nachteile treten in derartigen Verfahren bzw. dazu geeigneten Vorrichtungen auch dann auf, wenn das Restgas ohne die Verwendung eines Trägergases aus der Flüssigkeit entfernt wird.

Es sind weiterhin Vorrichtungen bekannt, bei denen die zu entgasende Flüssigkeit 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 zudem für die Behandlung von Dispersionen gänzlich ungeeignet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit darin, ein Verfahren zur Senkung des Gehaltes an gasförmigen Monomeren in Fcststoff-Fliissigkeitsdispersionen, die bei der Herstellung von Polyvinylchlorid nach dem Suspensions- oder Emulsionsverfahren anfallen, zu finden sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Dispersion bei Temperaturen von 30 bis 90⁰C in einem Vakuum von 30 bis 700 mbar mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 5 mm während 2 bis 20 Sekunden in einem Winkel von 45 bis 80° mit der Senkrechten strömen läßt und das freiwerdende gasförmige Monomere unmittelbar von der Phasengrenze zwischen Dispersion und Gasraum fortführt.

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

so Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1.
Die Vorrichtung besteht aus einem Turm mit einem zylindrischen Mantel 1, dem oberen Abschlußdeckel 2, der Turmblase 3 als Flüssigkeitsauffangbehälter sowie dem Flüssigkeitseinlaufstutzen 4, dem Flüssigkeitsablaufstutzen 5 und dem im oberen Abschlußdeckel 2 angebrachten Gasabsaugstutzen 6. Die Turmblase enthält ferner noch den Stutzen 7, der ein Begehen der Blase ermöglicht, der aber auch als Absaugstutzen Verwendung finden kann. In den Turm eingebaut ist das Zentralrohr 8, dessen oberes offenes Ende 9 in den Turmkopf oberhalb des Flüssigkeitseinlaufstutzens 4 ragt und dessen offenes unteres Ende 10 in die Turmblase oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 11 ragt. Um das Zentralrohr 8 sind dachförmige Einbauten 13 und ringwannenförmige Auffangschalen 14 angebracht.

Die dachförmigen Einbauten 13 schließen an das Zentralrohr dicht an, lassen aber zu der Auffangschale K einen Ringspalt 15 frei Die ringwannenförmige Auffangschale 14 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 freigewordenen Monomeren zu gewährleisten, sollte das Zentralrohr eine Querschnittsfläche von 0,8 bis 4% der Querschnittsfläche des Turmes aufweisen. Bei sehr geringen Monomerengehalten kann der untere Wert ausnahmsweise unterschritten werden; eine Vergrößerung der Querschnittsfläche des Zentralrohres über den oberen Wert hinaus führt zu keiner Verbesserung der Gasabfuhr, sondern verringert nur den Platz für die übrigen Einbauten und verringert damit lediglich die Leistung der Vorrichtung. Die in dem Zentralrohr unterhalb der dachförmigen Einbauten angebrachten Öffnungen sollen groß genug s^in, um einen einwandfreien Gasabzug zu ermöglichen. Die Öffnungen sollten jeweils eine Querschnittsfläche von mindestens 25% 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 Zentralrohr einen Winkel 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 16 gebildete Querschnittsfläche sollte mindestens 10, vorzugsweise jedoch 17 bis 30% der Querschnittsfläche des Turmes einnehmen. Bei weiterer Vergrößerung der Querschnittsfläche tritt keine wesentliche Verbesserung der Wirkung mehr auf.

Die Funktionsweise der in Fig. 1 beschrieKiieri 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 mm strömt. Von dem dachförmigen Einbauteil gelangt die Dispersion auf das wannenförmige Einbauteil, von dort auf das nächsttiefere dachförmige Teil usw.. bis die Dispersion nach Passieren der gewünschten Anzahl an Einbauten in der Turmblase anlangt. Dort kann dann die von Monomeren 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 Obergang 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 allgemeinen hat sich die Verwendung eines Vakuums von 30 bis 700mbar als zweckmäßig erwiesen, wenn Temperaturen von 30 bis 90° C aufrechterhalten werden.

Die Zahl der erforderlichen Einbauten ist abhängig von der Schichtdicke, mit der die Dispersion über die Einbauten strömt, von dem Winkel der Einbauten mit dem Zentralrohr und damit verbunden der Verweilzeit auf den Einbauten, 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 Schichtdicken liegen zwischen 0,5 und 5 mm. Bei dem angegebenen Vakuum und den angegebenen Schichtdicken 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 Turmdurchmesser von etwa 120 cm, einer Schichtdicke von etwa 1,0 mm, einer Temperatur von etwa 60°C und einem Vakuum von etwa 150 mbar kann man im allgemeinen den Restmonomerengehalt in der Dispersion mit 34 Einbauten entsprechend einer Verweilzeit 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Senkung des Gehaltes an gasförmigen Monomeren in Feststoff-Flüssigkeitsdispersionen, die bei der Herstellung von Polyvinylchlorid nach dem Suspensions- oder Emulsionsverfahren anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersion bei Temperaturen von 30 bis 90⁰C in einem Vakuum von 30 bis 700 mbar mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 5 mm während 2 bis 20 Sekunden in einem Winkel von 45 bis 80⁰C mit der Senkrechten strömen läßt und das freiwerdende 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 na.ch dem Emulsions- oder Suspensionsverfahren anfallen, bestehend aus einem geschlossenen Turm mit einem Einlaufstutzen im oberen Teil, einer Turmblase sowie einem Ablaufstutzen im unteren Teil sowie mit Einbauten zur Ausbreitung der Dispersion in dünne Schichten und einem Gasauslaß, dadurch gekennzeichnet, daß der Turm ein beiderseits offenes Zentralrohr (8) enthält, welches in den Tunmkopf oberhalb des Flüssigkeitseinlaufstutzens (4) und in die Turmblase (3) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (11) ragt und um welches abwechselnd dachförmige (13) und ringwannenförmige (14) Einbauten angebracht sind, die zueinander die Ringspalten (15), zum Zentralrohr die Ringspalten (17) und zur Wandung des Turmes die Ringspalten (16) bilden, und daß das Zentralrohr (8) unterhalb der dachförmigen Einbauten (13) mit öffnungen (12) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrohr (8) eine Querschnittsfläche von 0,8 bis 4% der Querschnittsfläche des Turmes aufweist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Ringspalt (16) gebildete Querschnittsfläche mindestens 10%, vorzugsweise 17 bis 30% der Querschnittsfläche des Turmes einnimmt.

5. Vorrichtung nach der. Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dach- und wannenförmigen Einbauten (13, 14) mit dem Zentralrohr (8) einen Winkel von 45 bis 80° bilden.