DE2601148A1 - METHOD OF RECOVERING PROTEINS AND POLYMERS FROM LIQUIDS CONTAINING THE SAME - Google Patents
METHOD OF RECOVERING PROTEINS AND POLYMERS FROM LIQUIDS CONTAINING THE SAMEInfo
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K.SIEBERT G. GRÄTTINGERK.SIEBERT G. GRÄTTINGER
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Verfahren zur Wiedergewinnung von Proteinen und Polymeren aus Flüssigkeiten, die dieselben enthalten.Process for the recovery of proteins and polymers from liquids containing the same.
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der deutschen Patentanmeldung P 25 05 000.4 (Verfahren zur Koagulation von Protein).The invention relates to an improvement of the German patent application P 25 05 000.4 (method for coagulation of protein).
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Postscheckkonto München 2726-804 ■ Kreissparkasse Starnberg 68940 ■ Deutsche Bank Starnberg 59.17570Postal checking account Munich 2726-804 ■ Kreissparkasse Starnberg 68940 ■ Deutsche Bank Starnberg 59.17570
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Der Gegenstand der genannten Anmeldung betrifft ein hiermit zu verbesserndes Verfahren zur Koagulation von'Protein, bei welchem ein koagulierbares Protein mit einem Koagulationsmittel für Protein behandelt wird, wobei die Erfindung der genannten Anmeldung dadurch gekennzeichnet ist, daß ein flüssiges Gemisch des koagulierbaren Proteins und -das Koagulationsmittel für Protein turbulenten Strömungsbedingungen unterworfen wird, um eine hocheffektive Koagulation von Protein stattfinden zu lassen. Beispiele für koagulierbare Proteine, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden können, sind Tierblut, Sojabohnen—, Baumwollsamen- und Kokosnußextrakte, süße und saure Molke aus Käsereien und pflanzliche Säfte, wie diejenigen aus Luzernen-, Algen- und Wasserhyazinthenanpflanzungen. The subject matter of the application mentioned relates to a method for coagulation which is to be improved in this way von'Protein in which a coagulable protein is treated with a coagulant for protein is, the invention of the application mentioned is characterized in that a liquid mixture of the coagulable protein and the protein coagulant are subjected to turbulent flow conditions to allow highly effective coagulation of protein to take place. Examples of coagulable Proteins that can be treated by the method according to the invention are animal blood, soybeans, Cottonseed and coconut extracts, sweet and sour whey from cheese factories, and vegetable juices such as those from alfalfa, algae and water hyacinth plantations.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß das Grundverfahren nach der früheren Anmeldung unter den nachfolgenden Bedingungen auch zur Wiedergewinnung von Polymeren aus einer Dispersion oder Lösung des Polymers durch Koagulations- oder Desolventisiermittel verwendet werden kann.It has surprisingly been found that the basic method according to the earlier application under the following conditions also for the recovery of polymers from a dispersion or solution of the Polymer can be used by coagulants or desolventizers.
Die folgende eingehende Betrachtung soll zum besseren Verständnis der hierin offenbarten Erfindung dienen.The following detailed consideration is intended to provide a better understanding of the invention disclosed herein.
Es ist bekannt, daß viele komerziell wichtige Polymere und Copolymere durch Emulsion-Polymerisation des ursprünglichen Monomers oder der Monomeren erzeugt werden. Die durch dieses Verfahren hergestellten Polymere schließen Polychlorbutadien (Neopren), Styrolbutadien-Kautschuk, Polybutadien, Polyäthylen, Polypropylen,It is known that many commercially important polymers and copolymers are produced by emulsion polymerization of the original monomer or monomers. The polymers made by this process include polychlorobutadiene (neoprene), styrene butadiene rubber, Polybutadiene, polyethylene, polypropylene,
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Butadien-Acrylnitrilcopolymer und viele andere dem Fachmann bekannte und in der Literatur angegebene Polymere ein. In einem Verfahren zur Polymerisation einer Emulsion wird das Monomer zuerst in einem wässrigen Mittel mit einem geeigneten Reaktionskatalysator emulgiert. Das verwendete Emulgiermittel erzeugt eine stabile Emulsion des Monomers oder der Monomeren in der wässrigen Phase. Verschiedene im Monomer gelöste Zusätze verursachen, lenken und terminieren schließlich den Polymerisationsvorgang wie in bekannten Verfahren. Das Endprodukt des Verfahrens der Polymerisation der Emulsion ist eine stabile Kolloidale Dispersion eines gutgeordneten Polymers oder Copolymers in Wasser, "Latex" genannt.Butadiene-acrylonitrile copolymer and many others known to the person skilled in the art and given in the literature Polymers. In one method of polymerizing an emulsion, the monomer is first in one aqueous agent emulsified with a suitable reaction catalyst. The emulsifier used creates a stable emulsion of the monomer or monomers in the aqueous phase. Various im Additives dissolved in monomers cause, direct and finally terminate the polymerization process as in known procedures. The end product of the process of polymerizing the emulsion is a stable one Colloidal dispersion of a well-ordered polymer or copolymer in water, called "latex".
Bei normaler Lagerung und Handhabung tritt bei einem stabilen Latex im wesentlichen keine Koaleszens oder Agglomeration der Polymerteilchen ein. Ein mikroskopisches Bild feines typischen Latex zeigt viele kleine Polymerteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 0,1 bis 5 oder mehr Mikrometer. Viele Latices haben Teilchengrößen von ungefähr 0,1 bis 0,5 Mikrometer. Die Teilchengröße verschiedenen1 kommerzieller Neopren-Latices variiert beispielsweise zwischen ungefähr 0,11 und 0,15 Mikrometer. Jedes einzelne Polymerteilchen wird durch eine im wesentlichen monomolekulare Schicht von ernulgierten Molekülen umgeben.With normal storage and handling, there is essentially no coalescence or agglomeration of the polymer particles in a stable latex. A microscopic image of fine typical latex shows many small polymer particles with an average diameter of about 0.1 to 5 or more micrometers. Many latices have particle sizes of about 0.1-0.5 micrometers. The particle size of 1 various commercial neoprene latexes varies for example between about 0.11 and 0.15 microns. Each individual polymer particle is surrounded by an essentially monomolecular layer of emulsified molecules.
Latexteilchen besitzen eine Affinität zu Wasser, d. h. sie sind hydrophil und besitzen die Neigung Wasser anzuziehen und eine feste Wasserhülle um sich herum zu halten, Die kolloidalen Latexteilchen besitzen zudem elektrische Eigenschaften, die ihre Verhaltensweise beeinflussen.Latex particles have an affinity for water; H. they are hydrophilic and tend to attract water and to keep a firm covering of water around you. The colloidal latex particles also have electrical properties Traits that affect their behavior.
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Elektrische Ladungen auf der Teilchenoberfläche bauen beispielsweise ein elektrostatisches Feld auf, in dem weitgehend entsprechend den Konzentrationsunterschieden zwischen Kationen und Anionen auf der Teilchenfläche Potentialunterschiede bestehen. Das elektrische Potential an der Grenzebene, d. h. an der Ebene, die den sich mit dem Teilchen bewegenden Anteil an Flüssigkeit um das Teilchen von dem Anteil trennt, der sich unabhängig vom Teilchen bewegen kann, wird Zeta-Potential genannt.For example, electrical charges on the particle surface create an electrostatic field on, in which largely corresponding to the concentration differences between cations and anions on the Particle surface potential differences exist. The electrical potential at the interface, i.e. H. at the plane representing the proportion of liquid moving with the particle around the particle from the proportion that can move independently of the particle is called the zeta potential.
Die Stabilität des Latex hängt weitgehend von dem auf die kolloidalen Latexteilchen einwirkenden Gleichgewicht der verschiedenen Anzieh- und Abstoßkräfte ab. Die Anziehkräfte werden gewöhnlich Van der Waalsche Kräfte genannt. Die Abstoßkräfte haben ihren Ursprung im Zeta-Potential und in der gebundenen Flüssigkeit, die die kolloidalen Teilchen umhüllt.The stability of the latex depends largely on the equilibrium acting on the colloidal latex particles the different attraction and repulsion forces. The attractive forces are usually Van der Waalsche Called forces. The repulsive forces have their origin in the zeta potential and in the bound liquid, the envelops the colloidal particles.
In vielen Fällen wird es wünschenswert oder notwendig die Polymere vom Latex in agglomerierter oder konzentrierter Form zu trennen und wiederzugewinnen. Der Stand der Technik kennt viele physikalische und chemische Verfahren zur Konzentrierung oder Brechung von polymeren Latices, wie z. B. Zentrifugieren, Verdampfen, Einfrieren und Zusatz von Säuren, Elektrolyten und andere Latex koagulierende Mittel. Der wesentliche Zweck der meisten dieser Verfahren besteht darin, die Abstoßkräfte zwischen den Latexteilchen auf das Maß zu reduzieren, daß die Anziehkräfte vorherrschen. Wenn das der Fall ist, wachsen die Latexteilchen zusammen, um größere Teilchen zu bilden, die gewöhnlich "Polymerklumpen", "Kautschukklumpen" oder "Klumpen" genannt werden, die sehr viel leichter vom System getrennt werden können. Die abgetrenntenIn many cases it becomes desirable or necessary to agglomerate or concentrate the polymers of the latex To separate and regain form. The prior art knows many physical and chemical processes for concentrating or breaking polymeric latices, such as. B. centrifugation, evaporation, freezing and addition of acids, electrolytes and other latex coagulating agents. The main purpose of most this method consists in reducing the repulsive forces between the latex particles to the extent that the forces of attraction prevail. When this is the case, the latex particles grow together to form larger particles which are commonly called "lump of polymer", "lump of rubber" or "lump" that very much can be more easily separated from the system. The severed ones
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Teilchen werden dann in üblicher Weise zu einer Entwässerungsvorrichtung transportiert, wie z. B. Schraubenpressen oder Entwässerungssiebe zur letzten Wiedergewinnung getrockneter oder entwässerter Polymere.Particles then become a drainage device in the usual manner transported, such as B. screw presses or dewatering screens for final recovery dried or dehydrated polymers.
Im allgemeinen ist es wünschenswert, Latex auf eine besondere Teilchengröße zu koagulieren mit der es leichter im Fördersystem transportiert und in der Entwässerungsvorrichtung gehandhabt werden kann. Wenn die koagulierten Teilchen zu klein sind, können sie nicht richtig gefördert werden. Zudem können sie durch die Öffnungen in den Entwässerungssieben fließen und/oder mit dem Abwasser der Schraubenpressen abfließen. Sind andererseits die koagulierten Teilchen zu groß, dann können Förder- und Hantierprobleme verschiedener Art entstehen, beispielsweise Blockierungen und ungenügende Entwässerung der Teilchen. Das Vorhandensein unkoagulierten Materials ist ebenfalls ein ernstes Problem bei großen Teilchen. Falls zusätzlich eine Vielfalt sehr unterschiedlicher Teilchengrößen hinzukommt, wird eine gleichförmige Entwässerung und Teilchentrocknung schwierig. Diese Probleme können überwunden oder minimiert werden, wenn die Latexteilchen auf eine kontrollierte Teilchengröße koaguliert werden.In general, it is desirable to coagulate latex to a particular particle size that makes it easier to coagulate can be transported in the conveyor system and handled in the dewatering device. When the coagulated Particles are too small, they cannot be conveyed properly. They can also pass through the openings in the drainage sieves flow and / or drain with the waste water from the screw presses. On the other hand, are the coagulated Particles too big can result in various types of conveying and handling problems, for example blockages and insufficient dehydration of the particles. The presence of uncoagulated material is also a serious one Problem with large particles. If a variety of very different particle sizes are also added, will uniform dewatering and particle drying are difficult. These problems can be overcome or minimized when the latex particles are coagulated to a controlled particle size.
Zur Koagulation von Latices sind verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise können viele Latices durch Zusatz eines oder mehrerer Elektrolyten auf eine kontrollierte Teilchengröße koaguliert werden. Dies ist beispielsweise aus den US-Patenten Nr. 2 366 460, 2 385 688, 2 386 449, 2 393 208,Various methods are known for the coagulation of latices. For example, many latices can be added by adding one or more electrolytes are coagulated to a controlled particle size. For example, this is off U.S. Patent Nos. 2,366,460, 2,385,688, 2,386,449, 2,393,208,
2 393 348, 2 408 128, 2 459 748, 2 469 827, 2 476 822,2 393 348, 2 408 128, 2 459 748, 2 469 827, 2 476 822,
3 053 824 und 3 498 935 zu^ersehen. Man glaubt, daß der Elektrolyt durch die Reduktion der Schichtdicke des gebundenen Wassers am Latexteilchen und/oder durch Reduktion3 053 824 and 3 498 935 can be seen. It is believed that the Electrolyte by reducing the layer thickness of the bound water on the latex particle and / or by reduction
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des Zetapotentials das Zusammenwachsen der Teilchen bedingt.of the zeta potential causes the particles to grow together.
Die Koagulation findet normalerweise in einem Satz oder kontinuierlichem Koagulator statt, in dem Latex und Koagulant gemischt werden. Der gewonnene Polymerklumpen wird dann gewaschen, um die Elektrolytrückstände zu entfernen. Der Waschvorgang ist wichtig, da ein hoher Grad anelektrolytischen oder anderen Abfallstoffen im Klumpen eine nachteilige Verarbeitung des Polymer bewirken kann oder ein unakzeptables Produkt resultiert.Coagulation usually takes place in a batch or continuous coagulator in which Latex and coagulant can be mixed. The recovered polymer lump is then washed to remove the electrolyte residue to remove. The washing process is important as it has a high degree of electrolytic or other waste materials in the lump can cause detrimental processing of the polymer or an unacceptable one Product results.
In vielen Fällen erzeugt jedoch der Zusatz von Elektrolyt zum Latex große Klumpen oder Agglomerate von Polymer, die keinen genügend großen Oberflächenbereich oder Porosität aufweisen, um ein effektives Auswaschen des Elektrolyten zu bewirken. Diese Klumpen können zudem unkoaguliertes Latex enthalten und können oft nur schwer gefördert oder entwässert werden. Das Problem der Verklumpung ist beispielsweise bei Polychlorbutadien (Neopren) -Latices besonders vorherrschend, die aus relativ kleinen hydrophilen Teilchen mit einer starken negativen Ladung bestehen. Die Polychlorbutadien-Latexteilchen befinden sich in einer heftigen Brownschen Bewegung, die während der Koagulation eine Kettenreaktion mit dem Resultat verursacht, daß unerwünscht große Agglomerate von koaguliertem Polychlorbutadien gebildet werden. Die PoIychlorbutadien-Koagulation ist sehr empfindlich und schwierig zu steuern.In many cases, however, the addition of electrolyte to the latex creates large clumps or agglomerates of polymer, which do not have a sufficiently large surface area or porosity to effectively wash out the Effect electrolytes. These lumps can also contain uncoagulated latex and are often difficult to use conveyed or drained. The problem of clumping is, for example, with polychlorobutadiene (neoprene) -Latices especially predominant, made up of relatively small hydrophilic particles with a strong negative Charge. The polychlorobutadiene latex particles are in a violent Brownian motion, the causes a chain reaction during coagulation with the result that undesirably large agglomerates of coagulated polychlorobutadiene. Polychlorobutadiene coagulation is very sensitive and difficult to control.
Um die Schwierigkeiten einer unkontrollierten Koagulation von Latexteilchen in große relativ unporöse Klumpen zu minimieren, wurden mehrere Verfahren vorgeschlagen.About the difficulties of uncontrolled coagulation Several methods have been proposed to minimize latex particles into large, relatively non-porous clumps.
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Beispielsweise ist in der Schrift Chemical Engineering Progress ("Trans.Section"), im Artikel "Continuous Isolation of GR-M From Latex", Band 43, Nr. 8, Seite 391 bis 398 (August 1947) ein Verfahren beschrieben, in dem eine Polychlorbutadienemulsion durch Einfrieren des Latex in eine Schicht aufgelöst wird. Während des darauffolgenden Waschvorgangs schmilzt das gefrorene Wasser in der Schicht und läßt eine poröse Struktur zurück, die einen effektiven Waschvorgang der Schicht gestattet. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die niedrige Erzeugungsmenge im Vergleich zu konventionellen Koagulationsverfahren. In der GB-PS 876 sind die Schwierigkeiten der Koagulierung von Polychlorbutadien und natürlichem Kautschuk bei Verwendung von Elektrolyten angegeben und wird zur Lösung der Schwierigkeit vorgeschlagen, als Koaguliermittel eine wässrige Lösung mit mehreren verschiedenen Elektrolytarten zu verwenden.For example, in the publication Chemical Engineering Progress ("Trans.Section") , in the article "Continuous Isolation of GR-M From Latex", Volume 43, No. 8, pages 391 to 398 (August 1947) a method is described in which a polychlorobutadiene emulsion is dissolved into a layer by freezing the latex. During the subsequent washing process, the frozen water in the layer melts and leaves a porous structure which allows the layer to be effectively washed. A disadvantage of this process is the low level of production compared to conventional coagulation processes. GB-PS 876 indicates the difficulties of coagulating polychlorobutadiene and natural rubber using electrolytes and proposes to solve the problem of using an aqueous solution containing several different types of electrolytes as a coagulant.
Viele kommerziell bedeutende Polymere und Copolymere werden auch durch Polymerisation einer Lösung hergestellt entgegengesetzt zum oben angegebenen Verfahren der Polymerisation einer Emulsion. Die durch Polymerisation einer Lösung hergestellten Polymere und Copolymere beinhalten Polyisopren, Polybutadien, natürlichen Balate-Kautschuk, Styrol-Butadien Kautschuk und andere dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene. Bei einer Polymerisation in Lösung sind das Monomer oder die Monomere und die Zusetzungen, die die Polymerisation initiieren, lenken und begrenzen, in einer Flüssigkeit gelöst, wobei die Flüssigkeit gewöhnlich eine organische Flüssigkeit ist, in der das polymere Produkt löslich ist. Die Polymerisation findet in der Flüssigkeit statt, um eine Lösung zu erzeugen, die ungefähr 1 bis 50% gelöstes Polymer enthält. Wie bei den Emulsionen und Laticen wird es oftmals notwendig, das Polymer oder Copolymer von der Lösung wiederzugewinnen und zu isolieren.Many commercially important polymers and copolymers are also opposed by polymerizing a solution to the above-mentioned method of polymerizing an emulsion. Those made by polymerizing a solution Polymers and copolymers include polyisoprene, polybutadiene, natural balate rubber, styrene-butadiene Rubber and others known to the person skilled in the art and described in the literature. When polymerizing in The solution is the monomer or monomers and the additions that initiate, direct and limit the polymerization, dissolved in a liquid, which liquid is usually an organic liquid in which the polymeric product is soluble. The polymerization takes place in the liquid to create a solution that is about 1 to Contains 50% dissolved polymer. As with the emulsions and latices, it is often necessary to use the polymer or copolymer recover and isolate from the solution.
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Verschiedene Verfahren zur Wiedergewinnung und Isolierung des gelösten Polymer von solchen Lösungen wurden offenbart, siehe beispielsweise US-PS 2 530 144, 2 561 256, 2 607 763, 2 833 750, 2 844 569, 2 957 855 und 2 957 861. In einem üblichen Verfahren wird die Polymerlösung mit einem Desolvent isiermittel behandelt, wie Dampf oder heißes Wasser, welches im wesentlichen mit dem Lösungsmittel nicht vermischbar ist und in dem das Polymer im wesentlichen unlöslich ist. Das Desolventisiermittel erwärmt die Polymerlösung auf einen Punkt, wo das Lösungsmittel verdampft. Wenn die Desolventisierung stattfindet, erlangt man das Polymer aus der Lösung in Form von festen Teilchen, die in längere Teilchen agglomerieren. Das Endergebnis ist ein Schlamm mit polymeren Teilchen und dem flüssigen Desolventisiermittel, aus dem das Polymer wiedergewonnen wird.Various methods of recovering and isolating the dissolved polymer from such solutions have been disclosed, See, for example, U.S. Patents 2,530,144, 2,561,256, 2,607,763, 2,833,750, 2,844,569, 2,957,855, and 2,957,861 conventional processes, the polymer solution is treated with a desolvent isiermittel, such as steam or hot water, which is essentially immiscible with the solvent and in which the polymer is essentially insoluble is. The desolventizer heats the polymer solution to a point where the solvent evaporates. When the desolventization takes place, the polymer is obtained from the solution in the form of solid particles that are in longer particles agglomerate. The end result is a slurry with polymeric particles and the liquid desolventizer, from which the polymer is recovered.
Die Desolventisierung findet gewöhnlich in einem kontinuierlichen oder stufenweisen Verfahren statt, bei dem die polymere Lösung und. das Desolventisierungsmittel bei Atmosphärendruck oder unter Vakuum gemischt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen wird das verdampfte Lösungsmittel normalerweise kondensiert, wiedergewonnen und als aufbereitetes Lösungsmittel dem Polymerisationsverfahren wieder zugeführt.The desolventization usually takes place in a continuous or staged process in which the polymer Solution and. the desolventant can be mixed at atmospheric pressure or under vacuum. For economic For reasons, the evaporated solvent is usually condensed, recovered and used as a recycled solvent fed back into the polymerization process.
Die oben angesprochenen Schwierigkeiten hinsichtlich der Wiedergewinnung und Isolierung von Polymeren aus Latices treffen auch für die Wiedergewinnungund Trennung von Polymeren aus einer Lösung durch die Desolventisierung zu. Die Bildung übermäßig großer Klumpen oder Aggregationen von Polymeren beispielsweise kann, wie oben angegeben, ein ernstes Problem darstellen. Der Zweck ist also eine derartige Desolventisierung der Polymerlösung, daß man ein Polymer mit einer kontrollierten Teilchengröße erhält, um die Handhabung, das Waschen und Trocknen desThe difficulties addressed above with regard to the recovery and isolation of polymers from latices also apply to the recovery and separation of polymers from solution by desolventization. The formation of excessively large lumps or aggregations of polymers, for example, as indicated above, pose a serious problem. So the purpose is such a desolventization of the polymer solution that one a polymer with a controlled particle size is obtained to facilitate handling, washing and drying of the
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Polymer zu erleichtern. Zusätzlich wird die Wiedergewinnung von Polymeren aus einer Lösung oder von Latex im allgemeinen durch Wärme- und Stoffübertragung gestört, wie schon in unserer früheren Anmeldung in Verbindung mit der Koagulation von Blut diskutiert worden ist. Die Koagulationsmittel und Desolventisiermittel müssen zuerst die Polymerteilchen oder das Lösungsmittel erreichen, bevor eine wirksame Koagulation oder Desolventisierung stattfinden kann. Die Wärmeübertragung stellt ein besonderes Problem dar bei der Desolventisierung von Poly— merlösungen, wo die durch das Desolventisiermittel zugeführte thermische Energie auf das Lösungsmittel übertragen werden muß, sobald das Desolventisiermittel das Lösungsmittel erreicht, um die Verdampfung des Lösungsmittels auszulösen. Die großen Energiebeträge bei der Desolventisierung sind ein wesentlicher Nachteil dieser Verfahren. Ein Wiedergewinnungsverfahren für Polymere bei niedrigen Verweilzeiten und geringen Energieaufwendungen is~ also äußerst wünschenswert.Polymer to facilitate. In addition, there is the recovery of polymers from solution or from latex generally disturbed by heat and mass transfer, as in our earlier application in connection with the coagulation of blood has been discussed. The coagulants and desolventants must be used first the polymer particles or solvent reach before effective coagulation or desolventization can take place. Heat transfer is a particular problem in the desolventization of poly- mer solutions where the thermal energy supplied by the desolventizing agent is transferred to the solvent once the desolventant reaches the solvent to prevent evaporation of the solvent trigger. The large amounts of energy required for desolventization are a major disadvantage of these processes. A recovery process for polymers with low residence times and low energy consumption is ~ extremely desirable.
Zur Lösung der oben angegebenen Schwierigkeiten wird nach Maßgabe der Erfindung ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Polymeren aus einer Dispersion oder Lösung des Polymers durch Behandlung der Dispersion oder Lösung jeweilig mit einem Koagulationsmittel oder Desolventisiermittel geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß innerhalb eines Flüssigkeitsvolumens eine lokale turbulente Zone gebildet und eine Dispersion oder Lösung des Polymers sowie das Koagulations- oder Desolventisiermittel in die lokale turbulente Zone eingeführt wird, und daß bei Einführung, einer Dispersion weiter ein anionisches Oberflächenbehandlungsmittel in die turbulente Zone eingeführt wird, wobei das Oberflächenbehandlungsmittel ohne Rücksicht darauf, ob irgend ein Oberflächenbehandlungsmittel in der Dispersion vorhanden ist, zugeführt wird.In order to solve the above problems, in accordance with the invention, there is provided a method of recovery of polymers from a dispersion or solution of the polymer by treating the dispersion or solution with in each case created a coagulant or desolventizer, which is characterized in that within of a volume of liquid, a local turbulent zone is formed and a dispersion or solution of the polymer as well as the coagulation or desolventizing agent is introduced into the local turbulent zone, and that upon introduction, an anionic surface treatment agent is further introduced into the turbulent zone of a dispersion, wherein the surface treatment agent regardless of whether any surface treatment agent is in the dispersion is present, is supplied.
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Die turbulente Zone wird vorzugsweise am Ende eines Hochscher-Rührflügeis erzeugt.The turbulent zone is preferably created at the end of a high shear stir flight.
Wenn die Dispersion ein polymeres Latex ist, wird als Koaguliermittel vorzugsweise eine wässrige Elektrolytlösung verwendet. Wenn andererseits eine Lösung von Polymeren behandelt wird, wird als Desolventisiermittel Dampf verwendet.When the dispersion is a polymer latex, an aqueous electrolyte solution is preferably used as the coagulant used. On the other hand, when treating a solution of polymers, it is used as a desolventant Used steam.
Das Polymer und das Koagulier- oder Desolventisiermittel wird getrennt in das System an einem Punkt eingeführt, der sichert, daß ein wesentlicher Teil davon in die turbulente Zone gelangt und vor Verlassen des Systems durch diese Zone strömt. Das Polymer und das Koagulier- oder Desolventisiermittel vermischen sich in der hochturbulenten Zone bei Bedingungen einer hochwirksamen Wärme- und Stoffübertragun g, so daß fast sofort eine hochwirksame Erzeugung von Polymerteilchen in der Zone als Ergebnis der Koagulation oder Desolventisierung stattfindet. Das Polymer wird als fließfähiger Schlamm aus fein verteilten Teilchen erzeugt, deren Größe durch Veränderung der Geschwindigkeit des Rührflügels gesteuert werden kann.The polymer and the coagulant or desolventant are introduced separately into the system at a point which ensures that a substantial part of it gets into the turbulent zone and before leaving the system flows through this zone. The polymer and the coagulating or desolventizing agent mix in the highly turbulent zone under conditions of a highly effective heat and mass transfer, making a highly effective almost instantly Generation of polymer particles in the zone takes place as a result of coagulation or desolventization. That Polymer is created as a flowable sludge from finely divided particles whose size is changed by changing the speed the impeller can be controlled.
Durch Lenken des Polymers und des Koagulier- oder Desolventisiermittels in die örtlich hochturbulente Zone, findet die Mischung, Wärme- und Stoffübertragung sowie die Koagulierung oder Desolventisierung in einer äußerst vorteilhaften Umgebung statt. Die in der Zone gebildeten Polymerteilchen sind klein und getrennt. Diese Teilchen sind in der Trägerflüssigkeit verteilt und bilden einen leicht fließfähigen Schlamm, der die Kontinuität des Verfahrens erleichtert. Das Verfahren kann durch kontinuierliche Zuführung des Polymers und des Koagulations- oder Desolventisxerungsmittelsin die hochturbulente Zone und kontinuierliche Entnahme eines Schlammes By directing the polymer and the coagulant or desolventant The mixing, heat and mass transfer and coagulation take place in the locally highly turbulent zone or desolventization in a highly beneficial environment instead of. The polymer particles formed in the zone are small and separate. These particles are in the carrier liquid spreads and forms an easily flowable sludge that facilitates the continuity of the process. The procedure can by continuously feeding the polymer and the coagulating or desolventizing agent into the highly turbulent zone and continuously removing a sludge
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mit Polymerteilchen kontinuierlich durchgeführt werden.be carried out continuously with polymer particles.
Wo ein polymeres Latex koaguliert worden ist, wird es notwendig, in die turbulente Zone das anionische Oberflächenbehandlungsmittel einzugeben, um die Agglomeration von koagulierten Polymerteilchen in größere und größere Teilchen zu minimieren. Das Beisein eines anionischen Oberflächenbehandlungsmittels während der Koagulation bedingt eine Steuerung hinsichtlich des Grades der Koagulierung und Agglomerierung der polymeren Teilchen, als dessen Ergebnis die verbleibenden Teilchen klein und voneinander getrennt bleiben und innerhalb des gewünschten Bereiches der Teilchengröße liegen. Es wird angenommen, daß das anionische Oberflächenbehandlungsmittel durch Reduzierung der Grenzflächenspannung der Teilchen das Teilchenwachstum stabilisiert.Where a polymeric latex has been coagulated it becomes necessary to add the anionic surfactant to the turbulent zone to enter the agglomeration of coagulated polymer particles into larger and larger Minimize particles. The presence of an anionic surfactant during coagulation implies control over the degree of coagulation and agglomeration of the polymeric particles rather than that Result the remaining particles stay small and separate and within the desired range the particle size. It is believed that the anionic surface treating agent by reduction the interfacial tension of the particles stabilizes particle growth.
Es wurde herausgefunden, daß aufgrund der hocheffektiven Natur des Verfahrens die Polymer enthaltende Flüssigkeit im wesentlichen ohne nachteilige Beeinflußung des Koagulationsverfahrens verdünnt werden, kann. Ein Vorteil der Verdünnung der Flüssigkeit ist, daß der resultierende Schlamm noch fließfähiger wird und deshalb bei einem kontinuierlichen Durchsatz leichter gehandhabt werden kann. Da im wesentlichen alle "Polymere und das Koagulations- oder Desolventisiermittel durch die hochturbulente Zone strömen, wird ein Produkt erzielt, das im Anschluß an den Trocknungs- oder Entwässerungsvorgang ohne jegliche feuchte Klumpen aus unkoaguliertem oder teilweise koaguliertem Material ist, die den Ausschuß des Endprodukts oder andere unerwünschte Resultate verursachen könnten. Die vollständige und gleichförmige Trocknung, Entwässerung und Waschen des vom Verfahren wiedergewonnenen Polymererzeugnis wird durch die Möglichkeit der Steuerung der Teilchengröße des wiedergewonnenen Materials innerhalbIt has been found that due to the highly effective nature of the process, the polymer containing liquid can be diluted substantially without adversely affecting the coagulation process. An advantage of dilution the liquid is that the resulting sludge becomes even more flowable and therefore at a continuous one Throughput can be handled more easily. As essentially all "polymers and the coagulant or desolventant flow through the highly turbulent zone, a product is obtained which, following the drying or dewatering process, does not contain any moist lumps of uncoagulated material or partially coagulated material, which causes final product scrap or other undesirable results could. The complete and uniform drying, dewatering and washing of the recovered from the process Polymer product is made possible by the ability to control the particle size of the recovered material within
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der vorgeschriebenen gewünschten Bereiche erleichtert. Die vollständige und gleichmäßige Trocknung oder Entwässerung wird auch durch die nicht-klumpige Natur der wiedergewonnenen Teilchen erleichtert. Da weiter die Teilchen nicht klumpenförmig sind, haften oder kleben die Teilchen auch nicht an den Innenwänden des Trockners oder anderen Vorrichtungen für das Verfahren und wird deshalb die Trocknungskapazität des Trockners und die Funktionsfähigkeit der anderen Vorrichtungen für das Verfahren nicht verschlechtert.the prescribed desired areas facilitated. Complete and even drying or drainage is also facilitated by the non-lumpy nature of the recovered particles. There further the Particles are not lumpy, nor will the particles adhere or stick to the inside walls of the dryer or other devices for the process and is therefore the drying capacity of the dryer and the Functionality of the other devices for the Procedure not worsened.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur kontinuierlichen und wirksamen Wiedergewinnung einer großen Vielzahl von in einer Vielzahl von Flüssigkeiten gelösten oder suspendierten Polymeren durch Koagulation oder Desolventisierung verwendet werden, um einen fließfähigen Schlamm zu erzeugen, in dem das wiedergewonnene Polymer in Form von gleichmäßig gestalteten, nicht klumpenförmigen Teilchen hoher Qualität vorhanden ist, die leicht vom Schlamm getrennt und vollständig und gleichmäßig getrocknet, entwässert, gewaschen oder irgend sonst behandelt werden können. Die kleine Teilchengröße der Wiedergewonnenen Teilchen und die nicht klumpenförmige Eigenschaft der Teilchen ergibt einen fließfähigen Schlamm, der die Schwierigkeiten der durch Verstopfen mit Festteilen verursachten Unterbrechungen des Flußes überwindet, das das Hauptproblem bei vielen bekannten Systemen zur kontinuierlichen Polymerwiedergewinnung darstellt.The inventive method can be used for continuous and effectively recovering a wide variety of dissolved or suspended in a variety of liquids Polymers used by coagulation or desolventization to create a flowable sludge, in which the recovered polymer is in the form of uniformly shaped, non-lumpy particles of high quality is present that is easily separated from the sludge and completely and evenly dried, drained, washed or can be treated in any other way. The small particle size of the recovered particles and those not The lumpy nature of the particles results in a flowable sludge which eliminates the difficulty of clogging solids-induced disruptions in flow overcomes the major problem with many known systems for continuous polymer recovery.
Die Größe der wiedergewonnenen Polymerteilchen kann wie gewünscht und ohne die Produktionsmenge des Endproduktes zu beeinträchtigen durch Veränderung solcher Parameter, wie des Koagulationsmittels, des Grades der Verdünnung der zu behandelnden Dispersion oder Lösung, des Betrages an anionischen Oberflächenbehandlungsmittel, der GeschwindigkeitThe size of the recovered polymer particles can be as desired without affecting the production volume of the final product to be affected by changing such parameters as the coagulant, the degree of dilution of the dispersion or solution to be treated, the amount of anionic surface treatment agent, the speed
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des Rührblattes und ähnlichem· gesteuert werden.of the stirring blade and the like · can be controlled.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen erklärt. Es zeigtThe invention is explained below with reference to drawings. It shows
Fig. 1 ein schematisches Flußdiagramm einerFig. 1 is a schematic flow diagram of a
bevorzugten Ausführungsform für die Polymerkoagulation, preferred embodiment for polymer coagulation,
Fig. 2 ein schematisches Flußdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform für die Polymer-Desolvent is ierungFigure 2 is a schematic flow diagram of a preferred embodiment for the polymer desolvents is ation
Womöglich sind in den Fig. 1 und 2 gewöhnliche Bezugszeichen verwendet worden. Ordinary reference numerals may have been used in FIGS. 1 and 2.
Vorweg sei erklärt, daß die Ansicht des Unterteils des Koagulationskessels nach Fig. 1 und 2 identisch mit Fig. der früheren Anmeldung ist, und daß der Querschnitt des Unterteils identisch zum in Fig. 3 der früheren Anmeldung dargestellten Querschnitt identisch ist. Aus diesem Grund wurde weder die Ansicht des Unterteils noch dessen Querschnitt in der beigefügten Zeichnung dargestellt. Das im Koagulationskessel verwendete Rührblatt der Fig. 1 und ist ebenfalls mit dem in Fig. 4 der früheren Anmeldung dargestellten Rührblatt identisch, weshalb eine detaillierte Zeichnung des Rührflügels nicht in der beigefügten Zeichnung enthalten ist.First of all, it should be explained that the view of the lower part of the coagulation vessel according to FIGS. 1 and 2 is identical to FIG. of the earlier application, and that the cross section of the lower part is identical to that in Fig. 3 of the earlier application shown cross-section is identical. For this reason, neither the view of the lower part nor its cross-section shown in the accompanying drawing. The stirring blade used in the coagulation kettle of FIGS. 1 and is also identical to the stirring blade shown in Fig. 4 of the earlier application, which is why a detailed one Drawing of the impeller is not included in the accompanying drawing.
Bezogen auf Fig. 1 wird polymeres Latex 60 kontinuierlich in den Koagulationskessel 16 ungefähr in Höhe der Hochscher-Rührflügel 18 durch die Latex-Speisepumpe 62 zugeführt. Der Koagulationskessel 16 (einschließlich Überlauf 23) und das Hochscher-Rührblatt 18 entsprechen im wesentlichen der für die Blutkoagulation verwendeten Ausführungsform.Referring to Figure 1, polymeric latex 60 is continuously fed into the coagulation vessel 16 approximately at the level of the high shear impellers 18 supplied by the latex feed pump 62. The coagulation vessel 16 (including overflow 23) and the high shear stirrer blade 18 corresponds essentially to the embodiment used for blood coagulation.
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Latex 60 ist eine stabile wässrige Emulsion, Suspension oder Dispersion feingestalteter Polymerteilchen, die kennzeichnend einen -Festkörperbestandteil von ungefähr 20 bis 60 Gewichtsprozent aufweist. Die Teilchengröße der im wesentlichen gleichmäßig verteilten polymeren Teilchen reicht beispielsweise von einem Durchschnitts— durchmesser von ungefähr 0,1 bis 5 oder mehr Mikrometer.Latex 60 is a stable aqueous emulsion, suspension or dispersion of finely designed polymer particles that typically has a solids component of about 20 to 60 percent by weight. The particle size of the substantially uniformly distributed polymeric particles ranges, for example, from an average about 0.1 to 5 or more micrometers in diameter.
Latex 60 wird vorzugsweise durch Polymerisation einer Emulsion vorbereitet und beinhaltet gewöhnlich kleine Beträge von ein oder mehreren Oberflächenbehandlungsmitteln die bekanntermaßen zur Stabilisierung des Latex vorhanden sind. Die Bedeutung des Oberflächenbehandlungsmittels in einem polymeren und durch Polymerisation einer Emulsion erzeugten Latex ist im Detail im "Surface Active Agents and Detergents" Ausgabe II, A. M. Schwarz, et al, "Interscience", Seite 671 bis 680 (1958) diskutiert worden. Der in Latex vorhandene Betrag an stabilisierendem Oberflächenbehandlungsmittel variiert bekanntermaßen sehr stark, beispielsweise von ungefähr 1 bis 10 Gewichtsteilen pro 100 Teile polymerer Festbestandteile und hängt von Faktoren, wie Art des eingegebenen Polymers, der Festbestandteile des Latex und der verwendeten besonderen Polymerisationsreaktion der Emulsion, ab. Natur und Art des Latex-Oberflächenbehandlungsmittels kann im allgemeinen aus denselben Gründen mit den gewöhnlicheren stabilisierenden Oberflächenbehandlungsmitteln, die bekanntermaßen normalerweise in polymeren Latices gefunden werden, sehr stark variieren. Es wurden beispielsweise anionische, kationische und nichtionische Oberflächenbehandlungsmittel verwendet, obwohl viele der bedeutenderen kommerziellen Latices durch anionische Oberflächenbehandlungsmittel stabilisiert werden.Latex 60 is preferably prepared by polymerizing an emulsion and usually includes small ones Amounts of one or more surface treatment agents known to be present to stabilize the latex are. The importance of the surface treatment agent in a polymeric and by polymerizing an emulsion latex produced is detailed in "Surface Active Agents and Detergents" Edition II, A. M. Schwarz, et al, "Interscience", pages 671-680 (1958). The amount of stabilizing surfactant present in latex is known to vary widely, for example from about 1 to 10 parts by weight per 100 parts of polymer solids and depends on factors such as the type of polymer added, the solids of the Latex and the particular polymerization reaction of the emulsion used. Nature and type of latex surfacing agent can generally be used with the more common stabilizing surface treatment agents for the same reasons, which are known to be normally found in polymeric latices vary widely. There were for example anionic, cationic and nonionic surfactants are used, although many of the more significant commercial ones Latices stabilized by anionic surface treatment agents will.
Die chemische Natur des Polymers wird als nicht so besondersThe chemical nature of the polymer is considered not to be that special
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kritisch betrachtet, in soweit, als es die vorliegende Erfindung betrifft. Jede der gewöhnlichen polymeren Latices kann durch das erfindungsgemäße Verfahren wirksam koaguliert werden. Dies beinhaltet Latices aus natürlichem und synthetischen Polymeren, wie z. B. Polychlorbutadien, Acrylnitril-Butadien-Copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Copolymere, Silicon-Kautschuk, Polyäthylen, Polypropylen, Polyurethan, Polybutadien u. ä.. Die Erfindung kann nutzvoll bei Latices aus thermoplastischen , aushärtbaren, elastomeren oder nichtelastomeren Polymeren verwendet werden. Ein bevorzugtes Latex ist ein Emulsion— polymerisiertes Polychlorbutadien-Latex, das ungefähr 30 bis 40 Gewichtsprozente Festbestandteile enthält und eine durchschnittliche Polymerteilcherigröße zwischen ungefähr 0,11 und '0,15 Mikrometer aufweist. Das Polychlorbutadien-Latex kann jedes der gewöhnlich erhältlichen Arten wie z. B. G, W oder WRT-Typen sein. Bei den bekannten Verfahren bereitet es besondereSchwierigkeiten Polychlorbutadien-Latices zu koagulieren wegen der Schwierigkeiten bei Unterbrechung der einmal begonnenen Koagulation. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Koagulation koaguliert jedoch das Polychlorbutadien in voneinander getrennte, im wesentlichen gleichmäßig gestaltete und geformte Teilchen gesteuerter Größe.viewed critically insofar as it relates to the present invention. Any of the common polymers Latices can be effectively coagulated by the method according to the invention. This includes latices from natural and synthetic polymers, such as. B. polychlorobutadiene, acrylonitrile-butadiene copolymers, Acrylonitrile-butadiene-styrene, copolymers, silicone rubber, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polybutadiene, etc. The invention can be useful with latices made from thermoplastic, curable, elastomeric, or non-elastomeric polymers be used. A preferred latex is an emulsion-polymerized polychlorobutadiene latex which is approximately Contains 30 to 40 weight percent solids and an average polymer particle size between approximately 0.11 and 0.15 micrometers. The polychlorobutadiene latex can be any of those commonly available Types such as B. G, W or WRT types. It presents particular difficulties in the known methods Polychlorobutadiene latices to coagulate because of the difficulty in interrupting the once started Coagulation. In the method for coagulation according to the invention However, the polychlorobutadiene coagulates into separate, substantially uniformly shaped and shaped Particles of controlled size.
Das Latex-Koagulationsmittel 61 und überschüssiges anionisches Oberflächenbehandlungsmittel 62 (siehe F.ig. 1) werden kontinuierlich unterhalb des Rührblattes 18 in die turbulente Zone des Koagulationsbehälters eingeführt, und zwar vorzugsweise über einen einzigen Zufluß 63 mittels einer Speisepumpe 17. Das Koagulationsmittel 61 und das anionische Oberflächenbehandlungsmittel 62 können jedoch auch in zwei voneinander getrennten Strömen in die turbulente Zone 40 innerhalb des Koagulationsbehälters eingeführt werden. Wichtig ist, daß das Koagulationsmittel 61 und das zugeführte anionische Oberflächenbehandlungsmittel 62 in der turbulentenThe latex coagulant 61 and excess anionic surfactant 62 (see Fig. 1) are added continuously introduced below the stirring blade 18 into the turbulent zone of the coagulation tank, namely preferably via a single inlet 63 by means of a feed pump 17. The coagulant 61 and the anionic However, surface treatment agents 62 can also enter the turbulent zone in two separate flows 40 are introduced within the coagulation container. It is important that the coagulant 61 and the supplied anionic surface treatment agents 62 in the turbulent
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Zone 40 mit dem Latex 60 in inniger Berührung und Mischung sind.Zone 40 with the latex 60 are in intimate contact and mixing.
Das Koagulationsmittel 61 kann jeder Stoff sein, das Latex aufbricht oder destabilisiert und die einzelnen Latexteilchen in größere Teilchen 65 koaguliert (siehe Fig. 1). Der Mechanismus durch welchen die verschiedenen Latex-Koagulationsmittel das Latex koagulieren ist dem Fachmann ebenso wie die große Anzahl der zur Koagulierung der verschiedenen Latices verfügbaren Koagulationsmittel bekannt und brauchen im Detail hier nicht wiederholt zu werden. Es genügt die Feststellung, daß übliche Latex-Koagulationsmittel Elektrolyten und ionisierbare Substanzen wie beispielsweise anorganische Säuren, Basen und Salze beinhalten. Beispielsweise Salze der Alkali- und Erdalkalimetalle (wie Natrium, Kalium, Lithium, Kalzium, Magnesium, Barium), Aluminium, Eisen, Silber, Nickel, Kobalt, Titan und ähnliche Latex-Koagulationsmittel. Halogen- und Sulfatsalze dieser Metalle werden stark verwendet. Salze von polyval^enten metallischen Kationen sind besonders bevorzugt. Die Salze ionisieren in der Latex und neutralisieren die Charge der Latexemulgatoren.Dies bricht oder entstabilisiert die Emulsion indem die einzelnen Latexteilchen zusammenwachsen können. Abhängig von Faktoren wie z. B. der Grad der Stabilität des Latex können starke oder schwache Elektrolyten verwendet werden. Andere Faktoren, wie beispielsweise die Temperatur des Latex, können ebenso die Wahl des Koagulationsmittels beeinflußen.The coagulant 61 can be any material, the latex breaks up or destabilizes and the individual latex particles coagulate into larger particles 65 (see FIG. 1). The mechanism by which the various latex coagulants coagulate the latex is well known to those skilled in the art as well as the large number of coagulants available for coagulating the various latices are known and need not to be repeated here in detail. Suffice it to say that common latex coagulants are electrolytes and ionizable substances such as inorganic acids, bases and salts. For example Salts of alkali and alkaline earth metals (such as sodium, potassium, lithium, calcium, magnesium, barium), aluminum, Iron, silver, nickel, cobalt, titanium and similar latex coagulants. Halogen and sulfate salts of these metals are heavily used. Salts of polyvalent metallic cations are particularly preferred. The salts ionize in the latex and neutralize the batch of latex emulsifiers. This breaks or destabilizes the emulsion by allowing the individual latex particles to grow together. Depending on factors such as B. the degree of stability of the latex, strong or weak electrolytes can be used will. Other factors, such as the temperature of the latex, can also influence the choice of coagulant influence.
Obwohl vorzugsweise nur ein einziges Koagulationsmittel verwendet wird, können mit dem Latex ein oder mehrere Koagulationsmittel vermischt v/erden. Magnesiumsulfat, Aluminiumsulfat, Bariumchlorid oder andere Salze mit geringer elektrischer Leitfähigkeit werden als KoagulationsmittelAlthough only a single coagulant is preferably used, one or more can be used with the latex Coagulant mixed v / ground. Magnesium sulfate, aluminum sulfate, barium chloride or other salts with less electrical conductivity are used as coagulants
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bevorzugt verwendet und zwar insbesondere im Fall eines Polychlorbutadien-Latex, da Polychlorbutadien sehr häufig als elektrisches Isoliermittel verwendet wird. Da etwas restliches Koagulationsmittel, beispielsweise ungefähr 10 bis 50 ppm normalerweise im polymeren Endprodukt verbleiben, haben Stoffe wie Magnesiumsulfat, Aluminiumsulfat und Bariumchlorid den Vorteil weniger elektrizitätsleitend zu sein, als einige der anderen üblichen Koagulationsmittel wie beispielsweise Natriumchlorid.preferably used, especially in the case of a polychlorobutadiene latex, since polychlorobutadiene is very common is used as an electrical insulating means. As some residual coagulant, for example approximately 10 to 50 ppm normally remain in the polymer end product, have substances such as magnesium sulfate, aluminum sulfate and barium chloride have the advantage of being less conductive than some of the other common coagulants such as sodium chloride.
Die Menge des verwendeten Koagulationsmittels kann von einer Anzahl von Faktoren abhängen, wobei dafür der Hauptfaktor die Temperatur des Latexxist. Beispielsweise erfordern geringere Latextemperaturen im allgemeinen geringere Beträge an Koagulationsmittel-und umgekehrt, da bei den niedrigeren Temperaturen die Oberflächenspannung verringert ist. Polymere Latices v/erden bei Temperaturen von ungefähr 0 C bis 100 C koaguliert und zwar vorzugsweise im Bereich der Umgebungstemperatur von ungefähr 15,5° C bis 37,8 C.The amount of coagulant used can depend on a number of factors, the main factor being the temperature of the latexxist. For example, lower latex temperatures generally require lower amounts of coagulant and vice versa, since the surface tension is reduced at the lower temperatures is. Polymeric latices ground at temperatures around 0 C to 100 C, preferably in the range of the ambient temperature of approximately 15.5 ° C to 37.8 C.
Das Koagulationsmittel 61 wird vorzugsweise in Form einer wässrigen Lösung mit normalerweise ungefähr 1 bis 10 Gewichtsprozent und bevorzugt ungefähr 4 bis 6 Gewichtsprozent Koagulationsmittel in die turbulente Zone 40 eingeführt. Das Koagulationsmittel wird darstellungsweise in den Koagulationsbehälter in einem Betrag von ungefähr 9,08 g bis 227 g und bevorzugt ungefähr 22,7 g bis 113,5 g pro 454 g Latex-Festteilchen auf Trockenbasis eingeführt. Es muß genügend Koagulationsmittel zugeführt werden, um zumindest die Koagulierung des Latex einzuleiten. Überschüssiges Koagulationsmittel kann verwendet werden, was aber aus ökonomischen Gründen und zur besseren Kontrolle der Koagulation normalerweise vermieden wird. Beispielsweise haben ungefähr 36,32 bis 81,72 g Aluminiumsulfat oder Magnesiumsulfat pro 454 gThe coagulant 61 is preferably in the form of an aqueous solution, usually about 1 to 10 percent by weight and preferably about 4 to 6 weight percent coagulant is introduced into the turbulent zone 40. The coagulant is shown in the coagulation container in an amount of approximately 9.08 g to 227 grams, and preferably about 22.7 grams to 113.5 grams, per 454 grams of solid latex particles on a dry basis. It must sufficient coagulant are supplied to at least initiate coagulation of the latex. Excess coagulant can be used, but usually for economic reasons and to better control coagulation is avoided. For example, have about 36.32 to 81.72 grams of aluminum sulfate or magnesium sulfate per 454 grams
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polymerer Festkörper eine zufriedenstellende Koagulation von Polychlorbutadien-Latices bewirkt.polymeric solid causes a satisfactory coagulation of polychlorobutadiene latices.
Das anionische Oberflächenbehandlungsmittel 62 ist ein wohlüberlegter Zusatz in den Koagulationsbehälter 16 und zwar über das hinaus, was normalerweise im polymeren Latex 60 vorhanden sein kann. Dieses überschüssige anionische Oberflächenbehandlungsmittel ist notwendig, um eine unrichtige Agglomeration der koagulierten polymeren Teilchen 65 in Klumpen, große Kugeln oder ähnliches zu verhindern, die die Geräte verstopfen und eine schwierige Waschung, Trocknung und Handhabung bewirkten . Es hat sich herausgestellt, daß unter den zahlreichen verfügbaren Oberflächenbehandlungsmitteln nur die anionische Familie der Oberflächenbehandlungsmittel die ist, die eine zufriedenstellende Steuerung des Teilchenwachstumes bedingt.The anionic surface treating agent 62 is a thoughtful addition to the coagulation tank 16 beyond what is normally found in the polymer Latex 60 may be present. This excess anionic surface treatment agent is necessary incorrect agglomeration of the coagulated polymeric particles 65 into lumps, large spheres, or the like prevent clogging of equipment and making washing, drying and handling difficult. It has found that among the numerous surface treatment agents available only the anionic family of surface treatment agents is the one that is satisfactory Particle growth control is conditional.
Das überschüssige anionische Oberflächenbehandlungsmittel wird vorzugsweise vor der Einführung in die turbulente Zone 40 des Koagulationsbehälters mit dem Koagulationsmittel gemischt (Fig. 1). Das überschüssige Oberflächenbehandlungsmittel könnte als separater Strom in die Zone 40 oder bevor das Latex in den Koagulationsbehälter eingeführt wird dem Latex 60 zugeführt werden, vorausgesetzt es beeinflußt nicht gegenteilig die Stabilität des Latex.The excess anionic surfactant is preferably used with the coagulant prior to introduction into the turbulent zone 40 of the coagulation vessel mixed (Fig. 1). The excess surface treating agent could flow as a separate stream into zone 40 or before the latex introduced into the coagulation tank will be fed to the latex 60 provided it is affected not contrary to the stability of the latex.
Ein wie hierin verwendetes anionisches Oberflächenbehandlungs-.mittel ist jede Verbindung, die gewöhnlich zumindest teilweise organischer Natur ist und innerhalb desselben Moleküls zwei ungleichartige Strukturgruppen enthält - eine wasserlösliche oder hydrophile Gruppe und eine wasserunlösliche oder Hypro— phobe Gruppe, und dessen wasserlösliche Gruppe eine polare Gruppe ist, die in wässrigen Lösungen oder Dispersionen negativ geladen ist.An anionic surface treating agent as used herein is any compound that is usually at least partially organic in nature and within the same molecule two Contains dissimilar structural groups - a water-soluble or hydrophilic group and a water-insoluble or hypo- phobic group, and whose water-soluble group is a polar group that is negative in aqueous solutions or dispersions is loaded.
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Der besondere Typ des verwendeten anionischen Oberflächenbehandlung: mittels ist allgemein ohne kritische Bedeutung. Die vier hauptsächlichen Unterklassen der anionischen Oberflächenbehandlungsfamilie, die alle in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind jene, bei denen die polare Gruppe Carboxylat-, Sulfonat-, Sulfat- oder Phosphatester ist.The particular type of anionic surface treatment used: means is generally of no critical importance. The four major subclasses of the anionic surface treatment family, all of which are useful in the present invention are those in which the polar group Is carboxylate, sulfonate, sulfate or phosphate ester.
Die Carboxylate haben die allgemeine Formel, (RCOO)-M+, in der R normalerweise eine C„ bis C_. Alkylgruppe und M ein metallisches oder Aminion wie beispielsweise Na+1, K+1, Mg+2, Ca+2, Ba+2, Fe+2, Al+3, ist und zwar vorzugsweise ein monovalentes Ion. Die angegebenen Carboxylate beinhalten Materialien wie N-Acyl-Sarcosinate und acylierte (acylated) Proteinhydrolysate.The carboxylates have the general formula, (RCOO) - M + , in which R is usually a C "to C_. Alkyl group and M is a metallic or amine ion such as Na +1 , K +1 , Mg +2 , Ca +2 , Ba +2 , Fe +2 , Al +3 , and preferably a monovalent ion. The carboxylates given include materials such as N-acyl sarcosinates and acylated protein hydrolysates.
Die Sulfonate besitzen im allgemeinen die Formel RSO-Na, wobei R normalerweise eine Kohlenwasserstoffgruppe wie beispielsweise eine Alkyl- oder alkylarylene Gruppe (alkylarylene group) in einem Molekulargewichtsbereich im Oberflächenbehandlungsmittel von beispielsweise Cg bis C-,. ist. Die Sulfonate beinhalten Alkylbenzolsulfonate, Erdöl-Sulfonate, Sulfosuccinate (sulfosuccinates) und Naphthalensulfonate. Das Natriumsalz des linearen Dodecylbenzolsulfonates ist ein übliches anionisches sulfonatisches Oberflächenbehandlungsmittel.The sulfonates generally have the formula RSO-Na, where R is normally a hydrocarbon group such as an alkyl or alkylarylene group in a molecular weight range in the surface treatment agent of, for example, C g to C-. is. The sulfonates include alkyl benzene sulfonates, petroleum sulfonates, sulfosuccinates, and naphthalene sulfonates. The sodium salt of linear dodecylbenzenesulfonate is a common anionic sulfonatic surfactant.
Die Sulfate sind wahrscheinlich die am meisten verwendeten anionischen Oberflächenbehandlungsmittel und besitzen die allgemeine Formel ROSO-M, wobei R eine Alkyl- oder alkylarylene Gruppe im Molekulargewichtsbereich des Oberflächenbehandlungsmittels und M ein wie oben für die Carboxylate definiertes Ion ist. Die dargestellten Sulfate beinhalten sulfatisierte natürliche Fette und Öle, sulfati— sierte Ölsäure, sulfatisierte alkanole Amine, sulfatisierte Ester, sulfatisierte Polyäthylenoxid Alkylphenole und Alkylpolyäthylenoxid-Sulfate. Natriumlaurinalsulfat ist ein gemeinsames Glied der Familie und ein zur VerwendungThe sulfates are probably the most widely used anionic surfactants and possess the general formula ROSO-M, where R is an alkyl or alkylarylene group in the molecular weight range of the surface treatment agent and M is an ion as defined above for the carboxylates. The sulfates shown include sulfated natural fats and oils, sulfated oleic acid, sulfated alkanols, amines, sulfated Esters, sulfated polyethylene oxide, alkylphenols and alkyl polyethylene oxide sulfates. Is sodium laurine sulfate a common member of the family and one to use
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in der Erfindung bevorzugtes anionisches Oberflächenbehandlungsmittel. preferred anionic surface treatment agent in the invention.
Die Phosphatester beinhalten solche Materialien wie Alkylorthophosphate, Alkylpolyphosphate und äthoxylierte Phosphatester.The phosphate esters include such materials as alkyl orthophosphates, Alkyl polyphosphates and ethoxylated phosphate esters.
Zusätzliche anionische Oberflächenbehandlungsmittel, die zur Verwendung als Oberflächenbehandlungsmittel 62 geeignet sind, finden sich im Detail in Veröffentlichungen wie dem "Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology", 2. Ausgabe, Band 19, Seiten 512 bis 531, Intersience (1969); "Surface Active Agents", A.M. Schwarz, et al., Seiten 25 bis 148, Intersience (1949) und "Surface Active Agents and Detergents", Band II, A. M. Schwarz, et al., Seiten 25 bis 102, Intersience (1958), wobei die Veröffentlichungen durch den Bezug hierin eingegliedertwurden.Additional anionic surface treatment agents used for Use as surface treatment agents 62 are suitable, can be found in detail in publications such as "Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology ", 2nd Edition, Volume 19, pages 512 to 531, Intersience (1969);" Surface Active Agents ", AT THE. Schwarz, et al., Pages 25 to 148, Intersience (1949) and "Surface Active Agents and Detergents", Volume II, A. M. Schwarz, et al., pp. 25-102, Intersience (1958), publications incorporated herein by reference.
Der Betrag an anionischem Oberflächenbehandlungsmittel kann sehr breit variieren und hängt von Faktoren ab, wie der Art des eingegebenen Latex und der Größe und Art der gewünschten koagulierten Teilchen 65. Wenn zu wenig Oberfächenbehandlungsmittel verwendet wird, können die koagulierten Teilchen übermäßig groß werden. Wenn zuviel Oberflächenbehandlungsmittel verwendet wird, können die koagulierten Teilchen nicht nur zu klein sein, sondern kann das Oberflächenbehandlungsmittel das koagulierte Polymer unsachgemäß kontaminieren. Wie oben ausgeführt wurde, sind niedrige Verschmutzungsgrade beim Endpolymer bei vielen Anwendungen unwichtig und es werden deswegen normalerweise nicht mehr Zusätze als notwendig bei der Koagulation verwendet. Genügend Überschuß an anionischem Oberflächenbehandlungsmittel 62 und über das hinaus, das normalerweise im Latex 60 vorhanden ist, wird in die turbulente Zone 40 eingeführt, um ungefähr 9,08 bis 90,8 g und bevorzugt ungefähr 18,16 bis 45,4 g pro 454 g Latexfestkörper auf Trockenbasis zu schaffen. Das Oberflächenbehandlungsmittel wird vorzugsweise als eine wässrige Lösung mit The amount of anionic surfactant can vary very widely and depends on factors such as the type of latex entered and the size and type of desired coagulated particles 65. If too little surface treatment agent is used, the coagulated particles may become excessively large. If too much surface treatment agent is used, the coagulated particles may not only be too small, but may be the surface treatment agent is the coagulated polymer contaminate improperly. As pointed out above, low levels of soiling in the final polymer are common to many Applications are unimportant and therefore normally no more additives than necessary for coagulation are used. Sufficient excess of anionic surfactant 62 and over and above that normally present in latex 60 is introduced into turbulent zone 40 at about 9.08 to 90.8 grams and preferably to provide approximately 18.16 to 45.4 grams per 454 grams of latex solids on a dry basis. The surface treatment agent is preferably used as an aqueous solution
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ungefähr 1 bis 5 % und bevorzugt ungefähr 1 bis 3 % Oberflächenbehandlungsmittel zugeführt.about 1 to 5 % and preferably about 1 to 3% surface treatment agent is added.
In der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungs—
form sind das Koagulationsmittel 61 und überschüssiges
anionisches Oberflächenmittel 62 im Wasser gelöst und
es wird dann die entstehende wässrige Lösung 63, die beide Zusätze enthält, in die turbulente Zone 40 des Koagulationsbehälters eingeführt. Die Lösung 63 wird der Zone 40 unter
stabilen Arbeitsbedingungen bei einem Volumenbetrag von
ungefähr 5 bis 12 und bevorzugt ungefähr 5 bis 10 mal dem
Betrag an eingegebenem Latex 60 zugeführt. Dies sichert
die Erzeugung des Wirbels 24, der eine wirksame Arbeitsweise des Koagulationsbehälters auf einer fortlaufenden
Basis erlaubt. Wenn das Verhältnis unter ungefähr 5 sinkt, könnte der Brei 66 in einigen Fällen mit koagulierten Festteilen
überladen v/erden, was möglicherweise Probleme wie die Zerstörung des Wirbels, Verlust der hohen Turbulenz in der
Zone 40 und Überlastung des Rührantriebsmotores 19 hervorruft. Wird ein Verhältnis über 12 benutzt, könnte der Prozeß
zufriedenstellend durchgeführt werden, würde aber wegen des zugenommenen Betrags an zu verarbeitendem Material zu
einer geringeren Effektivität tendieren. Die verschiedenen anderen und"oben bereits besprochenen Verfahrens- und
Apparateparameter, wie Rührblattgeschwindigkeit, Blattend— geschwindigkeiten, Blattdurchmesser, Zwischenraum zwischen
Rührblatt und Wänden des Koagulationsbehälters, Eingabestelle des Latex, des Koaguliermittels und anionischen
Oberflächenbehandlungsmittels, Haltezeiten, Dimensionierung und Gestaltung der Zone 40 usw. sind im wesentlichen die selben,
wie sie in Verbindung mit der Blutkoagulierung oben beschrieben wurden.In the preferred embodiment shown in FIG.
form are the coagulant 61 and excess
anionic surfactant 62 dissolved in water and
the resulting aqueous solution 63, which contains both additives, is then introduced into the turbulent zone 40 of the coagulation container. The solution 63 is the zone 40 under stable working conditions at a volume amount of
about 5 to 12, and preferably about 5 to 10 times that
Amount of entered latex 60 supplied. This secures
the generation of the vortex 24, the effective operation of the coagulation tank on a continuous
Base allowed. If the ratio falls below about 5, the slurry 66 could in some cases become overloaded with coagulated solids, possibly causing problems such as the destruction of the vortex, loss of the high turbulence in zone 40 and overloading of the agitator drive motor 19. If a ratio greater than 12 is used, the process could be performed satisfactorily, but would increase because of the increased amount of material to be processed
tend to be less effective. The various other and "procedural and
Apparatus parameters, such as stirring blade speed, blade end speed, blade diameter, space between stirring blade and walls of the coagulation container, point of introduction of the latex, the coagulant and anionic
Surface treatment agents, hold times, dimensioning and design of zone 40, etc. are essentially the same as described above in connection with blood coagulation.
Der größere Teil des Latex 60 ist Koaguliermittel 61 undThe greater part of the latex 60 is coagulant 61 and
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das anionische Oberflächenbehandlungsmittel 62 wird in die örtliche turbulente Zone 40 an der Spitze des Rührblattes.18 eingeführt, wo sie sich gründlich unter hochdiffundierenden Stoffübergangsraten vermischen, so daß im wesentlichen sofort die Koagulation und Agglomeration der Latexteilchen stattfindet und nicht weiter während der nachfolgenden Verarbeitung oder Handhabung des Latex vorangetrieben werden braucht. Die Größe der koagulierten Polymerteilchen 65 im durch den Überlauf 23 abgezogenen Brei 66 kann wie gewünscht durch Variierung der Geschwindigkeit des Blattes 18 gesteuert werden. Die Teilchen 65 sind im allgemeinen von kugelförmiger Gestalt und weisen einen durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 1,59 bis 4,77 mm auf.the anionic surface treatment agent 62 is used in the local turbulent zone 40 is introduced at the tip of the stirring blade 18, where it is thoroughly diffusing under Mix mass transfer rates so that coagulation and agglomeration occur essentially immediately of the latex particles takes place and not further during subsequent processing or handling of the latex needs to be driven forward. The size of the coagulated polymer particles 65 in the withdrawn through the overflow 23 Slurry 66 can be controlled by varying the speed of sheet 18 as desired. The particles 65 are in are generally spherical in shape and have an average diameter of about 1.59 to 4.77 mm.
Der entstandene Brei 66, der vom Koagulationsbehälter 16 abgezogen wurde, wird dann einem gewöhnlichen Wasch- und Siebvorgang 68 unterworfen, um Verschmutzungen aus den Teilchen 65 herauszuwaschen und den Brei oder Schlamm und die Waschflüssigkeit 69 von den gewaschenen polymeren Festteilen 70 zu trennen. Diese Festkörper werden dann einem konventionellen Trocknungsgerät 71 zur Gewinnung der polymeren Endprodukte 72 zugeführt.The resulting slurry 66, which has been drawn off from the coagulation container 16, is then used in an ordinary washing and washing machine Sifting process 68 subjected to wash contaminants from the particles 65 and the pulp or sludge and the Wash liquid 69 from the washed polymeric solids 70 to separate. These solids are then passed to a conventional drying device 71 for recovery of the polymeric end products 72 supplied.
Das Vermögen, die Teilchengröße der polymeren Teilchen im Brei 66 zu steuern, erleichtert sehr stark die Handhabung und den Transport des Breis, vermindert die Verschmutzung im Koagulationsbehälter und erleichtert damit stark den Waschvorgang, die Trennung, Trocknung und andere Verfahrensschritte nach dem Koagulationsbehälter. Die Teile des Polymers enthalten beispielsweise keine unerwünschten Kerne von abgeschlossenem unkoaguliertem Latex und sind leichter gleichförmig zu waschen und zu trocknen. Wie es dem Fachmann bekannt ist, sind dies bedeutende Vorteile, besonders im Fall der notorisch schwer handhabbaren Latices, wie bei-The ability to control the particle size of the polymeric particles in the slurry 66 greatly facilitates handling and the transport of the pulp, reduces the contamination in the coagulation container and thus greatly facilitates the Washing process, separation, drying and other process steps after the coagulation tank. The parts of the polymer for example, do not contain undesirable cores of sealed uncoagulated latex and are more easily uniform wash and dry. As is known to those skilled in the art, these are significant advantages, particularly in the Case of the notoriously difficult to handle latices, such as
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spielsweise Polychlorbutadien-Latices.for example polychlorobutadiene latices.
Nachfolgend wird die Wiedergewinnung des Polymers von der Lösung beschrieben. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird die Polymerlösung 80 in die turbulente Zone 40 des Koagulationsbehälters unterhalb des Rührblattes 18 eingeführt. Ein Desolventisiermittel, vorzugsweise Dampf 21, wird in ähnlicher Weise zur Zone 40 gegeben, wo ein wirksamer Wärme- und Stoffübergang zwischen der Lösung 80 und dem Dampf 21 stattfindet. Dies läßt das Lösungsmittel 82 verdunsten, das dann durch ein Dampfabzugsverfahren dem Kessel entzogen wird. Das abgezogene verdunstete Lösungsmittel kann kondensiert und dem Prozeß, wenn gewünscht, als aufbereitetes Lösungsmittel für die Aufbereitung der Polymerlösung 80 wieder zugeführt werden.The recovery of the polymer from the solution is described below. As can be seen from Fig. 2, the polymer solution 80 is introduced into the turbulent zone 40 of the coagulation tank below the stirring blade 18. A Desolventant, preferably steam 21, is added in similarly given to zone 40, where an effective heat and mass transfer between the solution 80 and the Steam 21 takes place. This allows the solvent 82 to evaporate which is then vaporized to the kettle is withdrawn. The evaporated solvent withdrawn can be condensed and returned to the process as recycled if desired Solvent for the preparation of the polymer solution 80 are fed back.
Das in der Lösung 80 gelöste Polymer ist vorzugsweise jedes Polymer, welches durch ein Polymerisationsverfahren einer Lösung bereitet werden kann, wobei das Lösungsmittel 82 der Lösung jedes Material ist, in dem das Monomer oder die Monomere und das entstehende Polymer und andere Bestandteile des Reaktionsgemisches löslich sind. Unter den gebräuchlicheren Polymerlösungen, die nach Maßgabe der Erfindung behandelt werden, sind jene des Polyäthylens, Äthylen-Propylen Copolymer,Polyisopren,Polybutadien, natürlicher Balate-Kautschuk, Styrol-ButadienKautschuk (SBR) und verschiedene Arten sron C'opolymeren. SBR ist eine bevorzugte Polymerlösung.The polymer dissolved in the solution 80 is preferably any polymer which is produced by a polymerization process Solution can be prepared, the solvent 82 of the solution being any material in which the monomer or the monomers and the resulting polymer and other components of the reaction mixture are soluble. Under the More common polymer solutions which are treated according to the invention are those of polyethylene, Ethylene-propylene copolymer, polyisoprene, polybutadiene, more natural Balate rubber, styrene butadiene rubber (SBR) and various types of sron C'opolymers. SBR is a preferred one Polymer solution.
Die Lösung 80 kann natürlich durch andere Mittel als einer Lösungspolymerisation bereitet werden, beispielsweise durch Lösung der polymeren Festteile in einem geeignetem Lösungsmittel. Es wird jedoch angenommen, daß die Hauptanwendung der Erfindung in der Verarbeitung eines ReaktionsproduktsThe solution 80 can of course be prepared by means other than solution polymerization, for example, by Solution of the polymeric solids in a suitable solvent. However, it is believed that the main application of the invention in the processing of a reaction product
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einer Lösungspolymerisation besteht. Normalerweise wird die Lösung 80 in Übereinstimmung mit konventionellen Verfahren behandelt, um den Polymerisationskatalysator und unreagiertes Monomer vor Ausführung des Desolventisierverfahrens der Erfindung zu entfernen. Die Lösungsmittel in der Lösung 80 sind normalerweise organische Flüssigkeiten, die sich mit Wasser im wesentlichen nicht vermischen und beispielsweise verschiedene Alkyl-Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Isoctan (isoctane), Decan und andere über 6 oder mehr Carbonatome enthaltende sowie verschiedene Arten aromatischer und anderer bekannter Lösungmittel für Polymere, beispielsweise Toluol, Cyclohexan und die verschiedenen Xylole.a solution polymerization. Usually the solution 80 is made in accordance with conventional procedures treated to remove the polymerization catalyst and unreacted monomer prior to performing the desolventization process of the invention to remove. The solvents in solution 80 are usually organic liquids, which do not essentially mix with water and, for example, various alkyl hydrocarbons such as hexane, isoctane (isoctane), decane and others containing more than 6 or more carbon atoms as well as various Types of aromatic and other known solvents for polymers, for example, toluene, cyclohexane, and the various Xylenes.
Die Konzentration des Polymers in der Lösung kann sehr weit variieren und hängt davon ab wie die Lösung zubereitet wurde, von der Art des Polymers und des besonderen verwendeten Lösungsmittels. Die Lösung 80 enthält ungefähr 1 bis 50 % und bevorzugt ungefähr 2 bis 20 % gelöstes Polymer.The concentration of the polymer in the solution can vary widely and depends on how the solution was prepared, the type of polymer and the particular solvent used. Solution 80 contains about 1 to 50 %, and preferably about 2 to 20 %, of dissolved polymer.
Obwohl Dampf ein bevorzugtes Desolventisierungsmittel ist, könnte auch jede Flüssigkeit oder jedes Gas verwendet werden, das in die Lösung 80 genügend thermische Energie zur Verdunstung des in der Lösung 80 enthaltenden Lösungsmittels einbringen kann, vorausgesetzt, daß es in seiner flüssigen Form kein Lösungsmittel für das Polymer und auch sonst nicht kompatibel mit dem Polymer war. Das bevorzugte Desolventisierungsmittel ist ein Gas oder ein Dampf, das im Koagulationsbehälter kondensieren wird, um eine Flüssigkeit zu bilden, die im wesentlichen mit dem Lösungsmittel in der Lösung 80 unmischbar ist.Although steam is a preferred desolventant, any liquid or gas could be used that in the solution 80 sufficient thermal energy to evaporate the solvent contained in the solution 80 can introduce, provided that in its liquid form there is no solvent for the polymer or otherwise was compatible with the polymer. The preferred desolventant is a gas or vapor that is present in the coagulation tank will condense to form a liquid that is substantially immiscible with the solvent in solution 80 is.
Da sich das Desolventisierungsmittel und die Polymerlösung in der turbulenten Zone 40 vermischen, gibt es dort einenAs the desolventant and the polymer solution mix in the turbulent zone 40, there is one there
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sehr guten Stoff— und Wärmeübergang zwischen den beiden Strömen, v/elcher im wesentlichen sofort das Lösungsmittel verdampfen läßt und das gelöste Polymer aus der Lösung in Form getrennter Teilchen 86 bringt, deren Größe durch die Drehgeschwindigkeit des Blattes 18 gesteuert wird. Dies erzeugt einen Brei 88 aus polymeren Teilchen 86, der dann vom Koagulationsbehälter abgezogen wird und in der gleichen Weise wie der Polymer-Brei 66 in Fig. 1 verarbeitet wird, um ein gewaschenes und getrocknetes polymeres Endprodukt 90 zu erzeugen. Der Brei 88 wird gewaschen und gesiebt 92, um Verschmutzungen aus den polymeren Teilchen 86 herauszuwaschen und den Brei und die Waschflüssigkeit 93 von den gewaschenen polymeren Festteilchen 94 zu trennen, die dann zur Trocknungsvorrichtung 95 gegeben werden, um das polymere Endprodukt 90 herzustellen.very good mass and heat transfer between the two streams, v / which allows the solvent to evaporate essentially immediately and the dissolved polymer out of solution in Forms separate particles 86, the size of which is controlled by the speed of rotation of the blade 18. This creates a slurry 88 of polymeric particles 86 which is then withdrawn from the coagulation container and in the same manner how the polymer slurry 66 in FIG. 1 is processed to give a washed and dried final polymer product 90 produce. The slurry 88 is washed and sieved 92 to wash contaminants from the polymeric particles 86 and to separate the slurry and washing liquid 93 from the washed solid polymer particles 94, which then can be added to dryer 95 to produce final polymeric product 90.
Die verschiedenen besprochenen Verfahrens- und Apparateparameter, wie die Rührblattgeschwindigkeit , Blattendengeschwindigkeiten, Blattdurchmesser, Zwischenraum zwischen Rührblatt und den Wänden des Koagulationsbehälters, Stellen der Eingabe der polymeren Lösung und des Desolventisierungsmittels, Halte— zeiten, Temperaturen, Dimensionierungen und Gestaltung der Zone 40 etc. entsprechen im wesentlichen dem oben in Verbindung mit der Koagulation von Blut und polymeren Latices besprochenen.The various process and apparatus parameters discussed, such as the stirring blade speed, blade end speeds, Blade diameter, space between the stirring blade and the walls of the coagulation tank, places of input of the polymer solution and the desolventizing agent, holding times, temperatures, dimensions and design of the Zone 40 etc. are essentially as discussed above in connection with the coagulation of blood and polymeric latices.
Die polymeren Teilchen 86 sind allgemein von der gleichen Konfiguration und besitzen den gleichen Teilchengrößenbereich wie die polymeren Teilchen 65, die in der Latexkoagulation (Fig. 1) erzeugt wurden, und weisen all die vorher in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Latexkoagulierung vorher besprochenen Vorteile auf.The polymeric particles 86 are generally of the same configuration and range of particle sizes like the polymeric particles 65 used in latex coagulation (Fig. 1) and anticipate all of the above in connection with the latex coagulation of the present invention discussed advantages.
Ein prinzipieller Vorteil der Desolventisierung nach Maßgabe der Erfindung ist, daß bedeutend weniger Dampf benötigtA principal advantage of desolventization according to the invention is that significantly less steam is required
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wird, um das Lösungsmittel 82 zu verdampfen und zu entfernen, da der Stoff- und Wärmeübergang zwischen dem Dampf 21 und der polymeren Lösung 80 so wirksam ist. Dies ergibt ein Desolventisierverfahren mit verringertem Energieverbrauch.is to evaporate and remove the solvent 82, since the mass and heat transfer between the Steam 21 and the polymeric solution 80 is so effective. This results in a desolventizing process with reduced Power consumption.
Es kann festgestellt werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine kontinuierliche und im wesentlichen sofortige Koagulierung oder Desolventisierung eines Polymers unter den Bedingungen eines hocheffektiven Stoff- und Wärmeübergangs bedingt, indem das Polymer und das Koagulations- oder Desolventisierungsmittel sorgfältig in eine Örtlich hochturbulente Zone geleitet wird, in der das Polymer in feste Teilchen gesteuerter Größe wächst, um einen pumpfähigen, fließfähigen Brei oder Schlamm von fein verteilten Polymerteilchen zu ergeben, der dann wirksam gewaschen, getrennt und gleichförmig getrocknet werden kann.It can be stated that the inventive The process involves continuous and essentially instantaneous coagulation or desolventization of a polymer the conditions of a highly effective mass and heat transfer due to the polymer and the coagulation or Desolventizing agent is carefully directed into a locally highly turbulent zone in which the polymer is in solid form Particle of controlled size grows to create a pumpable, To give a flowable slurry or slurry of finely divided polymer particles, which is then effectively washed, separated and uniform can be dried.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung.The following examples serve to further illustrate the invention.
In diesem Beispiel wurde ein Polychlorbutadien-Latex im wesentlichen nach Maßgabe des in Fig. 1 dargestellten Verfahrens koaguliert. Der Kessel, in dem die Koagulation durchgeführt wurde, war ein zylindrischer Tank aus rostfreiem Stahl (316 stainless steel) mit einem Innendurchmesser von ungefähr 266,7 mm und besaß eine Höhe von ungefähr 381 mm.In this example, a polychlorobutadiene latex was used in coagulated essentially in accordance with the method shown in FIG. The boiler in which the coagulation was a cylindrical 316 stainless steel tank with an inner diameter of approximately 266.7 mm and was approximately 381 mm in height.
Ein im Handel verfügbares Polychlorbutadien-Latex des Typs WRT mit einem Festkörperbestandteil von ungefähr 35 % und einer durchschnittlichen Teilchengröße vonA commercially available polychlorobutadiene latex of the WRT type having a solids content of about 35 % and an average particle size of
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ungefähr 0,11 bis 0,15 Mikrometer wurde fortwährend in zwei Öffnungen in der Tankwand eingespritzt, die einen Durchmesser von 6,35 mm besaßen und ungefähr 180 voneinander versetzt waren und ungefähr 88,9 mm über dem Boden des Tanks angeordnet waren. Eine Lösung mit ungefähr 5 % gelöstem Magnesiumsulfat-Koagulationsmittel und ungefähr 2,5 % gelöstem Natriumlaurinalsulfat als überschüssiges anionisches Oberflächenbehandlungsmittel wurde fortwährend durch eine Öffnung mit einem Durchmesser von 3,17 mm in den Tankboden eingespritzt, wobei der Mittelpunkt der Öffnung ungefähr 25,4 mm über der Mitte des Tankbodens angeordnet war. Der Hochscher-Rührflügel war ein standardmäßiger Flügel (Cowels) mit eiaem Durchmesser von 91,6 mm, ausgebildet als Hochscher-Flügel mit einem Sägezahnmuster an seinem Rand, der auf einer Anstriebswelle ungefähr 80,9 mm über dem Tankboden angeordnet war. Das Blatt belegte ungefähr 38 % des Durchmessers des Koagulationsbehälters. Diese Blattabmessung sicherte, daß wesentliche Mengen des Latex, Koagulationsmittelsund des überschüssigen anionischen Oberflächenmittels das Verfahren durch Vermeidung des Durch laufs durch die Hochscher-Turbulenzzone an der Spitze des Rührblattes nicht kurzschließen. Der Rührflügel wurde auf eine Drehzahl von über 5000 Umdrehungen pro Minute eingestellt (Spitzengeschwindigkeit von ungefähr 1598,2 m/min) und erzeugte einen Wirbel im Koagulationsbehälter.approximately 0.11 to 0.15 micrometers was continuously injected into two openings in the tank wall that were 6.35 mm in diameter, offset approximately 180 from each other and located approximately 88.9 mm above the bottom of the tank. A solution containing approximately 5 % dissolved magnesium sulfate coagulant and approximately 2.5% dissolved sodium laurine sulfate as excess anionic surfactant was continuously injected into the bottom of the tank through a 3.17 mm diameter opening with the center of the opening approximately 25.4 mm was arranged above the center of the tank bottom. The high shear impeller was a standard 91.6 mm diameter blade (Cowels) formed as a high shear blade with a sawtooth pattern on its edge, mounted on a drive shaft approximately 80.9 mm above the tank bottom. The sheet occupied approximately 38 % of the diameter of the coagulation tank. This blade dimension insured that substantial amounts of the latex, coagulant, and excess anionic surfactant would not short circuit the process by avoiding passage through the high shear turbulence zone at the tip of the stirring blade. The impeller was set to a speed of over 5000 revolutions per minute (top speed of approximately 1598.2 m / min) and generated a vortex in the coagulation tank.
Eine halbkreisförmige Öffnung mit einem Radius von 76,2 mm war an der Spitze der vertikalen Wand des Koagulators ausgebildet, um einen Überlauf des Koagulationsbehälters während des Arbeitsvorganges zu schaffen. An diese Überlauföffnung schloß sich eine geneigte Rinne an, auf der der überfließende Brei aus dem Koagulationsbehälter herausgeführt wurde. Der Brei wurde am Ausgang der Rinne gesammelt, gesiebt und getrocknet. Die koagulierten Latexteilchen hatten eine Größe von ungefähr 1,59 bis 4,77 mm und besaßen eine kugelförmige Gestalt.A semicircular opening with a radius of 76.2 mm was formed at the top of the vertical wall of the coagulator, to create an overflow of the coagulation tank during the working process. At this overflow opening This was followed by an inclined channel on which the overflowing pulp was led out of the coagulation container. Of the Slurry was collected at the exit of the chute, sieved and dried. The coagulated latex particles were one size from about 1.59 to 4.77 mm and were spherical in shape.
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Zu Beginn des Vorganges wurden einige Liter der Lösung, die Magnesiumsulfat und Natriumlaurinalsulfat enthielt, in den Koagulationsbehälter gegeben und der Rührflügel auf die gewünschte Drehzahl eingestellt. Eine zusätzliche Lösung aus Magnesiumsulfat und Natriumlaurinalsulfat wurde dann fortwährend in den Koagulationsbehälter in einer genügenden Menge eingepumpt, um einen Wirbel der Lösung im Koagulationsbehälter aufrecht zu erhalten. Sobald ein stabiler Zustand des Wirbels erreicht war wurde kontinuierlich das Polychlorbutadien—Latex durch zwei Öffnungen mit einem Durchmesser von 88,9 mm über dem Tenkboden in den Koagulationsbehälter eingegeben. Das Latex wurde in den Koagulationsbereich gebracht, d. h., die Hochscher-Turbulenzzone, und zwar in einer Menge von ungefähr 0,946 1 pro Minute. Sobald ein bestimmter Flüssigkeitsstand im Koagulationsbehälter aufgebaut worden ist, beginnt ein Brei der koagulierten Latex-Klumpen in der Magnesiumsulfat-Natriumlaurinalsulfatlösung im Koagulationsbehälter auf die geneigte Rinne überzulaufen. Der Arbeitsvorgang wurde dann unter stabilen Zustandsbedingungen fortgeführt. Die Koagulation wurde dann im wesentlichen bei Umgebungstemperaturen durchgeführt.At the beginning of the process, a few liters of the solution, which contained magnesium sulfate and sodium laurine sulfate, placed in the coagulation tank and set the agitator blade to the desired speed. An additional Solution of magnesium sulfate and sodium laurine sulfate was then continuously poured into the coagulation tank in a sufficient amount Amount pumped in to maintain a vortex of the solution in the coagulation tank. Once a A stable state of the vortex was reached, the polychlorobutadiene latex was continuously fed through two openings with one Entered a diameter of 88.9 mm above the bottom of the coagulation container. The latex was in the coagulation area brought, d. i.e., the high shear turbulence zone, at an amount of about 0.946 liters per minute. Once a If a certain liquid level has been built up in the coagulation container, a slurry of the coagulated begins Lumps of latex in the magnesium sulfate-sodium laurine sulfate solution to overflow onto the inclined channel in the coagulation tank. The operation was then carried out under steady state conditions continued. Coagulation was then carried out at essentially ambient temperatures.
In diesem Beispiel wurde eine Lösung aus Styrol-Butadienkautschuk (SBR) in einem leichtflüchtigen, im wesentlichen mit Wasser unmischbaren organischen Lösungsmittel nach Maßgabe des in Fig. 2 dargestellten Verfahrens desolventisiert. Der Kessel, in dem die Desolventisierung durchgeführt wurde, war der gleiche zylindrische Tank aus rostfreiem Stahl, wie in Beispiel 1, der zur Ventilierung und Entfernung des verdampften Lösungsmittels abgeändert wurde. Der Hochscher-Rührflügel war der gleiche, wie im vorhergehenden Beispiel besprochene Flügel (Cowels) mit einem Durchmesser von 91,6 mm,In this example, a solution of styrene-butadiene rubber (SBR) in a volatile, essentially with Water-immiscible organic solvent is desolventized in accordance with the method shown in FIG. The kettle in which the desolventization was carried out was the same cylindrical stainless steel tank as in Example 1 which was modified to ventilate and remove the evaporated solvent. The high shear impeller was the same as discussed in the previous example (Cowels) with a diameter of 91.6 mm,
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der 88,9 mm über dem Tankboden angeordnet war.which was 88.9 mm above the tank bottom.
Um das Verfahren auszulösen, wurde der Tank mit Wasser gefüllt und fortwährend Dampf in das Wasser, wie in Beispiel 1, gegeben bis die Wassertemperatur ungefähr 93,5° C bis 96,0 C betrug. An diesem Punkt wurde der Hochscher-Rührflügel gestartet und auf eine Drehzahl von über 5000 Umdrehungen pro Minute gestellt, um einen Wirbel im Tank zu erzeugen, der den Überlauf eines Teiles des Inhalts in die Rinne bewirkt.To trigger the procedure, the tank was filled with water and steam was continuously poured into the water, as in example 1, given until the water temperature was approximately 93.5 ° C to 96.0 ° C. At this point the high shear impeller became started and set to a speed of over 5000 revolutions per minute to create a vortex in the tank to produce, which causes the overflow of part of the content into the gutter.
Die SBR-Lösung wurde dann fortwährend in die turbulente Zone an der Spitze des Rührflügels durch zwei Öffnungen (Durchmesser 6,35 mm) in der Tankwand eingeführt, die in einem Betrag von ungefähr 180° voneinander versetzt waren und ungefähr auf der gleichen Höhe wie der Rührflügel angeordnet waren. Wenn einmal die Desolventisierung angefangen hat, was sich durch das Auftauchen von geeignet großen (1,59 bis 4,77 mm Durchmesser) und im allgemeinen kugelförmigen Teilchen des SBR im überfließenden Brei zeigt, wird die Geschwindigkeit der Speisepumpe für die SBR-Lösung allmählich gesteigert bis sich die Temperatur des Tankinhalts bei ungefähr 93,5° C bis 96° C stabilisiert hat. An diesem Punkt ist der stabile Arbeitszustand erreicht, bei dem die SBR-Teilchen kontinuierlich vom Tank abgezogen werden.The SBR solution was then continuously fed into the turbulent zone at the tip of the impeller through two openings (Diameter 6.35 mm) inserted into the tank wall, which were offset from each other by an amount of approximately 180 ° and were arranged approximately at the same level as the impeller. Once the desolventization started has, as evidenced by the emergence of suitably large (1.59 to 4.77 mm in diameter) and generally spherical Particles of SBR in the overflowing slurry will indicate the speed of the feed pump for the SBR solution gradually increased until the temperature of the tank contents stabilizes at approximately 93.5 ° C to 96 ° C Has. At this point the stable working condition is reached, in which the SBR particles are continuously withdrawn from the tank will.
- Patentansprüche -- patent claims -
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OGA | New person/name/address of the applicant | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |