DE2509937B2 - Vorrichtung zur Nachbehandlung von Homo- und Copolymerisaten des Vinylchlorids - Google Patents
Vorrichtung zur Nachbehandlung von Homo- und Copolymerisaten des VinylchloridsInfo
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Description
Aufgrund neuerer Untersuchungen über möglicherweise auftretende schädliche physiologische Wirkungen
von monomerem Vinylchlorid ist es wünschenswert, Polymerisate aus diesem Monomeren zu
erhalten, die einen wesentlich geringeren Gehalt an monomerem Vinylchlorid (VC) aufweisen als bisher
üblich.
Bei den bekannten technischen Herstell"erfahren
für Homo- und Copolymerisaten des Vinylchlorids werden niedrige VC-Restmonomergehalte, beispielsweise
unter 0,01 Gew.-%, entweder überhaupt nicht erreicht, oder bei der Aufarbeitung sehr feinkörniger
Polymerisattypen zum trockenen Polymeren nur unter Emission von monomerem Vinylchlorid in die Luft
in solchen Mengen, die in Zukunft mit hoher Wahrscheinlichkeit aus Gründen des Umweltschutzes vermindert
werden müssen.
Zur Herabsetzung des Restmonomeren-Gehaltes in Polymerisatdispersionen sind verschiedene Verfahren
bekannt. Allgemein üblich ist die Entfernung der Monomeren durch Entspannung des Polymerisationsansatzes
im Polymerisations-Autoklaven. Daneben ist bekannt, durch Einblasen von Wasserdampf
oder Inertgasen in die Polymerisatdispersion, beispielsweise im Polymerisationskessel oder einem
nachfolgenden Vorratsgefäß, die Restmonomeren zu entfernen. Hierzu werden erhebliche Dampf- bzw.
Gasmengen verwendet, die vor allem bei Polymerisatdispersionen, die zum Schäumen neigen, zu Schwierigkeiten
führen. Diese Schwierigkeiten erfordern einen zusätzlichen apparativen Aufwand und zum Teil
störanfällige Verfahrensweisen.
Es ist ferner bekannt, Polymerisatdispersionen in einer Kolonne mit Wasserdampf oder Inertgasen zu
behandeln. Diese Verfahren benötigen ebenfalls einen erheblichen apparativen Aufwand und können zu
Verstopfungen durch Ablagerungen aus der Dispersion führen.
Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem das trockene Vinylchlorid-Polymerisat auf eine Temperatur
zwischen dem Einfrierbereich des Polymerisats und 180° C durch direktes Kondensieren von Wasserdampf
hierauf erwärmt, auf dieser Temperatur eine
ausreichende Zeit zur Entfernung des größeren Teils des oder der im Polymerisat vorhandenen Monomeren
gehalten und das Polymerisat unter seinen Einfrierbereich durch Verdampfen des auf dem Polymerisat
kondensierten Wasserdampfes abgekühlt wird. Beim Erwärmen und dem nachfolgenden Abkühlen
des Polymerisats wird die Temperatur durch Regelung des Druckes gesteuert. Das behandelte Polymerisat
kann am Ende der Behandlungsvorgänge unmittelbar und ohne nachfolgende Trocknung gelagert und eingesetzt
werden.
Dieses Verfahren ist bezüglich des Dampfverbrauches günstiger als die vorgenannten, kann aber nur
diskontinuierlich betrieben werden. Es erfordert einen nicht unbeträchtlichen Regelaufwand und vakuumfeste
Behälter. Außerdem müssen in wäßrigem Medium hergestellte Polymerisate zunächst getrocknet
werden, wobei störende Rest-Monomer-Emissionen auftreten.
Es ist zum Dosieren von Schüttgütern unter der Bezeichnung »Drehteller-Dosierer« oder »Telleraufgeber«
eine Einrichtung bekannt (z. B. Zeitschrift für Aufbereitungstechnik, 1971, Seite 21) bzw. im Handel
erhältlich, bestehend aus einem rotierenden Teller, auf den ein zylindrischer Mantel aufgesetzt ist,
dessen Abstand vom Teller in vertikaler Richtung veränderlich ist und der in seinem unteren Teil einen
Schlitz enthält, in den ein Abnehmerblech hineinragt. Oberhalb des zylindrischen Mantels kann koaxial zum
Drehteller und Zylinder ein Rührwerk angeordnet sein, das nach unten in ein kegelförmiges Leitblech
ausläuft, dessen Unterkante wiederum den Drehteller berührt. Die Einrichtung dient zum Fördern von
Stückgütern, die in Bunkern zur Brückenbildung neigen. Durch Rührwerk, kegelförmiges Leitblech,
Drehteller und Abnehmerblech wird eine Verbesserung der Förderung und damit Dosierung erreicht.
Anstelle des kegelförmigen Leitblechs und des Rührwerks kann eine Ausräumvorrichtung angebracht
sein, bestehend aus einer Ausräumzunge zur Selbstreinigung des Drehtellers und einem am Drehteller
befestigten Wandabstreifer, der den unteren Teil des Behälterrumpfes reinigt. Die Vorrichtung der vorliegenden
Anmeldung hat gegenüber den bekannten den Vorteil, daß das geförderte Material gleichzeitig mit
Gas, insbesondere Wasserdampf, behandelt werden kann, wobei dieses Gas zusammen mit den während
der Bchandtung aufgenommenen Stoffen aufgefangen und aus der Einrichtung abgeleitet werden kann,
zwecks Wiedergewinnung dieser aufgenommenen Stoffe beziehungsweise Reinigung des Gases von diesen
Stoffen, beispielsweise durch Kondensation oder Absorptiun. Bei einer der bekannten Vorrichtungen
tritt außerdem durch das kegelförmig sich nach unten erweiternde Leitblech eine Verengung des Durchlaufquerschnitts
ein, die bei breiigen, zum Zusammenbacken neigenden Materialien bereits zu Verstopfungen
führen kann.
