DE2532173C2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Entfernung von Restgehalten an Monomeren aus wäßrigen Dispersionen von Polymerisaten des Vinylchlorids - Google Patents

Description

Der Monomerengehalt von Polymerisat-Dispersionen sollte aus verschiedenen Gründen möglichst gering sein. Einerseits können die noch vorhandenen Monomeren bei der Lagerung der Dispersion unkontrolliert reagieren und dadurch die Eigenschaften der Dispersionen selbst und der daraus erzeugten Schichten bzw. Überzüge ungünstig beeinflussen. Andererseits können die bei der Trocknung der Dispersionen mit dem Wasser verdampfenden Monomeren zu gesundheitlichen Störungen führen. Insbesondere bei der Aufarbeitung von Dispersionen zu Kunststoffpulvern, beispielsweise bei der großtechnischen Herstellung von Polyvinylchlorid, entweichen bei hohem Monomerengehalt der Dispersionen, beispielsweise über 0,1 Gew.-%, erhebliche Monomerenmengen mit der Trockenluft, die aus Gründen des Umweltschutzes vermindert werden müssen. Weiterhin können aus Dispersionen erzeugte Beschichtungen für Lebensmittelverpackungen bei höherem Monomerengehalt die verpackten Güter geruchlich bzw. geschmacklich beeinflussen und sie dadurch für die vorgesehene Anwendung ungeeignet machen.

Zur Verminderung des Monomerengehaltes Von wäßrigen Polymerisat-Dispersionen sind verschiedene Verfahren bekannt.

Allgemein üblich ist die Entfernung der Monomeren durdh Entspannung des Pölymerisätionsänsätzes.

Außerdem ist bekannt, vermittels Durchleiten von Wasserdampf oder Inertgäsen die Polymerisat-Dispersion von Monomeren zu befreien. Hierzu werden erhebliche Dampf- bzw. Gasmengen "erwendet, die vor allem bei Polymerisat-Dispersionen, die zum Schäumen neigen, zu Schwierigkeiten führen. Die Zugabe von Entschäumern verteuert das Verfahren, ist nicht immer wirksam und kann die Dispersionseigenschaften ungünstig beeinflussen. Zur Vermeidung der Schwierigkeiten ist ferner bekannt, den beim Durchleiten des Wasserdampfs oder der Inertgase gebildeten Schaum bei Dampfströmungsgeschwindigkeiten von über lOOm/sec durch rasche Druckabsenkung zu zerstören, den Dampf vom gebrochenden Dispersionsschaum zu trennen und letzteren in die siedende Dispersion zurückzuführen. Das Verfahren arbeitet diskontinuierlich, hat hohen Dampfverbrauch und benötigt beträchlichen apparativen Aufwand.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird die Dispersion mit Wasserdampf bzw. heißen Inertgasen in einem Rohr vermischt und das gebildete Dreiphasengemisch kurz danach wieder in die Dispersion und die Gasphase getrennt. Es ist ferner bekannt, in mit hoher Geschwindigkeit strömendem Wasserdampf Polymerisat-Dispersionen zu zerstäuben, das Gemisch zwischen beheizten Plätten hindurch einer Entspannungszone zuzuleiten, wo in einem Zyklon die Dispersion Von der Gasphase getrennt wird. Die beiden letztgenannten Verfahren arbeiten zwar kontinuierlich, benötigen aber ebenfalls hohe Dampfmengen und erheblichen apparativen Aufwand, Trotz der hohen Strömungsgeschwindigkeit sind sie empfindlich gegen Überhitzung der Dispersion, Koagulationserscheinungen und Anbacken

des Polymerisates an den Apparatewänden. Außerdem werden Monomere, die im Polymerisatkern eingeschlossen sind und eine gewisses Diffusionszeit benötigen, nur sehr unvollkommen entfernt. Eine Vorentgasung ist meistens erforderlich. »

Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird die Dispersion in einer Kolonne gegen einen Wasserdampfstrom geleitet. Auch hier ist der apparative Aufwand relativ groB, bei hohen Durchsätzen tritt bei Dispersionen mit niedriger Oberflächenspannung Schäumen auf. in Außerdem können Ablagerungen fester Stoffe leicht zu Verstopfungen führen.

Schließlich ist bekannt, die Dispersion in eine Dampfatmosphäre so einzüsprühen, daß die versprühten Teilchen vermittels der Schwerkraft durch den r> Dampf fallen. Hierzu wird tin großer, relativ teurer Behälter benötigt

Ferner wurde schon ein Verfahren vorgeschlagen zur kontinuierlichen Enfernung von Restgehalten an Monomeren aus wäßrigen Dispersionen von Homo-, Co- oder in Pfropfpolymerisaten des Vinylchlorids mit bis zu 30 Gew.-% Comonomeren, wobei nach der Polymr -isation in wäßriger Emulsion oder Suspension der Polymerisationsansatz entspannt und die gasförmigen Produkte abgeführt und kondensiert werden, das dadurch r> gekennzeichnet ist, daß die auf 55 bis 90⁰C erwärmte Dispersion in mindestens einem senkrecht stehenden, rotationsssymmetrischen Behälter radial, in Form eines Hohlkegels aus Tröpfchen von höchstens 6 mm Durchmesser (gemessen nach Fräser-Eisenklam, Trans. J< > Insta Chem. Engs. 34 (1956), Seiten 301 bis 302, an einer 20° C warmen Dispersion bei Normaldruck), gegen die Behälterwand gesprüht, dort abgeschieden und im unteren Teil des Behälters gesammelt wird, wobei der Behälter nur soweit mit Flüssigkeit gefüllt ist, daß die i> Flüssigkeitsoberfläche von weniger als 5 Gew.-% der versprühten Dispersion getroffen wird und gasförmige Stoffe oberhalb des Austritts der Dispersion aus der Versprüheinrichtung aus dem Behälter abgezogen werden. ίο

Der Behältermantel kann auf seiner gesamten Fläche oder in Teilbereichen temperierbar ausgeführt sein, beispielsweise durch einen Doppelmantel, der von einem flüssigen Heiz- oder Kühlmedium durchflossen wird. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, den 4> Behälterman'el dort, wo innen die ve-sprühte Dispersion auftrifft, zu heizen oder zu kühlen.

Als Versprüheinrichtung für die Dispersion wird zweckmäßig mindestens eine Sprühdüse mit hohlkegelförmigem Sprühstrahl (Hohlkegeldüse) verwendet, die ">« im oberen Teil des Behälters so angebracht ist, daß die Achse des Hohlkegels aus versprühtem Material etwa mit der Behälterachse zusammenfällt.

Der Streuwinkel des Hohlkegels, das ist der Winkel zwischen zwei gegenüberliegenden Mantellinien des ^r>> Kegelmantels, den die Hauptsprüheinrichtung der Düse darstellt, wird vorteilhaft von 80 bis 120' gewählt.

Als Hohlkegeldüse wird eine Einstoffdüse verwendet, beispielsweise eine Spiral- oder Exzenierdüse, wie beschrieben in Chemical Eng. Prog. 49, Seiten 185 bis <>o 186, die einen möglichst scharf begrenzten Höhlkegel erzeugt.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist es zweckmä* Dig, den engsten Durchtrittsquerschnitt der Düse etwa doppelt so groß vorzusehen, wie der Durchmesser der f>5 größten Feststoffteilchen in der Dispersion, Im allgemeinen wird man aus Kapazitätsgründen einen Durchtrittsquerschnitt von mindestens 1 mm wählen, bevorzugt wird ein Durchtrittsquerschnitt von 5 bis 100 mm, insbesondere von 10 bis 50 mm.

Die Versprüheinrichtung soll die Dispersion so zerstäuben, daß die größten Tröpfchen höchstens einen Durchmesser von 6 mm haben. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die mittlere Tröpfchengröße, gemessen nach Fräser und Eisenklam (loc. cit) an einer 20°C warmen Dispersion bei Normaldruck, zwischen 0,05 und 3 mm Durchmesser liegt.

Die Austritisgeschwindigkeit der Teilchen aus der Versprüheinrichtung, gemessen nach H. Hege, Aufbereitungstechnik, 1969, S. 142 bis 143, liegt zweckmäßig zwischen 5 und 250 m/sec, vorteilhaft wird die Austrittsgeschwindigkeit zwischen 10 und 100 m/sec eingestellt

Im allgemeinen sollten die versprühten Teilchen nach Verlassen der Versprüheinrichtung bis zum Auftreffen auf die Behälterwand mindestens einen Weg von 20 cm zurücklegen. Diese Wegstrecke ist nach oben durch wirtschaftliche Erwägungen bezüglich Her Behälterabmessungen sowie durch Größe und Au.strittsgeschwindigkeit der Teilchen auf 400cm begrenzt Bevorzugt wird eine Weglänge im Bereich von 40 bis 200 cm gewählt.

Nach Auftreffen auf die Behälterwand sammeln sich die Teilchen zu einem dünnen Dispersionsfilm, der an der Behälterwand nach unten läuft, sich im unteren Teil des Behälters sammelt und durch eine Öffnung abgezogen wird. Die Standhöhe der gegebenenfalls gerührten Flüssigkeit im Behälter muß so reguliert werden, daß höchstens eine geringe Menge, beispielsweise unter 5 Gew.-% der versprühten Dispersion direkt auf den Flüssigkeitsspiegel trifft. Der Behälter kann hierbei zur Hälfte und mehr mit Dispersion gefüllt sein und gleichzeitig als Sammel- und Homogenisierungsgefäß dienen.

Der Behälterinhalt kann während der Versprühung erwärmt werden, beispielsweise durch einen beheizten Behältermaptel oder durch Einleiten von Wasserdampf in die Flüssigkeit, wobei der gesamte Wasserdampf in der Flüssigkeit kondensieren soll und diese nicht zum Sieden kommen darf.

Der Druck im Behälter wird zweckmäßigerweise größer gehalten als der Sättigungsdampfdruck des Wasserdampfes über der im unteren Teil des Behplters gesammelten Dispersion und soll im allgemeinen nicht mehr als 200 Torr, vorzugsweise nicht mehr als 100 Torr, unter dem Sättigungsdampfdruck des Wasserdampfes der eingesprühten Dispersion liegen. Er kann auch gleich dem Sättigungsdampfdruck des Wasserdampfes der eingesprühten Dispersion sein oder bis 500 Torr darüber liegen. Es soll vermieden werden, daß während der oft notwendigen längeren Behandlungsdauer zur En'fen.ung der Monomeren größere Wassermengen zusammen mit dem Monomeren verdampfen, weil di^s die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens unnöüg verschlechtert, sowie zu unerwünscht starker Eindickung der Dispersion und Qualitätsminderung des Endproduktes führen kann.

Der für die Versprühung der Dispersion notwendige Druek kann mit einer Pumpe oder anderen geeigneten Mitteln erzeugt werden, es kann auch die voir der Polymerisation her Unter Druck stehende Dispersion direkt versprüht werden.

Die Dispersion kar.n in der Zuführungsleitung zur Versprüheinrichtung indirekt, z. B. mit einem Wärmeaustauscher, oder durch Einleiten von Wasserdampf direkt erwärmt werden, wobei aber höchstens unter-

geordnete Mengen, beispielsweise unter 5 Vol.-% einer gasförmigen Phase entstehen dürfen. Der Anteil der gasförmigen Phase soll möglichst gering sein.

Die bei der Versprühung der Dispersion entweichenden Dämpfe werden durch eine Öffnung, die oberhalb der Versprüheinrichtung am Behälter angebracht ist, abgezogen, kondensiert und gegebenenfalls einer Wiedergewinnungsanlage für die Monomeren zugeführt.

Der Flüssigkeitsauslaß ist zweckmäßigerweise am Boden des Behälters angebracht und von diesem Auslaß eine Leitung außerhalb des Behälters bis zu einer Eintrittsöffnung in den Behälter vorgesehen, die sich in gleicher Höhe oder oberhalb der über der Flüssigkeitsstandhöhe im Behälter angebrachten Versprühvorrichtung befindet.

Außer der bereits beschriebenen Versprüheinrichtung können für das vorgeschlagene Verfahren weitere Äusfünrungsformen vorteilhaft sein, beispielsweise die Anordnung mehrerer Hohlkegel erzeugender Düsen auf der Behälterachse übereinander, wobei die Sprühkegel der einzelnen Düsen sich möglichst wenig überschneiden, oder die Anordnung von mindestens 2. vorzugsweise 3 bis 12, einen kreisscgmentförmigen Flachstrahl erzeugenden Düsen auf einem konzcntrisehen Ring um die Behälterachse so gerichtet, daß möglichst gleich große gegenüberliegende Teile der Behälterwand die Sprühsegmentflächen unter einem jeweils gleichen Winkel von 15 bis 90 . vorzugsweise 40 bis 60°. schneiden.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren gelingt es. wäßrige Dispersionen mit niedrigem Monomcrengchalt, beispielsweise von 0.03 Gew.-%, herzustellen.

Es wurde nun gefunden, daß man die Wirksamkeit des vorangehend näher beschriebenen Verfahrens wesentlieh steigern kann, wenn man dieses Verfahren folgendermaßen durchführt: Die auf 50 bis 120"C erwärmte Dispersion wird in mindestens 2 hintereinandergeschalteten Behältern versprüht, wobei die entstehenden gasförmigen Stoffe, gegebenenfalls unter Zumischung mindestens eines Inertgases, nur in einer Richtung und die Dispersion in der entpegengpsei7ten Richtung von Behälter zu Behälter geführt werden.

Vorzugsweise wird die Disp -rsion in 2 bis 10. insbesondere 2 bis 6. hintereinandergeschalteten Behältern versprüht. Bei mehr als 10 Behältern ist der mit jedem weiteren Behälter zusätzlich erzielte Effekt im Regelfall nicht mehr so groß, daß sich der apparative Mehraufwand lohnt. Es können auch mehrere Behälter in einer größeren Behältereinheit zusammengefaßt sein.

In jeden die^sr Behälter wird die Dispersion über eine Versprüheinrichtung eingetragen, im unteren Teil abgezogen und dem nächsten Behälter zugeführt, bzw. aus dem in Strömungsrichtung letzten Behälter ausgetragen. Ferner werden gasförmige Stoffe oberhalb der im unteren Teil des Behälters gesammelten Dispersion zugeführt oberhalb der Sprühdüse abgezogen und ausgetragen oder im Gegenstrom zur Dispersion dem nächsten Behälter zugeführt. Vorteilhaft werden die gasförmigen Stoffe nur aus dem in Strömungsrichtung letzten Behälter ausgetragen. Die Leitungsquerschnitte sind unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeit des darin fließenden Mediums so zu wählen, daß keine Rückvermischung sowohl der Dispersion, wie auch der gasförmigen Stoffe von Behälter zu Behälter stattfindet.

Zur Verbesserung der Abführung der gasförmigen Stoffe können gegebenenfalls ein oder mehrere Inertgase in mindestens einem Behälter, vorteilhaft in den in Dispersionsströmungsrichtung letzten Behälter eingeleitet werden. Geeignete Inertgase sind beispielsweise Stickstoff, Luft, Kohlendioxid und insbesondere • gegebenenfalls überhitzter Wasserdampf.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die gasförmigen Stoffe in den Gasraum des nächsten Behälters so eingeleitet, daß der Gassirom den von der versprühten

κι Dispersion gebildeten Hohlkegel durchströmt, vorteilhaft durch eine Gnseinströmöffnung, die in nicht allzugroßer Entfernung unter der Hohlkegeldüse so angebracht ist. daß sie weder vom Sprühstrahl aus dieser Düse getroffen, noch von der im unteren Teil des

Ii Behälters gesammelten Dispersion überflutet wird. Durch diese Anordnung wird ein besonders intensiver Stoffaustausch zwischen Gasphase und flüssiger Phase bewirkt.

Die Dispersion in den Behüiierri kann gerührt werden, zweckmäßig mit seitlich oder von unten her in den Behälter eingeführten Rührorganen. Gegebenenfalls kann Rühr- und Sprüheinrichtung so angeordnet sein, daß beide von oben in den Behälter eingeführt werden, beispielsweise wenn die Versprüheinrichtung

2> aus mehreren Segmentsprühdüsen besteht, die auf einem Ring um den Rührerschaft angeordnet sind.

Die Standhöhe der gegebenenfalls gerührten Flüssigkeit S/t den Behältern muß so reguliert werden, daß unter 5 Gew.-% der versprühten Dispersion direkt auf den

in Flüssigkeitsspiegel treffen. Die Behälter können hierbei zur Hälfte und mehr mit Dispersion gefüllt sein und gleichzeitig als Sammel- und Homogenisierungsgefäße dienen. Im allgemeinen wird man mit nicht zu großen Dispersions-Standhöhen in den Behältern arbeiten, da

Ji die versprühte Dispersion während des Herablaufens an den Behälterwandungen zusätzlich entgast wird und weil bei großen Dispersions-Standhöhen die Gefahr, daß versprühte Tropfen direkt auf die Dispersionsoberfläche fallen, wächst. Zweckmäßig wird eine Standhöhe der Dispersion in den Behältern von '/io bis '/2 der gesamten inneren Behälterhöhe gewählt.

7.ur Verbesserune des EntEasuneseffektes wird die Dispersion vor der Versprühung auf Temperaturen von 50 bis 120" C. insbesondere auf 70 bis 100° C erwärmt.

■!> Diese Erwärmung kann indirekt über die Behälterwand, eventuell zusätzlich über Behältereinbauten oder durch direktes Einleiten von Wasserdampf in die Dispersion erfolgen. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, die Dampfzufuhr so zu bemessen, daß möglichst der

in gesamte Dampf in der Flüssigkeit kondensiert. Ein stärkeres Kochen der Dispersion ist zu verrr. .-.den. da dies im allgemeinen zu Störungen durch Schäumen führt. Eine schwache Gasentwicklung aus der Dispersion wird in den meisten Fällen keine Schwierigkeilen

ü bereiten. Die Dampfzufuhr kann sowohl in den Behälter, wie auch vorteilhaft in die Dispersionszuleitung zur Sprühdüse erfolgen.

Der Druck im Behälter wird zweckmäßigerweise größer gehalten als der Sättigungsdampfdruck des

mi Wasserdampfes über der im unteren Teil des Behälters gesammelten Dispersion und soll im allgemeinen nicht mehr als 200 Torr, vorzugsweise nicht mehr als 100Tonunter dem Sättigungsdampfdruck des Wasserdampfes der eingesprühten Dispersion liegen. Er kann auch

hi gleich dem Sättigungsdampfdruck des Wasserdampfes der eingesprühten Dispersion sein oder bis 500 Torr darüber liegen. Es soll vermieden werden, daß während der oft notwendigen längeren Behandlungsdauer zur

Entfernung der Monomeren größere Wassermengen zusammen mit dem Monomeren verdampfen, weil dies die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens unnötig verschlechtert, sowie zu unerwünscht starker Eindickung der Dispersion und Qualitätsminderung des Endproduk- j tes führen kann. Im allgemeinen werden zum Beispiel bei verdampften Wassermengen von 0,2 bis 5 kg je 100 kg Polyvinylchlorid-Dispersion günstige Restmoriomergehalle der Dispersion erzielt. In einzelnen Fällen kann es jedoch auch zweckmäßig sein, mehr als 5 kg in Wasser je 100 kg Dispersion zu verdampfen.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:

Über Pumpen (2) wird die Dispersion nacheinander in drei stehende, rotationssymmetrische Behälter (1) r> geleitet, dort vermittels der Hohlkegelsprühdüsen (4) Versprüht, im unteren Behälterteil gesammelt und mit den Rührorganen (5) gerührt. In jedem Behälter ist Unterhalb der Sprühdüse eine Gaseinströmöffnung (6) mit einer Kappe und einer Zuleitung von außerhalb des >n Behälters angebracht. Am oberen Teil des Behälters befindet sich eine Gasabzugsöffnung (7), die bei dem in Dispersionsströmungsrichtung ersten Behälter zum Austrag der ausgetriebenen Monomeren und der weiteren gasförmigen Stoffe aus der gesamten Vorrichtung dient. Die abgezogenen, gasförmigen Produkte können anschließend einer Wiedergewinnungsanlage für das oder die Monomeren sowie gegebenenfalls einer Gasreinigungsanlagc zugeführt werden.

Die Gasabzugsöffnungen der weiteren Behälter sind in mit den Gaseintragsöffnungen der in Dispersionsströmungsrichtung jeweils vorangegangenen Behälter verbunden. Es wird also im Gegenstrom gearbeitet.

In die Gaseintragsöffnung des in Dispersionsslrömungsrichtung letzten Behälters wird Inertgas, Vorzugsweise Wasserdampf, eingeblasen. Aus der am gleichen Behälter angebrachten Flüssigkeitsaustragsöffnung (8) wird die von Monomeren befreite Dispersion ausgetragen und gegebenenfalls nach Kühlung wie üblich weiterverarbeitet. Die Behälter (1) wurden mit einem w von einem Temperiermedium durchflossenen Doppelrpanlpl Π) hphpiyl

Gegebenenfalls können die Behälter auch anders als nebeneinander, beispielsweise schräg übereinander, stehend angeordnet sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Entfernung von Restgehalten an Monomeren aus wäßrigen Polyvinylchlorid-Homo-. Co- und Pfropfpolymerisatdispersionen mit mindestens 50 Gew.-°/o, vorzugsweise 75 Gew.-% und insbesondere 85 Gew.-% polymerisiertem Vinylchlorid.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die wäßrigen Dispersionen kontinuierlich ohne thermische Schädigung in kurzer Zeit bei vergleichsweise geringem Einsatz an Inertgas zur Behandlung auf Rest-VC-Gehalte (VC = Vinylchlorid) gebracht werden, die eine umweltfreundliche Weiterverarbeitung der Dispersion ermöglichen. So können beispielsweise durch Emulsionspolymerisation erzeugte PVC-Diepersionen (PVC = Polyvinylchlorid) unter schonendsten Bedingungen bO (z. B. bei 70⁰C) in wenigen Minuten auf Rest-VC-Gehalte gebracht werden, die bei der anschließenden, üblichen Sprühtrocknung VC-Emässionswerte ergeben, die weit unter 150 mg/cm³ Abluft liegen. Selbst Rest-VC-Gehalte von 0,001 Gew.-% (=10 ppm; bezogen auf Feststoff mit 20% Feuchtigkeit) und darunter können in vergleichsweise kurzer Zeit erreicht werden.

Schwierigkeiten durch Beläge oder Verkrustungen an den Behälterwänden treten bei dem Verfahren praktisch nicht auf. Bei Einsatz von leicht kondensierbaren inertgasen, insbesondere Wasserdampf, macht die Wiedergewinnung und erneute' Verwendung der ausge* triebenen Restmonomeren keine Schwierigkeit und erfordert nur geringen Aufwand. Das Einleiten dieser Inertgase über dem Flüssigkeitsspiegel vermeidet die Entstehung Unerwünschten Schaumes.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch die effektivere Entgasung mit vergleichsweise geringeren Apparatevolumina gearbeitet werden kann. Ferner wird infolge der Mehrstufen-Fahrweise das Verweilzeitspektrum der Polymerteilchen in der Apparatur erheblich eingeengt, wodurch die Anwendung höherer Behandlungstemperaturen und damit eine weitere Verkürzung der Behandlungsdauer möglich wird, ohne thermische Schädigung der Polymerteilchen.

Durch die Entfernung und Wiedergewinnung physiologisch bedenklicher Stoffe unmittelbar im Anschluß an die Polymerisation werden schädliche Emissionen in die Umluft bereits in einem sehr frühen Stadium der Polymerherstellung vermieden. Die behandelte Dispersion kann nach üblichen Verfahren beispielsweise d>irch direkte Anwendung für Beschichtungen oder durch Sprühtrocknung, Kontakttrocknung, sowie durch Abtrennen der Hauptmenge der wäßrigen Phase, beispielsweise mit Dekanter, Zentrifuge oder Filter, und anschließender Stromtrocknung weiterverabeitet werden. Besondere Sicherheitsmaßnahmen, die Um- oder Anbauten erfordern, sind hierfür nicht erforderlich.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. Die aufgeführten Meßwerte wurden wie folgt ermittelt:

VC-Restmonomergehalt: Gaschromatographisch nach der »head-space«-Methode (Zeitschrift f. analytische Chemie 255 (1971 ), S. 345 bis 350).

K-Wert:nachDIN53 726.

Vergleichsversuch A

Der Versuch wird in einer Vorrichtung gemäß einem älteren Vorschlag durchgeführt. Diese Vorrichtung besteht aus einem stehenden zylindrischen Behälter mit einer Öffnung zum Abführen von Flüssigkeit im unteren Teil, einer Öffnung zum Abführen von Gas im oberen Teil und einem Doppelmantel, der über zwei Leitungen von einem flüssigen Temperiermedium durchströmt wird. Im oberen Teil des Behälters ist eine Versprüheinnchtung angebracht, bestehend aus vier Flachstrahldüsen, die zusammen einen Hohlkegel mit 120° Streuwinkel aus versprühtem Material erzeugen. Der Behälter hat 1,4 m Durchmesser und 2,8 m Höhe.

Als Temperiermedium wird Wasser von 75° C verwendet, der Behälterinhalt wird dadurch auf 70⁰C konstant gehalten.

In dieser Vorrichtung werden in einer Stunde 6300 kg einer durch kontinuierliche Emulsionspolymerisation hergestellten, wäßrigen Dispersion mit einem Gehalt von 45 Gew.-% Polyvinylchlorid (K-Wert 78) and 0,8 Gew.-% monomeren Vinylchlorid versprüht. Das gasförmig entweichende Vinylchlorid wird am Kopf, die behandelte Dispersion am Boden des Behälters abgezogen. Im Behälter wird eine DispersionsfüIIung von 1,26 m³ konstant gehalten. Die ermittelten Werte sind in nachfolgender Tabelle aufgeführt

Beispiel 1

In einer Vorrichtung gemäß Fig. 1, bestehend aus 3 gleichgroßen zylindrischen Behältern mit je 1,4 m Durchmesser und 2,8 m Höhe_t die je eine Hohlkegelsprühdüse und eine Gaseinströmöffnung enthalten, werden in einer Stunde 6300 kg der gleichen Dispersion wie im Verglf Ichsversuch I versprüht. In jedem Behälter wird eine Dispersionsfüllung von 0,42 m³ konstant gehalten. Die Doppelmäntel der Behälter werden mit Wasser von 75°C gespeist. Es wird kein Dampf eingeleitet und nicht gerührt. Die entweichenden gasförmigen Stoffe werden im Gegenstrom zur Dispersion geführt. Die ermittelten Werte sind in der tabelle aufgeführt.

Das aus der erfindungsgemäß behandelten Dispersion durch Trocknung gewonnene Polyvinylchloridpulver zeigt bei der Verarbeitung zu einer Hartfolie auf einem Kalander keine Unterschiede im Verarbeitungsverhalten gegenüber einem aus einer unbehandelten Dispersion.

Vergleichsversuch B

Der Versuch wird in einer Vorrichtung gemäß dem llteren Vorschlag durchgeführt. Diese Vorrichtung besteht aus einem stehenden zylindrischen Behälter mit einer Öffnung zum Abführen von Flüssigkeiten und einem Rührer im unteren Teil sowie einer öffnung zum Abführen von Gas und einer Versprüheinrichtung mit •iner Spiraldüse, die einen Hohlkegel erzeugt, im oberen Teil des Behälters. In die Zuleitung zu der Versprüheinrichtung kann Dampf eingeleitet werden. Der Behälter hat 3 m Durchmesser und 10 m Höhe.

In diese Vorrichtung werden in einer Stunde 10 m³ einer durch Suspensionspolymerisation hergestellten, «Yäßrigen Dispersion mit einem Gehalt von 32 Gew.-°/o Polyvinylchlorid (K = 70) und l,5Gew.-% monomeren! Vinylchlorid versprüht. In die Zuleitung zur Sprühdüse wird Dampf eingeleitet, der vollständig in der Dispersion kondensiert. Die gasförmig entweichenden Produkte werden am Kopf, die behandelte Dispersion ■m Boden des Behälters abgezogen. Im Behälter wird Sine uiapcfsiurisiüüurig von 5 m» konstant gehauen und durch den Rührer mit einer Umfangsgeschwindigkeit »on 3 m/min gerührt. Die ermittelten Werte sind in der Tabelle aufgetragen.

Tabelle

10

Beispiel 2

In der gleichen Vorrichtung, wie in Beispiel 1 beschrieben, werdan in einer Stunde 10 m' der gleichen "> Dispersion wie im Vergleichsversuch B versprüht, in jedem der drei Behälter wird eine Dispersionsfüllung von 1,66 m³ konstant gehalten. In die Inertgaszuleitung des in Dispefsionsstföfnungsrichtung letzten Behälters wird Dampf eingeblasen, die entweichenden gasförmi-

in gen Produkte werden im Gegensatz zur Dispersion geführt. Die Rührer laufen mit einer Umfangsgeschwindigkeit von ca. 3 m/sec. Die Doppelmäntel sind leer. Die ermittelten Werte sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich.

i> Des aus der erfindungsgemäß behandelten Dispersion durch Trocknung erhaltene Polyvinylchloridpulver zeigt bei der Verarbeitung zu Hartprofilen auf einem Extruder keine Unterschiede im Verarbeitungsverhalten gegenüber einem aus einer unbehandelten Dispersion erhaltenen Pulver.

Beispiel 3

Es wird gearbeitet analog Beispiel 2, jedoch bei höherer Temperatur und Druck unter Verwendung 2) einer durch Suspensionspolymerisation hergestellten wäßrigen Dispersion mit 33 Ge\v.-% Polyvinylchlorid (K = 68) und l,35Gew.-% Vinylchlorid, wobei in jedem Behälter eine Dispersionsfüllung von 1,11 m^J konstant gehalten wird. Werte siehe Tabelle.

Beispiel 4

Es wird in einer Vorrichtung analog der in Beispiel 1 beschriebenen und in F i g. 1 gezeigten gearbeitet, wobei jedoch die Dispersion nacheinander in 6 gleichgroßen

Ji Behältern mit den Abmessungen 1,4 m Durchmesser und 2,8 m Höhe versprüht wird. In den in Dispersionsrichtung letzten und in den dritten Behälter wird Dampf eingeblasen und die entstehenden gasförmigen Produkte im Gegenstrom zur Dispersion geführt In jedem Behälter wird eine Dispersionsfüllung von 0,83 m³ konstant gehalten. Es wird eine durch Suspensionspolymerisation erhaltene wäßrige Dispersion mit 30,5 vjcw.—7ü, ücZugcfi äui L^'iSpci'äiOu, ciiica v-OpOijfTTicnSätes aus 90 Gew.-% Vinylchlorid und 10 Gew.-% Vinylacetat ( % bezogen auf trockenes Polymeres) (K-Wert = 60) verwendet Werte siehe Tabelle.

	Vergleichs versuch A	Beispiel 1	Vergleichsversuch B	90	Beispiel 2	90	Beispiel 3	Beispiel 4
Behandlungs temperatur 'CQ	70	70	80	565	80	565	100	95
Behandlungsdruck (Torr)	250	250	330	1	330	3	770	700
Stufenzahl	1	3	1	30	3	30	3	6
Gesamtverweilzeit (min)	12	3X4= 12	30	0,3	30	0,3	20	30
Dampfverbrauch (t/h)	-	—	0,2	1,5	0,2	1,5	0,33	0,3
VC-Gehalt vor Behand lung (Gew.-%)	0,8	0,8	1,5	0,009	U	0,0008	1,35	1,8
VC-Gehalt nach Behand lung (Gew.-%)	0,06	0,009	0,02	1 Blatt Zeichnungen	0,0075		0,0009	0,0008
		Hierzu

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Entfernung von Restgehalten an Monomeren aus wäßrigen Dispersionen von Homo-, Co- oder Pfropfpolymerisaten des Vinylchlorids mit mindestens 50 Gew.-% polymerisiertem Vinylchlorid, wobei nach der Polymerisation in wäßriger Emulsion oder Suspension der Polymerisationsansatz entspannt und die gasförmigen Produkte abgeführt und kondensiert werden und die erwärmte Dispersion in mindestens einem senkrecht stehenden, rotationssymmetrischen Behälter radial, in Form eines Hohlkegels aus Tröpfchen von höchstens 6 mm Durchmesser, gegen die Behälterwand gesprüht, dort abgeschieden und im unteren Teil des Behälters gesammelt wird, wobei der Behälter nur soweit mit Flüssigkeit gefüllt ist, daß die Flüssigkeitsoberfläche von weniger als 5 Gew.-% der versprühten Dispersion getroffen wird und gasförmige Stoffe oberhalb des Austritts der Dispersion aus der Versprüheinrichtung aus dem Behälter abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die auf 50 bis 120⁰C erwärmte Dispersion in mindestens 2 hintereinandergeschalteten Behältern versprüht, die entstehenden gasförmigen Stoffe, gegebenenfalls unter Zumischung mindestens eines Inertgases, nur in einer Richtung und die Dispersion in der entgegengesetzten Richtung von Behälter zu Behälter geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Stoffe nur aus dem in Gasströmungsrichtung letzten behälter abgezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas gegebenenfalls überhitzter Wasserdampf verwendet wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Stoffe in die Behälter so eingeleitet werden, daß das Gas den von der versprühten Dispersion gebildeten Hohlkegel durchstiömt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ίο nach Ansprüchen 1 bis 4, bestehend aus mindestens 2 hintereiandergeschalteten senkrecht stehenden, ro tationssymmetrischen Behältern mit je einer Gasabzugsöffnung im oberen und mindestens je einem Flüssigkeitsauslaß im unteren Teil, die gegebenenfalls Mittel zum Temperieren und/oder Rühren des Behälterinhaltes enthalten, wobei im oberen Teil jedes Behälters eine Versprüheinrichtung angebracht isudie aus mindestens einer einen Hühlkegel erzeugenden Sprühdüse besteht, deren öffnung nach unten so gerichtet ist, daß die Achse des Hohlkegels aus versprühtem Material mit der Behaiterachse zusammenfällt und die Gasabzugsöffnung oberhalb der Versprüheinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Behälter (1) unterhalb der Sprühdüse (4) mindestens eine, gegebenenfalls abgedeckte, Gaseinströmöffnung (6) enthält, die über -fine Zuleitung von außerhalb des Behälters so angebracht ist, daß sie nicht von dem aus der Düse austretenden Sprühstrahl getroffen und nicht von der im Behälterunteil gesammelten Dispersion überllutet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 2 bis 10, vorzugsweise aus 2 bis 6. Behältern (1) besteht.