DE2509937C3 - Vorrichtung zur Nachbehandlung von Homo- und Copolymerisaten des Vinylchlorids - Google Patents

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 Herstellverfahren für Homo- und Copolymerisaten des Vinylchlorids

j5 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

jo in solchen Mengen, die in Zukunft mit hoher Wahrscheinlichkeit aus Gründen des Umweltschutzes vermindert werden müssen.

Zur Herabsetzung des Restmonomeren-Gchaltes in Polymerisatdispersionen sind verschiedene Verfah-

Vi ren 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, bei-

■50 spielsweise 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

h5 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 au^<: dem Polymerisat kondensierten Wasserdampf« abgekühlt wird. Beim Erwärmen und dem nachfolgenden Abkühlen des Polymerisats wird die Temperatur durch Regelung des Druckes gesteuert. Das behandelte Polym?risat 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 Regel aufwand 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 »Tellerautgeber« 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 Behandlung 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 Absorption. 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 l-lr -tmonomer-Entfernung aus Vinylchlorid-Polymerisaten verwendeten Vorrichtungen nicht aufweist und eine schnelle und weitgehende Entfernung von monomerem Vinylchlorid bei kurzen Behandlungszeiten und geringem Dampfverbrauch ermöglicht.

Diese Vorrichtung zur Nachbehandlung von Homo- und Copolymerisaten des Vinylchlorids mit mindestens 75 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtpolymeres, 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 angeoidneten, runden Scheibe so abgeschlossen ist, daß die Scheibe über den

in unteren Behälterumfang hinausragt und zwischen ihr und dem unteren Behälterende ein höhenveränderli-. eher ringförmiger Spalt bleibt, wobei die Drehachse der Scheibe mit der Behälterachse vorzugsweise zusammenfällt, der obere Rand der Scheibe einen fest-'> stehenden, 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 2» bewegen und zur Behälterwand fördern, ist dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Vorrichtung Mittel (13,14, 22 bis 28, 30 bis 33) vorgesehen sind die ein über den Querschnitt des Behälters möglichsv gleichmäßig verteiltes Einblasen von gasförmige!.

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, ^bett) sondere 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 ge-

i^r> samten Umfang gleitend berührt, wobei dieser Behälteruntertei! 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

4¹; bis 1:3 beträgt. Das Verhältnis der unteren zur oberen Deckfläche des Kegelstumpfes kann etwa 4:1 bis 1:2 betragen, im allgemeinen wird man ein Verhältnis von etwa 3:2 bis 9:8 wählen.

Die Öffnung für die Zuführung fester Stoffe wird

-so 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 Abzugs-

■>■> öffnung 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.

bo Vorteilhaft werden 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

b5 Kondensation von Wasserdampf und damit Erhöhung des Produktwassergehaltes, 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 Spaltes 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 größtmögliehe 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 liej«·nde 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 diehbare 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 Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Scheibe feststehend und das gebogene Leitblech drehbar so angeordnet, daß es bei Drehung das Behälterfüllgut in Richtung des Behältermantels fördert.

Es ist auch möglich, die Scheibe feststehend so anzuordnen, daß sie den Behälterunterteil dicht abschließt, wobei die Scheibe eine konzentrische Austragsöffnung trägt, um die das gebogene Leitblech im Behälterinneren so kreist, daß das Behälterfüllgut 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

i) 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

-¹H 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

.π 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

«ι 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

r> 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 unte-

4(i ren 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 erfindungsge-

-T, mäßen 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.

-,n 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 Aus-

o» nähme 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

to Behälter überdeckt werden. Bevorzugt sind die Ausströmöffnungen auf einem in der Mitte der Scheibe angebrachten kegelförmigen Rotationskörper angeordnet.

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Bei einer weiteren Ausführungsform sind der oder die auf der Scheibe angebrachten Behälterwand-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 Öffnungen 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 monomerem 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 Ekantierang und der Trocknung eingebaut. Der Dampfverbrauch zur Monomerenentfernung ist niedrig.

Die Figuren zeigen einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur näheren Erläuterung.

Gleiche Zahlen bedeuten sinngemäß gleiche Apparateteile.

Erklärung zu Fig. 1 (Seitenansicht im Schnitt) und Fig. 2 (Sehnitt/l-Z?): 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 Abzupöffnung für gasförmige Stoffe (3). Unter dem Behälter befindet sich eine drehbare Scheibe (4), deren Drehachse (S) 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 ringfönni- to ger 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-

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50 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 Etagen (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 (IS). Diese Ummantelung trägt eine Abzugsöffnung für gasförmige Stoffe (16) und eine Austragsöffnung für feste Stoffe (17). Der Behältermantei 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 Öffnung (3) abgezogen. Wenn der Behälter zu etwa Y₄ 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 höh! ausgeführten, senkrecht feststehenden Behältereinbau (24), der gleichmäßig verteilte Avisströmöffnungen (25) trägt, mit Gas versorgt. Außerdem ist die Scheibe (4) in einem konzentrischen Bereich teilweise hohl ausgeführt und trägt Ausströmöffnungen (27); das gleiche gilt für den auf der Scheibe angebrachten Behälterschaber (27). Die Öffnungen der Scheibe und des Schabers 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.

Die Abscheidung der Hauptmenge 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 30Gew.-%, 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 -vird 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 und 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 Polymerisattemperatur 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 Restmonomeren-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

ίο Gesamtgasvolumen, gegebenenfalls erwärmte Inertgase, wie beispielsweise Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, zugesetzt werden.

Das mit dem Wasserdampf bzw. dem Dampf-Inertgasgemisch abgeführte monomere Vinylchlorid sowie gegebenenfalls weitere Monomere, werden zweckmäßig, beispielsweise durch Kondensation oder Adsorption mit anschließender Desorption, wiedergewonnen und in den Polymerisationsprozeß zurückgeführt.
Die Behandlung mit Wasserdampf wird zweckmäßigbei 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, 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-

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-

viel Wärme zuzuführen, daß die Temperatur der Polymersation nicht unter seine Einfriertemperatur sinkt.

Geeignete Verfahren und Polymerisationshilfsstoffe zur Herstellung von in der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Vinylchlorid-Suspensionspolymerisation sind zum Beispiel beschrieben in dem Buch »Polyvinylchlorid und Vinylchloiid-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 übli-

ihrer Weiterverarbeitungseigenschaften zugesetzt werden.

Durch die Behandlung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Vinychlorid-Polymerisate erhalten, deren gaschromatographisch ermittelter Restgehalt an monomerem Vinylchlorid unter 0,005 Gew.- % (50 Gewichts-ppm), bezogen auf trok-

fao 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-

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,

wobei die zur Trocknung verwendete Luft nur noch minimale Mengen Vinylchlorid enthält, die weit unter dem zur Zeit seitens der Behörden diskutierten Emissionslimit liegen.

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-Vinylchloridgehalte 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 weitervei-rvendei werden können. Sie arbeitet schnell, ermöglicht kontinuierliche Arbeitsweise bei hohen Durchsätzen und ist wenig anfällig gegen lokale Überhitzungen 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 wie 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 Siebböden 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 weiden nun 10 Minuten bei 10000 UpM zentrifugiert und danach die Gewichtszunahme gegenüber der Polyvinylchlorid-Einwaage ermittelt und in Prozent, bezogen auf eingewogenes PVC, errechnet.

Beispiel 1

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 das 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 16,5 Gew.-% (bezogen auf Gesamtgemisch) Wasser und 17 000 ppm (bezogen auf trockenes Polymeres) monomeres Vinylchlorid enthält, wird von oben in die

ίο 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 Behälters 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 Behältermantel wird nicht geheizt, die Halbrohrschlangen 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 10 ppm (bezogen auf

trockenes Polymeres) Mittlere Teilchengröße 85 μ

Weichmacheraufnahme 9Ψ&

K-Wert 55

Beispiel 2

Ein durch Suspensionspolymerisation eines Monomergemisches aus 90 Gew.- % Vinylchlorid und 10 Gew.-% Vinylacetat (beide Prozentangaben bezogen auf Gesamt-Monomer-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 mit einer Temperatur von 55 ° 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 R.ohre 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

bo 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 trockenes Polymeres)

Mittlere Teilchengröße 65 μ

Weichmacheraufnahme 8%

K-Wert 60

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:.

1. 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 Zylinders 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 Scheibe über den unteren Behälterumfang Mnausragi 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, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil 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 Stoffen ermöglichen und daß der Behälter in seinem oberen Teil mindestens eine öffnung (3) zum Abführen gasförmiger Stoffe aufweist.

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, senkrechten 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 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 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rohre (13,14) im Behälter nach oben gebogen und verschlossen sind und die Rohre im aufstrebenden Teil seitliche Ausströmöffnungen aufweisen.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch 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, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden, gegebenenfalls verstellbaren Behältereinbauten (22, 24) mindestens teilweise hohl ausgeführt sind und

Ausströmöffnungen (25) sowie eine Gaszuführung (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 Behälter überdeckt werden, hohl ausgeführt sind, wobei die hohlen Apparateteile mit Ausnahme derDrehachseAusströmöffnungen (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 S, dadurch gekennzeichnet, daß der Behältermantel gegen Wärmeverlust isoliert (19) und heizbar (18, 29) ausgebildet ist.