Es wurde nun eine Vorrichtung gefunden, die die Nachteile anderer für die Restmonomer-Entfernung
aus Vinylchlorid-Polymerisaten verwendeten Vorrichtungen nicht aufweist und eine schnelle und weitgehende
Entfernung von monomerem Vinylchlorid bei kurzen Behandlungszeitcn und geringem Dampfverbrauch
ermöglicht.
Diese Vorrichtung zur Nachbehandlung von Homo- und Copolymerisaten des Vinylchlorids mit
mindestens 75 Gewichtsprozent, bezogen auf Ge-
Γι
samtpolymeres, an einpolymerisiertem Vinylchlorid, die 5 bis 35 Gewichtsprozent Wasser enthalten, bestehend
aus einem senkrechtstehenden, oben geschlossenen, unten offenen Behälter in Form eines Zylinders
oder Kegelstumpfes, der in seinem oberen Teil mindestens eine öffnung zur Zuführung fester Stoffe enthält,
dessen untere öffnung mit einer waagerecht um ihren Mittelpunkt drehbar angeordneten, runden
Scheibe so abgeschlossen ist, daß die Scheibe über den
unteren Behälterumfang hinausragt und zwischen ihr und dem unteren Behälterende ein höhenveränderlicher
ringförmiger Spalt bleibt, wobei die Drehachse der Scheibe mit der Behälterachse vorzugsweise zusammenfällt,
der obere Rand der Scheibe einen feststehenden, an einer Stelle unterbrochenen Ring gleitend
berührt, gegebenenfalls auf der Scheibe und/oder im unteren Teil des Behälters feststehende, gegebenenfalls
verstellbare mechanische Mittel angebracht sind, die bei Drehung der Scheibe das Behälterfüllgut
bewegen und zur Behälterwand fördern, ist dadurch
gekennzeichnet, daß im unteren T^fI der Vorrichtung
Mittel (13,14,22 bis 28,30 bis 33} vorgesehen sind,
die ein über den Querschnitt des Behälters möglichst gleichmäßig verteiltes Einblasen von gasförmigen
Stoffenermöglichen und daß der Behälter in seinem oberen Teil mindestens eine öffnung (3) zum Abführen
gasförmiger Stoffe aufweist.
In der folgenden Beschreibung wird für den Begriff »gasförmige Stoffe«, worunter auch Dämpfe, insbesondere
Wasserdampf, zu verstehen sind, die Kurzbezeichnung »Gase« verwendet.
in einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist die drehbare Scheibe so angeordnet, daß sie den Behälterunterteil auf seinem gesamten
Umfang gleitend berührt, wobei dieser Behälterunterteil in der Seitenwand einen größenverstellbaren,
senkrechten Schlitz aufweist, von dessen einer Kante ein Leitblech entgegen der Drehrichtung
der Scheibe mit verstellbarem Winkel gegen den Behälterradius in den Behälter hineinragt, wobei die Unterkante
des Leitbleches die Scheibe gleitend berührt.
Der Behälter ist als Zylinder oder Kegelstumpf ausgebildet, wobei zweckmäßig das Verhältnis von
Grundfläche zu Höhe 1:1 bis 1:5, vorzugsweise 1:2
bis 1:3 beträgt. Das Verhältnis der unteren zur oberen
Deckfläche des Kegeistumpfes kann eiwa 4: L bis 1:2
betragenem allgemeinen wird man ein Verhältnis von etwa 3:2 bis 9:8 wählen.
Die öffnung für die Zuführung fester Stoffe wird zweckmäßig axial auf der Deckfläche des Behälters
angebracht, um eine über den Querschnitt gleichmäßige Beschickung des Behälters zu erreichen. Diese
öffnung kann mit einer Rückschlagklappe oder ähnlichem
Abschlußorgan verschlossen sein. Die Abzugsöffnung für Gase wird im allgemeinen ebenfalls auf
der Deckfläche angebracht, doch können sowohl Eintrag- wie Abzugsöffnung, je nach den räumlichen Gegebenenheiten,
auch an anderer Stelle im oberen Teil des Behälters angeordnet sein.
Vorteilhaft wtvden die Wandungen des Behälters gegen Wärmeverlust isoliert. Es ist ferner günstig, den
Behältermantel heizbar auszubilden, um während der Dampfbehandlung des feuchten Polymeren von außen
Wärme zuführen zu können. Hierdurch wird eine Kondensation von Wasserdampf und damit Erhöhung
des Produktwasseigehaltes, die zu Förderschwierigkeiten
führen kann, vermieden. Die Beheizung des Behältermantels kann beispielsweise durch einen
Doppelmantel oder umlaufende Rohre, die von einem Heizmedium durchflossen sind, oder durch elektrische
Heizelemente erfolgen.
Die drehbare Scheibe sollte zweckmäßig den äußeren, unteren Behälterumfang so weit überragen, daß
die vom Behälter abgedeckte und die freie Fläche der Scheibe etwa gleich groß sind, doch kann auch ein
anderes Verhältnis der beiden Flächen innen zu außen von etwa 5:1 bis etwa 1:2 gewählt werden.
Die Drehachse der Scheibe fällt vorzugsweise mit der Behälterachse zusammen, sie kann jedoch auch
parallel zur Behälterachse in einem bestimmten Abstand von dieser verlaufen.
Die Höhe des freien, ringförmigen Spalte zwischen
Scheibe und Behälterunterteil wird zweckmäßig etwa V4 bis V20 des unteren Behälterdurchmessers betragen.
Der Spalt kann in seiner Höhe eingestellt werden, beispielsweise durch Heben bzw. Senken der Scheibe
oder vorteilhaft durch eine höhenverstellbare ringförmige Manschette um den Unterteil des Behälters.
Der obere Rand der drehbaren Scheibe steht in gleitender Berührung mit einem feststehenden Ring.
Die vorzugsweise senkrechte Wandung des Ringes ist zweckmäßig mindestens so hoch wie die größtmögliche
Höhe des freien ringförmigen Spaltes zwischen Scheibe und Behälter. Im allgemeinen wird man diese
Ringwandung etwa 1,2- bis 2,5mal so hoch wählen als die größtmögliche Spalthöhe.
Der Ring ist an einer Stelle unterbrochen, um dort das auf der Scheibe liegende Gut auszutragen. Zu diesem
Zweck ist von einer Kante der öffnung des Ringes
aus ein senkrechtstehendes Leitblech, entgegen der Drehrichtung der Scheibe in Richtung der Behälterwandung
laufend, mit verstellbarem Winkel zum Scheibenradius so angeordnet, daß die Unterkante des
Leitblechs die Scheibe gleitend berührt.
Sowohl der Behälter wie auch die drehbare Scheibe können feststehende mechanische Mittel enthalten,
die bei Drehung der Scheibe das Behälterfüllgut bewegen und zur Behälterwand fördern. Diese feststehenden
Mittel können verstellbar angeordnet sein, um eine optimale Füllgutbewegung zu ermöglichen.
Solche Mittel sind beispielsweise: senkrecht stehende, kurze Leitbleche auf der Scheibe, ein kegelförmiger
Rotationskörper auf der Scheibe, dessen Achse mit der Drehachse der Scheibe zusammenfällt, wobei
die Mantellinie dieses Rotationskörpers gerade oder gewölbt, vorzugsweise nach innen (konkav) gewölbt
gestaltet sein kann und auf der Außenfläche dieses Rotationskörpers ebenfalls Leitbleche angeordnet
sein können; ein oder mehrere auf der Scheibe fest montierte Wandschaber, die bei Drehung der Scheibe
die Innenwand des darüber befindlichen Behälters abstreifen; ein gebogenes Leitblech, das von der Behälterachse
aus nach außen laufend feststehend so angebracht
ist, daß es mit seiner Unterkante die drehbare Scheibe gleitend berührt.
In einer weiteren Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist die Scheibe feststehend und das gebogene Leitblech drehbar so angeordnet, daß
es bei Drehung das Behälterfüllgut in Richtung des Behältermantels fordert.
Es ist auch möglich, die Scheibe feststehend so anzuordnen, daß sie den Behjutenmtertefl dicht abschließt, wobei die Scheibe eine konzentrische Austragscffnung
trägt, um die das gebogene Leitblech im Behälterinneren so kreist, daß das BehälterfüHgut von
der Behälterwand zur Mitte gefördert wird.
Bei dieser Anordnung entfallen der außerhalb des Behälters befindliche Ring, das von diesem ausgehende
Leitblech, der außerhalb der Behälterwand überstehende Teil der Scheibe und die höhenverstellbare
ringförmige Manschette um den Unterteil des Behälters.
Als Mittel zum Einblasen von Gasen in den Behälter werden zum Beispiel ein Rohr, vorzugsweise mehrere
Rohre verwendet, die im unteren Teil des Behälters in gleicher Höhe und über den Umfang des
Behältermantels in gleichen Abständen verteilt durch die Behälterwand geführt sind. Diese Rohre können
bis zur Behälterachse reichen. Vorteilhaft verlaufen sie im Inneren des Behälters radial. Jedes Rohr trägt
mindestens eine, vorzugsweise mehrere seitliche bzw. nach oben gerichtete Ausströmöffnungen. Die Rohre
können auch vorteilhaft am Ende in Richtung der Behälterachse nach oben gebogen sein, wobei sich nur
am Rohrende eine Gasausströmöffnung befindet. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die
in Richtung der Behälterachse nach oben gebogenen Rohre an ihrem Ende verschlossen, und der aufgebogene
Rohrteil weist mehrere um den Rohrumfang gleichmäßig verteilte Ausströmöffnungen auf.
Vorteilhaft werden 3 bis 27, insbesondere 3 bis 12, solcher Rohre verwendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die
Rohre in mindestens zwei Etagen übereinander angebracht, wobei die Anordnung zweckmäßig so gewählt
wird, daß die Rohre der nächsten Etage auf Lücke zu den Rohren der vorangegangenen Etage stehen.
Die unterste Rohretage befindet sich zweckmäßig im unteren Drittel des Behälters. Sofern mehrere Etagen
übereinander vorgesehen sind, kann die oberste Rohretage bis in das obere Drittel des Behälters hineinreichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich alle Gasauströmöffnungen in der unteren
Hälfe des Behälters. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn alle Gasausströmöffnungen im
unteren Drittel des Behälters liegen.
Bei einer weiteren geeigneten Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind die feststehenden, gegebenenfalls verstellbaren Behältereinbauten teilweise
hohl ausgeführt und enthalten Ausströmöffnungen. Die hohlen Einbauteile werden durch einen Rohranschluß
von außerhalb des Behälters mit Gas gespeist. Die Ausströmöffnungen sind zweckmäßig bevorzugt
an den im wesentlichen waagerecht liegenden Einbauteilen in gleichen Abständen voneinander angebracht.
Gegebenenfalls können noch zusätzlich auch an im wesentlichen senkrecht liegenden Einbauteilen
Ausströmöffnungen vorgesehen sein.
Bei einer weiteren geeigneten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Drehachse der Scheibe sowie
Teile der Scheibe und gegebenenfalls Aufbauten auf der Scheibe hohl ausgeführt und weisen, mit Ausnahme
der Drehachse, Gasausströmöffnungen auf, wobei alle hohlen Apparateteile über eine Gaszuführung
an der Drehachse mit Gas beschickt werden können. Es sind nur die Teile der Scheibe mit Ausströmöffnungen
versehen, die von dem darüberliegenden Behälter überdeckt werden. Bevorzugt sind die Ausströmöffnungen
auf einem in der Mitte der Scheibe angebrachten kegelförmigen Rotationskörper angeordnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind der oder die auf der Scheibe angebrachten Behältenvand-Abstreifer
hohl ausgeführt, stehen mit der hohlen Drehachse über Leitungen in oder an der Scheibe in Verbindung
und tragen in bestimmten Abständen übereinander Gasausströmöffnungen.
Gegebenenfalls können die verschiedenen Vorrichtungen zum Einleiten von Gas kombiniert werden,
beispielsweise die radial seitlich eingeführten Rohre in Kombination mit Ausströmöffnungen auf dem kegelförmigen
Rotationskörper auf der Scheibe oder Ausströmöffnungen an dem oder den Abstreifer(n)
in Kombination mit solchen Offnungen an einem in der Behältermitte angebrachten feststehenden senkrechten
Einbauteil.
Für die Anwendung der oben beschriebenen Vorrichtung ist es vorteilhaft, die drehbare Scheibe und
die angrenzenden Vorrichtungsteile wie das Unterteil des Behälters und den die Scheibe nach außen abdichtenden
Ring mit einer dichtschließenden Ummantelung zu versehen, die mindestens eine Absaugöffnung
für gasförmige Stoffe und eine Austragöffnung für feste Stoffe aufweist.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelingt die Entfernung von monomeren! Vinylchlorid aus wasserhaltigen
Vinylchlorid Homo-, Co- und Pfropfpolymerisaten, die nach dem Suspensionsverfahren unter
Verwendung öllöslicher Katalysatoren hergestellt werden, besonders gut.
Im Dauerbetrieb über mehrere Tage wurden bei durchschnittlichen Verweilzeiten des feuchten Polymeren
im Behandlungsraum von 5 bis 20 Minuten Vinylchlorid-Restmonomergehalte des feuchten Polymeren
von 6 bis 18 ppm (bezogen auf trockenes Polymeres) festgestellt.
Die Vorrichtung ist robust und wenig störanfällig, ihre Anschaffungskosten sind nicht hoch. Sie wird
zweckmäßig in der Aufarbeitung des Suspensions-Polyvinylchlorids zwischen der Ekantierung und der
Trocknung eingebaut. Der Dampfverbrauch zur Monomerenentfernung ist niedrig.
Die Figuren zeigen einige Ausf ührungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur näheren Erläuterung.
Gleiche Zahlen bedeuten sinngemäß gleiche Apparateteile.
Erklärung zu Fig. 1 (Seitenansicht im Schnitt) und Fig. 2 (Schnitt A-B): Die Vorrichtung besteht aus einem
Behälter (1) in Form eines Kegelstumpfes, der unten offen ist. In der Mitte der Deckfläche des Behälters
ist die Eintragsöffnung (2) für das feuchte Polymer angebracht, daneben die Abzugsöffnung für
gasförmige Stoffe (3). Unter dem Behälter befindet sich eine drehbare Scheibe (4), deren Drehachse (5)
mit der Behälterachse zusammenfällt. Der obere Rand der Scheibe berührt einen senkrechten Ring (6),
der an einer Stelle offen ist (7), wobei von der einen Ringkante ein Leitblech (8) tangential entgegen der
Drehrichtung der Scheibe zum Behältermantel läuft. Zwischen Scheibe und Behälter bleibt ein ringförmiger
Spalt (9), der mit einer höhenverstellbaren Manschette (10) in seiner Höhe verändert werden kann.
Im Behälter befindet sich ein feststehender Einbau (11), der ein gebogenes Leitblech (12) trägt, dessen
Unterkante die Scheibe gleitend berührt und das radial nach außen läuft. Die Scheibe enthält keine Aufbauten.
Im unteren Teil sind durch die Behälterwand Gas-
einleitungsrohre (13, 14) geführt, deren Enden im
Behälter in Richtung der Behälterachse nach oben gebogen sind und am Ende eine Gasausströmöffnung
aufweisen. Die Rohre sind in zwei Gruppen zu je drei in gleichen Abständen über den Umfang des Behälters
in zwei F.tagen (13,14) so angebracht, daß die Rohre der oberen Etage auf Lücke zu den Rohren der unteren
Etage stehen. Die Scheibe und die angrenzenden unteren Vorrichtungsteile sind ummantelt (15). Diese
Ummantelung trägt eine Abzugsöffnung für gasförmige Stoffe (16) und eine Austragsöffnung für feste
Stoffe (17). Der Behältermantel ist gegen Wärmeverlust isoliert und von Halbrohrschlangen (18), die ein
heizbares Medium enthalten, umgeben.
Beim Betrieb der Vorrichtung läuft das feuchte Polymerisat durch die öffnung (2) in den vorgeheizten
Behälter (1). Während der Füllung wird Wasserdampf durch die Rohre (13,14) geblasen und über die öff-
gefüllt ist, wird die Scheibe (4) in Drehung versetzt und die Manschette (10) gehoben. Das Material fließt,
durch das Leitblech (12) gefördert, auf der Scheibe nach außen und wird über das Leitblech (8), über die
Ringöffnung (7) und die Ummantelungsöffnung (17) ausgetragen. Materialzulauf, Manschettenhöhe,
Scheibendrehzahl und gegebenenfalls der Winkel des Leitblechs (8) werden so einreguliert, daß die gewünschte
Verweilzeit des feuchten Polymeren unter Dampfbehandlung im Behälter erhalten wird. Der
Gasraum innerhalb der Ummantelung wird ständig über die öffnung (16) abgesaugt.
Das ausgetragene, von Restmonomeren weitgehend befreite, feuchte Polymerisat wird dem Trockner
zugeführt.
Zu Fig. 3 (Seitenansicht im Schnitt) und Fig. 4 (Schnitt A-B): Der Behälter (1) ist zylindrisch ausgebildet,
Materialeintragsöffnung (2) und Gasabzugsöffnung (3) sind auf der Deckfläche des Zylinders angeordnet.
Der Behältermantel wird elektrisch beheizt und ist gegen Wärmeverlust isoliert (19). Die drehbare
Scheibe (14) berührt gleitend den Behälterunterteil. Letzterer hat einen senkrechten Schlitz (20),
von dessen einer Kante ein winkelverstellbares Leitblech (21) in den Behälter hineinragt. Der feststehende
Behältereinbau (22) ist teilweise hohl ausgeführt, trägt Gasausströmöffnungen und wird von einer
Zuleitung (23) von außerhalb des Behälters mit Gas gespeist. Die übrigen Zahlen sind bei Fig. 1 und 2
erklärt.
Zu Fig. 5 und 6: Unterschiedlich zu Fig. 1 und 2 enthält der Behälter (1) nur ein Gaszuführungsrohr
(23), das den hohl ausgeführten, senkrecht feststehenden Behältereinbau (24), der gleichmäßig verteilte
Ausströmöffnungen (25) trägt, mit Gas versorgt. Außerdem ist die Scheibe (4) in einem konzentrischen
Bereich teilweise hohl ausgeführt und trägt Ausströmöffnungen (27); das gleiche gut für den auf der
Scheibe angebrachten Behälterschaber (27). Die öffnungen der Scheibe und des Schaben werden durch
die hohl ausgeführte Scheibenachse (28) mit Gas versorgt. Die übrigen Zahlen sind bei Fig. 1 und 2 erklärt.
Zu Fig. 7 und 8: Abweichend von Fig. 1 bzw. 2 hat der Behälter (1) einen heizbaren Doppelmantel
(29). Er enthält keinerlei Einbauten. Der Spalt (9) wird durch Heben und Senken der Scheibe (4) einschließlich
des Ringes (6) und Leitblechs (8) eingestellt. Die Scheibe trägt konzentrisch einen Kegel
(30), der teilweise hohl ausgeführt ist und je 4 Ausströmöffnungen
in zwei Etagen (31 und 32) gegeneinander versetzt sowie an der Spitze eine weitere Ausströmöffnungen
(33) enthält. Diese öffnungen werden über die hohle Drehachse (28) mit Gas versorgt.
Zu den übrigen Zahlen siehe Fig. 1 und 2.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid-Polymerisaten
mit erniedrigtem Restmonomeren-Gehalt vorteilhaft durchgeführt. Die Polymerisate werden
zweckmäßig durch Polymerisation in wäßriger Suspension und anschließendes Abscheiden der Hauptmenge
der wäßrigen Flotte erhalten. Das wasserfeuchte Vinylchlorid-Polymerisat mit einem Wassergehalt
von 5 bis 35 Gew.-%, bezogen auf Feststoff, wird dann bei Temperaturen von 90 bis 125° C und
einem Druck von 53 bis 213 kPa mit Wasserdampf behandelt und anschließend getrocknet.
nie Abscheidung Her Hauntmenge der wäßrigen
Flotte erfolgt zweckmäßig nach bekanntem Verfahren in einem Dekanter, einer Zentrifuge oder Saugfilter
(Nutschen), wobei die Polymerisationsflotte im allgemeinen möglichst warm eingesetzt werden soll, um
bei der nachfolgenden Dampfbehandlung Energie zur Erwärmung des Produktes zu sparen. Es ist zweckmäßig,
die Flotte so weit zu entfernen, daß ein Polymerisat mit einem Wassergehalt von 5 bis 35 Gew.-%,
vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf Feststoff, anfällt. Besonders günstig ist es, ein Polymeres
mit einem Wassergehalt von 20 bis 28 Gew.-% für die Dampfbehandlung einzusetzen, da ein solches
Produkt mit kurzen Dekantierzeiten und relativ geringen Wärmeverlusten gewonnen werden kann.
Prinzipiell ist es auch möglich, Vinylchlorid-Polymerisate
mit Wassergehalten außerhalb des vorstehend genannten Bereiches von 5 bis 35 Gew.-% zu verwenden,
wenngleich dann unter Umständen gewisse Nachteile in Kauf genommen werden müssen.
Nach der Abscheidung der wäßrigen Flotte muß das wasserhaltige Polymerisat im allgemeinen etwas
erwärmt werden, um die zweckmäßige Behandlungstemperatur zu erreichen. Die erforderliche Wärme
kann über beheizte Behälterwände und/oder vermittels Durchleiten erwärmter Inertgase zugeführt werden.
Vorteilhaft wird hierfür auf ca. 105 bis 160° C überhitzter Wasserdampf, gegebenenfalls in Kombination
mit Wärmezufuhr über die Behälterwand, verwendet, da mit diesem Dampf auch die weitere Behandlung
durchgeführt werden kann. Außerdem wird bei diesem bevorzugten Verfahren die Kondensation
von Wasser in dem feuchten Produkt vermieden. Hierdurch wird Energie bei der späteren Trocknung
des Produktes gespart und bei zu hohem Wassergehalt des Polymerisats eine breiige Konsistenz und dadurch
schlechte Behandlungsfähigkeit des Produktes verhindert.
Nach Erreichen einer Temperatur von ca. 90° C wird das feuchte Polymerisat mit Wasserdampf behandelt,
wobei die Temperatur des Polymerisats zweckmäßigerweise ca. 125° C nicht übersteigen
sollte. Oberhalb dieser Temperatur treten häufig Störungen durch Zusammenbacken des Produktes u id
beginnende thermische Schädigung auf. Bei Temperaturen unterhalb etwa 90° C verläuft die Entmonomerisierung
nur noch relativ langsam, mit den damit verbundenen Nachteilen. Vorzugsweise wird die
Dampfbehandlung bei 98 bis 115° C Pdlymerisattemperatur
vorgenommen. Als Behandlungsdauer nach Erreichen einer Temperatur von ca. 90° C reichen
in der Regel 2 bis 30 Minuten, meistens 2 bis 20 Minuten, aus, wobei diese Zeitgrenzen nicht scharf
sind und sich vor allem nach dem gewünschten Rest-
> monomeren-Gehalt richten. Vorteilhaft wird während
3 bis 15 und insbesondere während 5 bis 10 Minuten mit Dampf behandelt.
Dem Wasserdampf können bis zu 90 Volum-%, vorzugsweise bis zu 60 Volum-%, bezogen auf das
i" Gesamtgasvolumen, gegebenenfalls erwärmte Inertgase,
wie beispielsweise Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, zugesetzt werden.
Das mit dem Wasserdampf bzw. dem Dampf-Inertgasgemisch abgeführte monomere Vinylchlorid sowie
ι "> gegebenenfalls weitere Monomere, werden zweckmäßig, beispielsweise durch Kondensation oder Adsorption
mit anschließender Desorption, wiedergewonnen und in den Polymerisationsprozeß zurückgeführt.
Die Behandlung mit Wasserdampf wird zweckmä-
Die Behandlung mit Wasserdampf wird zweckmä-
-'<> Big bei einem Druck von 53 bis 213 kPa durchgeführt,
wenngleich grundsätzlich auch tiefere oder höhere Drücke möglich sind. Vorteilhaft arbeitet man bei
etwa gleichbleibendem Druck und etwa gleichbleibender Temperatur, wobei die Anwendung des nor-
.'■> malen Atmosphärendrucks besondere Vorteile bezüglich
des apparativen Aufwandes bietet.
Nach der Dampfbehanldung wird das feuchte Polymerisat zweckmäßig in einem erwärmten Inertgasstrom,
beispielsweise Luft, Stickstoff, Kohlendioxid,
«ι gegebenenfalls unter Anwendung verminderten
Druckes, getrocknet. Die Trocknung kann nach bekannten Methoden, beispielsweise in Stromtrocknern
oder Trommeltrocknern, erfolgen. Zur Energieersparnis läßt man vorteilhaft die Trocknung ohne we-
n sentliche zwischenzeitliche Abkühlung des feuchten Polymerisats der Dampfbehandlung folgen. Im Interesse
einer guten Trocknungsleistung empfiehlt es sich, dem feuchten Polymerisat durch das zur Trocknung
verwendete Inertgas und/oder die Behälterwände so-
4Ii viel Wärme zuzuführen, daß die Temperatur der
Polymersation nicht unter seine Einfriertemperatur sinkt.
Geeignete Verfahren und Polymerisationshilfsstoffe zur Herstellung von in der erfindungsgemäßen
r. Vorrichtung einzusetzenden Vinylchlorid-Suspensionspolymerisation
sind zum Beispiel beschrieben in dem Buch »Polyvinylchlorid und Vinylchlorid-Mischpolymerisate«
von H. Kainer, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New
York, 1965, Seiten 12 bis 34.
-><> Nach der Polymerisation können den als wäßrige
Suspension anfallenden Polymerisaten weitere übliche Stoffe zur Stabilisierung bzw. zur Verbesserung
ihrer Weiterverarbeitungseigenschaften zugesetzt werden.
-,-> Durch die Behandlung in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung werden Vinychlorid-Polymerisate erhalten,
deren gaschromatographisch ermittelier Restgehalt an monomeren! Vinylchlorid unter
0,005 Gew.-% (50 Gewichts-ppm), bezogen auf trok-
ho kenes Polymeres, liegt. Das Verfahren kann so ausgeführt
werden, daß das feuchte Polymerisat nach der Dampfbehandlung unter 0,0035 Gew.-% Vinylchlorid
(bezogen auf trockenes Polymeres) enthält. Durch die nachfolgende Trocknung vermindert sich der Ge-
b= halt an monomerem Vinylchlorid weiter, so daß im
allgemeinen Polymerisate mit weniger als 0,001 Gew.-% Vinylchlorid (10 Gew.-ppm, bezogen
auf trockenes Polymeres) erhalten werden können,
wöbe', die zur Trocknung verwendete Luft nur noch
minimale Mengen Vinylchlorid enthält, die weit unter (Jem zur Zeit seitens der Behörden diskutierten Emissionslimit
üegen.
Die beschriebene Vorrichtung zeigt nur geringen Dampfverbrauch. Zum Beispiel werden bei Dampfmengen
nur 7 Gew.-% (bezogen auf feuchtes Produkt) für die Behandlung des auf mindestens 90° C
erwärmten feuchten Polymerisates schon überraschend niedrige Rest-Vinylchloridgehaltc erreicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ohne größere Umbauten mit relativ geringem Raumbedarf in
den üblichen Aufarbeitungsgang nach der Suspensionspolymerisation von Vinylchlorid eingefügt werden,
wobei die vorhandenen Apparaturen weitgehend weiterverwendet werden können. Sie arbeitet schnell,
ermöglicht kontinuierliche Arbeitsweise bei hohen Durchsätzen und ist wenig anfällig gegen lokale Überhitzangen
mit nachfolgender Schädigung der Polymeren.
Besonders vorteilhaft können Vinylchlorid-Homopolymerisate
von monomerem Vinylchlorid befreit werden, insbesondere solche mit wenig porösem, relativ
grobem Korn, charakterisiert durch die Weichmacheraufnahmefähigkeit, sowie solche, die mit relativ
viel, beispielsweise über 0,5 Gew.-% (bezogen auf eingesetztes Monomeres) Suspendierhilfsmitteln hergestellt
wurden.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. Die aufgeführten Meßwerte wurden
v/ie folgt ermittelt:
VC-Restmonomergehalt: gaschromatographisch
nach der »head-space«-Methode (Zeitschrift für analytische Chemie, 255 [1971], Seiten 345 bis 350).
Mittlere Teilchengröße: nach DIN 63734, Auswertung mit dem Körnungsnetz nach Rosin-Ramler.
Weichmacheraufnahme: In zwei Zentrifugenbecher mit Siebboden wird je ein Filter eingelegt, darauf
2 g Polyvinylchlorid eingewogen und mit 10 ml Di-(äthylhexyl)-phthalat überschichtet. Etwaige Gewichtsdifferenzen
der beiden Becher werden auf einer Waage mit weiterem Di-(äthylhexyl)-pthalat ausgeglichen.
Die Becher werden nun 10 Minuten bei 10000 UpM zentrifugiert und danach die Gewichtszunahme
gegenüber der Polyvinylchlorid-Einwaage ermittelt und in Prozent, bezogen auf eingewogenes
PVC, errechnet.
Es wird eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 verwendet, die folgende Konstruktionsmerkmale und
Abmessungen aufweist:
Behälterhöhe 1500 mm
Behälterdurchmesser oben 500 mm
Behälterdurchmesser unten 600 mm
Drehtellerdurchmesser 950 mm
größte Spalthöhe 85 mm
Ringhöhe 100 mm.
Durch die Behälterwand sind je 3 Rohre radial im Winkel von 120° zueinander in 2 Etagen in d?s Behälterinnere
geführt. Die erste Etage liegt 250 mm, die zweite Etage 650 mm über dem unteren Behälterende.
Jedes Rohr ragt 100 mm waagerecht in den Behälter hinein, weitere 100 mm Rohrlänge sind senkrecht
nach oben gebogen. Die Rohrenden sind verschlossen und tragen je 3 Löcher von 1,5 mm
Durchmesser, die in gleichen Abständen über den Rohrumfang verteilt gebohrt sind. Der Behältermantel
trägt außen Halbrohrschlangen, die mit einem Heizmedium beschickt werden können, und eine Isolierung
gegen Wärmeverluste.
Ein durch Suspensionspolymerisation von Vinylchlorid hergestelltes Polymerisat, das [(,5 Gew.-%
(bezogen auf Gesamtgemisch) Wasser und 17000 ppm (bezogen auf trockenes Polymeres) monomeres
Vinylchlorid enthält, wird von oben in die beschriebene Vorrichtung kontinuierlich mit einer
Temperatur von 50° C und in einer Menge von 420 kg/h eingetragen. Durch Regulierung der Spalthöhe
zwischen Behälter und Scheibe, Umdrehungszahl der Scheibe und Winkel des am äußeren Ring
angebrachten Leitblechs wird die Füllhöhe des Behällers
auf 90% des Gesamtvolumens konstant gehalten.
Durch die 6 Rohre werden 46 kg/h überhitzter Wasserdampf von 441,5 kPa Druck und 160° C in
den Innenraum des Behälters geblasen. Der Behälteri'i'idiiicl wiiu iiiclii geheiii, die Kaibruuiscniaiigeii sind
leer. Die Temperatur des Behälterinhalts beträgt 99° C. Am Oberteil des Behälters wird der vinylchloridhaltige
Wasserdampf abgezogen und nach Kondensation des Dampfes das Vinylchlorid wiedergewonnen.
Die Dampfbehandlung erfolgt unter normalem Luftdruck, die durchschnittliche Verweilzeit des
Polymeren während der Dampfbehandlung beträgt 14 Minuten. Es werden 430 kg/h feuchtes Polymerisat
ausgetragen. An einer Probe werden folgende Werte gemessen:
Monomer-Vinylchlorid-Gehalt
Monomer-Vinylchlorid-Gehalt
10 ppm (bezogen auf trockenes Polymeres)
85 μ
9%
9%
55
Mittlere Teilchengröße
Weichmacheraufnahme
K-Wert
Weichmacheraufnahme
K-Wert
Ein durch Suspensionspolymerisation eines Monomergemisches
aus 90 Gew.-% Vinylchlorid und 10 Gew.-% Vinylacetat (beide Prozentangaben bezogen
3uf Gesamt-Monoirsr-Gemisch) hergestelltes
Copolymerisat, das 22 Gew.-% (bezogen auf Gesamt-Polymer-Gemisch)
Wasser und 11000 ppm (bezogen auf trockenes Polymeres) monomeres Vinychlorid
enthält, wird von oben in die gleiche Vorrichtung, wie in Beispiel 1 beschrieben, kontinuierlich
miteinerTemperatur von55° C und einer Menge von 850 kg/h eingetragen. Der Behältermantel wird durch
Dampf auf ca. 110° C geheizt. Spalthöhe, Scheibendrehzahl
und Leitblechwinkel werden so eingestellt, daß die Füllhöhe im Behälter auf 85 bis 95% des Behälter-Gesamtvolumens
gehalten wird.
Durch die 6 Rohre werden 60 kg/h überhitzter Wasserdampf von 392 kPa Druck und 150° C in den
Innenraum des Behälters geblasen. Die Temperatur des Behälterinhalts beträgt 100° C, die Dampfbehandlung
wird bei normalem Luftdruck vorgenommen, die durchschnittliche Verweilzeit des Polymeren
beträgt während der Dampfbehandlung 7 Minuten. Der vinylchloridhaltige Wasserdampf wird, wie in
Beispiel 1 beschrieben, abgezogen und weiterbehandelt. Es werden 860 kg/h feuchtes Polymerisat ausgetragen.
An einer Probe werden folgende Werte gemessen:
Monomer-Vinylchlorid-Gehalt 6 ppm (bezogen auf
Monomer-Vinylchlorid-Gehalt 6 ppm (bezogen auf
trockenes Polymeres) Mittlere Teilchengröße 65 μ
Weichmacheraufnahme 8%
K-Wert 60
Hierzu £ Blatt Zeichnungen
Claims (9)
- Patentansprüche:1T Vorrichtung zur Nachbehandlung von Homo- und Copolymerisaten des Vinylchlorids ■> mit mindestens 75 Gew.-%, bezogen auf Gesamtpolymeres, an einpolymerisiertem Vinylchlorid, die 5 bis 35 Gew,-% Wasser enthalten, bestehend aus einem senkrechtstehenden, oben geschlossenen, unten offenen Behälter in Form eines Zylin- ι» ders oder Kegelstumpfes, der in seinem oberen Teil mindestens eine Öffnung zur Zuführung fester Stoffe, dessen untere Öffnung mit einer waagerecht um ihren Mittelpunkt drehbar angeordneten, runden Scheibe so abgeschlossen ist, daß die ι ■> Scheibe über den unteren Behälterumfang hinausragt und zwischen ihr und dem unteren Behälterende ein höhenveränderlicher ringförmiger Spalt bleibt, wobei die Drehachse der Scheibe mit der Behälterachse vorzugsweise zusammenfällt, der obere &and der Scheibe einen feststehenden, an einer Stelle unterbrochenen Ring gleitend berührt, gegebenenfalls auf der Scheibe und/oder im unteren Teil des Behälters feststehende, gegebenenfalls verstellbare mechanische Mittel ange- 2> bracht sind, die bei Drehung der Scheibe das Behälterfüllgut bewegen und zur Behälterwand fördern, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Vorrichtung Mittel (13,14, 22 bis 28, 30 bis 33) vorgesehen sind, die ein über m den Querschnitt des Behälters möglichst gleichmäßig verteiltes Einblasen von gasförmigen Stoffen ermöglichen und daß df" Behälter in seinem oberen Teil mindestens eine Öffnung (3) zum Abführen gasförmiger Stoffe an»*weist. r.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Scheibe (4) den Behälterunterteil auf seinem gesamten Umfang gleitend berührt, wobei der Behälterunterteil in der Seitenwand einen größenverstellbaren, senk- in rechten Schlitz (20) aufweist, von dessen einer Kante ein Leitblech (21) entgegen der Drehrichtung der Scheibe mit verstellbarem Winkel gegen den Behälterradius in den Behälter hineinragt, wobei die Unterkante des Leitblechs die Scheibe π gleitend berührt.
- 3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Einblasen von gasförmigen Stoffen mindestens ein Rohr, vorzugsweise 3 bis 27 Rohre (13,14), in gleicher ίο Höhe und in gleichen Abständen über den Umfang des Behälters verteilt, durch die Behälterwand geführt sind und die Rohre innerhalb des Behälters Gasausströmungsöffnungen aufweisen.
- 4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, da- v, durch gekennzeichnet, daß die Enden der Rohre (13,14) im Behälter nach oben gebogen und verschlossen sind und die Rohre im audistrebenden Teil seitliche Ausströmöffnungen aufweisen.
- 5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, da- hn durch gekennzeichnet, daß die Mittel (13,14) zum Einblasen gasförmiger Stoffe in mindestens zwei Etagen übereinander in dem Behälter angeordnet sind.
- 6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, da- t,, durch gekennzeichnet, daß die feststehenden, gegebenenfallsverstellbaren Behältereinbauten (22, 24) mindestens teilweise hohl ausgeführt sind und Ausströmöffnungen (25) sowie eine Gaszuföhrung (23) von außerhalb des Behälters aufweisen,
- 7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der Scheibe (28) sowie Teile der Scheibe und gegebenenfalls Aufbauten auf der Scheibe (27; 30), die vom Bebälter überdeckt werden, hohl ausgeführt sind, wobei die hohlen ApparateteiJe mit Ausnahme der Drehachse Ausströmöffnungen (26,31 bis 33) aufweisen,
- 8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine feststehende dichtschließende Ummantelung (15) mit mindestens einer Absaugöffnung (16) und einer Austragöffnung (17) enthält, die die drehbare Scheibe sowie angrenzende Vorrichtungsteile umfaßt.
- 9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behältermantel gegen Wärmeverlust isoliert (19) und heizbar (18, 29) ausgebildet ist.
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |