DE2935310A1

DE2935310A1 - Verfahren zur rueckgewinnung von nicht umgesetzten vinylchloridmonomerem aus einer waessrigen polymerisataufschlaemmung

Info

Publication number: DE2935310A1
Application number: DE19792935310
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Maruyama; Yasuhide Nishina; Yoshitaka Okuno; Norinobu Wada
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1978-08-31
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1980-03-13
Also published as: GB2028836B; NL7906512A; GB2028836A; FR2434825B1; FR2434825A1; JPS616843B2; JPS5534243A

Description

Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Tokyo /Japan

Verfahren zur Rückgewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus einer wässrigen Polymerisataufschlämmung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abtrennung und Rückgewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus einer wässrigen Polymerisataufschlämmung aus mittels Suspensionspolymerisation erhaltenem Polyvinylchlorid.

Polyvinylchloridharze werden bekanntlich mittels Suspensionspolymerisation eines Vinylchloridmonomeren oder eines Mono-

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mergemisches, das hauptsächlich aus einem Vinylchlorid in einem wässrigen Medium besteht, hergestellt.

Bei der Suspensionspolymerisation eines Vinylchloridmonomeren ist es natürlich schwierig oder prinzipiell unmöglich, die Monomerumsetzung auf ungefähr 100% zu bringen, so daß die Polymerisationsreaktion beendet ist, wenn die Monomerumsetζung 80% - 90% erreicht hat, wobei beträchtliche Mengen von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem in der wässrigen Polymerisataufschlämmung verbleiben. Es ist daher auf diesem Gebiet eines der wichtigsten Probleme, das nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere aus der wässrigen Polymersatauf schlämmung abzutrennen und zurückzugewinnen, und das nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen zur Verbesserung der Polymerausbeute pro Monomerverbrauch, sondern ebenfalls vom Standpunkt der Umweltverschmutzung, die durch die Emission von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem, das als karzinogenischer Bestandteil bekannt ist, in die Atmosphäre bewirkt wird.

Die Abtrennung undRückgewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus der wässrigen Polymerisataufschlämmung wird im praktischen Produktionsverfahren in einigen Schritten entsprechend dem Gehalt an nicht umgesetzten Monomerem in der Aufschlämmung durchgeführt. Der erste Schritt der Rückgewinnung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren wird entweder 1.) durch die direkte Rückgewinnung aus der wässrigen Polymerisataufschlämmung, die man nach Beendigung der Polymerisationsreaktion in dem Polymerisationsreaktor erhält,durchgeführt, wobei das Monomer Gas in einem mit dem Polimerisationsreaktor verbundenen Gasbehälter gesammelt wird,und die Polimerisataufschlämmung mit dem so verminderten Gehalt an nicht umgesetzten Monomerem wird dann in einen Aufschlämmungslagerbehälter zum Leeren des

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Polymerisationsreaktors geführt, der dann für die nächste Polimerisationsreaktion bereit ist, oder 2.) durch direktes überführen der Polymerisataufschlämmung nach Beendigung der Polymerisationsreaktion aus dem Polymerisationsreaktor in den sogg. Entspannungsbehälter, wo die Polymerisataufschlämmung der Abtrennung und Rückgewinnung des nicht umgesetzten Monomeren unterworfen wird, wobei die Polymerisataufschlämmung mit vermindertem Monomergehalt zurückbleibt, die darauffolgend aus dem Entspannungsbehälter zu einem Aufschlämmungslagerbehälter überführt wird. Gewöhnlich wird in jedem der beiden Verfahren die Polymerisataufschlämmung mit vermindertem Monomergehalt einer zweiten Maßnahme zur Verminderung des Monomergehaltes so weit wie möglich unterworfen, bevor die Aufschlämmung in den Aufschlämmungslagerbehälter eingebracht wird, der wiederum mit einem Dehydrator und einem Trockner zur Erzeugung von fertigen Polyvinylchloridharz produkten verbunden ist.

Das erste der beiden oben genannten Verfahren ist insofern nachteilig, als die Monomerabtrennung in dem Polymerisationsreaktor beträchtliche Zeit beansprucht, wodurch der Wirkungsgrad des Polymerisationsreaktors merklich vermindert wird. Das Verhältnis der Zeit der Monomerabtrennung zur Gesamtzeit für einen Polymerisationslauf wird um so größer, um so mehr nicht umgesetztes Vinylchloridmonomer entfernt werden soll, um den Verfahrenswirkungsgrad in dem zweiten Wiedergewinnungsverfahrensschritt zu steigern, wobei ein äußerst geringer Monomergehalt im Endprodukt vorhanden ist.

Das zweite der oben genannten Verfahren ist andererseits frei von dem Nachteil des verminderten Wirkungsgrades des Polymerisationsreaktors, hat dagegen jedoch den Nachteil, daß es notwendig ist, einen Entspannungsbehälter vorzusehen, der ein dem Polymerisationsreaktor entsprechendes Volumen

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und eine entsprechende Druckwiderstandsfahigkeit aufweisen muß, wodurch die Konstruktionskosten der Anlage unabdingbar erhöht werden. Die Entfernung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren aus der wässrigen Polymerisataufschläaranung in dem Entspannungsbehälter erfordert zusätzlich die gleiche Zeit, wie die Entfernung aus dem Polymerisationsreaktor bei dem ersten Verfahren.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zur wirksamen Abtrennung und Rückgewinnung von nicht umgesetzten Viny!chloridmonomerem aus einer wässrigen Polymerisataufschlämmung von Polyvinylchloridharzen zu schaffen.

Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt einen Polymerisationsreaktor, der die wässrige PoIymerisataufschlämmung nach Beendigung der Suspensionspolymerisationsreaktion des Vinylchloridmonomeren oder eines hauptsächlich aus Vinylchlorid bestehenden Gemisches enthält, einen mit dem Polymerisationsreaktor mit einer ersten Rohrleitung verbundenen Gas-Flüssigkeits-Abscheider und einen mit einer zweiten Rohrleitung mit dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider verbundenen Entspannungsbehälter.

Das mit der oben beschriebenen Anlage durchgeführte erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man die in dem Polymerisationsreaktor enthaltene wässrige Polymerisataufschlämmung durch die erste Rohrleitung dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider zuführt, wobei die in der ersten Rohrleitung strömende wässrige Polimerisataufschlämmung einen Druckverlust von 2-10 kg/cm^a in der ersten Rohrleitung aufweist und der Druck der wässrigen Polymerisataufschlämmung am Austritt zu dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider im wesentlichen dem atmosphärischen Druck entspricht,und die Verweilzeit der

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wässrigen Polymerisataufschläinmung in der ersten Rohrleitung bei im wesentlichen atmosphärischem Druck bis zum Eintritt in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider mindestens 0,05 s beträgt, wobei das nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere, das in der Flüssigkeit in den Partikeln des Vinylchloridpolymerisats absorbiert ist, schnell verdampft und ein Gemisch aus wässriger Polymerisataufschläinmung und gasförmigen Vinylchloridmonomerem ausbildet, man das so ausgebildete Gemisch aus wässriger Polymerisataufschläinmung und gasförmigen Vinylchloridmonomerem dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider zuführt, wodurch das gasförmige Vinylchloridmonomere von der wässrigen Polymerisataufschläinmung abgetrennt und wiedergewonnen wird, wobei die wässrige Polymerisataufschlämmung mit einem wo weit wie möglich verminderten Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem zurück bleibt,und man die so erhaltene wässrige Polymerisataufschläinmung mit einem derartig verminderten Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem durch die zweite Rohrleitung dem Entspannungsbehälter zuführt..

In dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wird das nicht umgesetzte als Flüssigkeit in der wässrigen Polymerisataufschläinmung enthaltene Vinylchloridmonomere während des Durchströmens der ersten Rohrleitung zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider schnell verdampft, wodurch ein Gemisch aus wässriger Polymerisataufschläinmung und gasförmigen Vinylchloridmonomerem ausgebildet wird, wenn die wässrige Polymerisataufschläinmung den Gas-Flüssigkeits-Abscheider erreicht, so daß die Gas-Flüssigkeits-Trennung in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider mit einem hohen Wirkungsgrad durchgeführt werden kann, so daß das zurückzugewinnende gasförmige Vinylchloridmonomere z.B. in einen Gasbehälter gegeben werden kann _f und die wässrige Polymerisataufschläinmung, die von dem gasförmigen Vinylchloridmonomerem bis zu einem

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Grad befreit ist, der bisher von den üblichen Verfahren nicht erreicht wurde, wird über die zweite Rohrleitung dem Entspannungsbehälter zugeführt und dem zweiten Verfahrensschritt zur weiteren Entfernung des verbliebenen nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem entweder im Entspannungsbehälter oder auf dem Weg von dem Entspannungsbehälter zu dem Aufschlämmungsspeichertank unterworfen.

In diesem Fall ist es nicht notwendig, daß der Entspannungsbehälter als Druckbehälter,wie in dem zweiten der oben beschriebenen üblichen beiden Verfahren,ausgebildet werden muß, da die von dem Entspannungsbehälter aufgenommene wässrige Polymerisataufschlammung einen merklich verminderten Gehalt von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aufweist, was sich in geringeren Konstruktionskosten niederschlägt, wodurch zusätzlich die Monomerabtrennung im Entspannungsbehälter oder darauf wesentlich aufgrund des verminderten Gehalts an Vinylchloridmonomerem in der wässrigen Polymerisataufschlammung in dem Entspannungsbehälter vereinfacht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Fließbild der Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Im folgenden soll das Verfahren anhand der im Fließbild dargestellten Geräte zur Durchführung des Verfahrens beschrieben werden. Die Suspensionspolymerisation eines Vinylchloridmonomeren oder eines Monomergemisches, das hauptsächlich aus Vinylchlorid besteht, wird in einem wässrigen Medium in dem Polymerisationsreaktor 1 mittels eines Rührers 2 bei einer Temperatur von 40° - 7O°C durchgeführt. Wenn der Druck

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im Polymerisationsreaktor 1 von dem anfänglichen Wert auf einen Wert von 4-6 kg/cm^a oder als niedrigsten Wert auf 2 kg/cm² abgesunken ist, wird die Polymerisationsreaktion durch Zufügen eines Polymerisationsinhibitor beendet, wobei nicht umgesetztes Vinylchloridmonomere von 10% - 20% bezogen auf das anfänglich in den Polymerisationsreaktor 1 eingeführte Vinylchloridmonomere zurückbleibt. Die so erhaltene wässrige Aufschlämmung aus Vinylchloridpolymerisat wird dann von dem Polymerisationsreaktor 1 über die Rohrleitung 3 direkt durch das Ventil 4 oder über die Aufschlämmungspumpe 5 einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 zugeführt.

Beim Durchströmen der Rohrleitung 3 in Richtung des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 6 unterliegt die wässrige PoIymerisataufschlämmung einem Druckverlust von 2-10 kg/cm² im letzteren Abschnitt der Rohrleitung 3 und weist, wenn sie den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 erreicht, nahezu atmosphärischen Druck oder genauer einen Druck von 0-0,2 kg/cm² über dem atmosphärischen Druck auf.

Der beim Strömen der wässrigen Polymerisatauf schlämmung in der Rohrleitung 3 auftretende Druckverlust kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Einmal kann die von dem -Polymerisationsreaktor 1 zu dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 führende Rohrleitung so ausgelegt werden, daß der letztere Abschnitt 7 einen größeren Querschnitt als der vordere Abschnitt aufweist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, so daß die wässrige Polymerisataufschlämmung, wenn sie den letzteren Abschnitt 7 der Rohrleitung 3 mit größerem Querschnitt durchströmt, einen Druckabfall erfährt. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, daß man ein Ventil 8 in der Mitte der Rohrleitung 3 vorsieht, so daß die wässrige Polymerisataufschlämmung durch das Ventil 8 aufgrund des Druckes des nicht umgesetzten in der wässrigen Polymerisataufschlämmung enthaltenen

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Vinylchloridmonomerem ausgedüst wird. Es ist natürlich wünschenswert oder sehr empfehlenswert, daß das Ventil 8 entsprechend der Rohrleitung 3 mit dem hinteren Abschnitt 7 von größerem Querschnitt ausgelegt wird. Dieser letztere Absc hnitt 7 der Rohrleitung 3 soll im folgenden als "Entgasungsrohr" bezeichnet werden.

Wenn die wässrige Polymerisataufschlämmung durch das Entgasungsrohr 7 strömt, wird das als Flüssigkeit in der Aufschlämmung enthaltene nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere infolge des Druckabfalls schnell verdampft und tritt in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 als Gemisch von wässriger Polymerisataufschlämmung und gasförmigen Vinylchloridmonomerem ein. Es ist wesentlich, daß die Zeit, in der die wässrige Polymerisataufschlämmung in dem Entgasungsrohr 7 bei nahezu atmosphärischem Druck strömt mindestens 0,05 s oder vorzugsweise mindestens 0,5 s beträgt, so daß die Verdampfung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem so vollständig wie möglich stattfindet.

Wenn der Druck in dem Polymerisationsreaktor 1 ausreichend hoch ist, wird die in dem Polymerisationsreaktor 1 befindliche wässrige Polymerisataufschläanmung direkt durch das Ventil 4 geleitet. Ist der Druck in dem Polymer!sationsreaktor nicht mehr ausreichend hoch, daß ein Druckabfall von mindestens 2 kg/cm² gewährleistet ist, wird empfohlen, das Ventil 4 zu schließen und den Druck der Aufschlämmung mittels der Aufschlämmungspumpe 5 so anzuheben, daß ein Druckabfall von mindestens 2 kg/cm² vor und nach dem Eintritt der Aufschlämmung in das Entgasungsrohr 7 sichergestellt ist. Es wird ebenfalls empfohlen, daß das Entgasungsrohr 7 so ausgelegt wird, daß es eine im wesentlichen vertikale Anordnung aufweist, um eine gleichmäßige Strömung des Gemisches von wässriger Polymerisataufschlämmung und

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dem gasförmigen Monomeren in dem Entgasungsrohr zu gewährleisten.

Die Länge des Entgasungsrohres 7 sollte groß genug sein, um eine Verweilzeit der wässrigen Polymerisataufschlämmung mit dem verdampften Vinylchloridmonomerera in dem Entgasungsrohr 7 von mindestens 0,05 s zu gewährleisten, wobei eine Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches von wässriger PoIymerisataufschlemmung und verdampftem Vinylchloridmonomerem vorzugsweise in einem Bereich von 10 - 30 m/s liegt, damit eine vorzeitige Trennung der Aufschlämmung und des gasförmigen Monomeren in dem Entgasungsrohr 7 verhindert wird und die Gas-Flüssigkeits-Abtrennung in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider gleichmäßig durchgeführt werden kann.

Die Verdampfung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren in dem Entgasungsrohr 7 kann dadurch beschleunigt werden, daß man eine Abkühlung der wässrigen Polymerisataufschlämmung infolge der Verdampfungswärme des Vinylchloridmonomeren verhindert, indem man heißes Wasser durch den das Entgasungsrohr 7 umgebenden Mantel 9 strömen läßt. Weiter kann die Verdampfung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren in dem Entgasungsrohr 7 durch Einblasen von Wasserdampf durch die . Rohrleitung 10 und das Ventil 11 am unteren Abschnitt des Entgasungsrohres 7 beschleunigt werden.

Das Gemisch aus wässriger Polymerisataufschlämmung und verdampften Vinylchloridmonomerem, das in dem Entgasungsrohr 7 nach oben strömt, gelangt dann in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6, indem das gasförmige Vinylchloridmonomere von der wässrigen Aufschlämmung abgetrennt wird. Das so abgetrennte gasförmige Vinylchloridmonomere in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 wird dann zu einem Gasbehälter (nicht gezeigt) geführt, indem es nach einer geeigneten Reinigung

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zur Wiederverwendung gelagert wird. Die wässrige Polymerisataufschlammung in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6, von der ein großer Teil des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren entfernt wurde, wird dann durch die zweite Rohrleitung 16 zu dem Entspannungsbehälter 12 geleitete indem, wenn notwendig, eine weitere Abtrennung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem mittels bekannter Einrichtungen durchgeführt wird, und wird dann zu dem Aufschlämmungslagertank 13 mittels der Aufschlämmungspumpe 14 geführt. Es ist ebenfalls möglich, einen Apparat für die Entfernung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren auf dem Weg von dem Entspannungsbehälter 12 zu dem Aufschlämmungslagertank 13 einzubauen. Der Entspannungsbehälter 12 kann wahlweise entfallen und die aus dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 kommende wässrige Polymerisataufschlammung kann direkt in den Aufschlämmungslagertank 13 eingeführt werden. D.h., daß der Aufschlämmungslagertank 13 ebenfalls als Entspannungsbehälter arbeitet.

Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 ist nicht auf eine bestimmte Bauweise des Gerätes beschränkt, sondern kann ein Gerät von irgendeiner bekannten Bauweise sein, einschließlich Abscheider, die mittels des Trägheitsmomentes arbeiten, Abscheider, die einen Filter verwenden, Abscheider, die die Zentrifugalkraft verwenden und ähnliche. Dabei sind Gaszyklone, die zu der Bauweise gehören, die mit Fliegkraft arbeit en, aufgrund ihrer einfachen Konstruktion bei relativ geringen Kosten, als auch aufgrund der problemlosen Reinigung und dem relativ hohen Wirkungsgrad der Gas-Flüssigkeits-Abscheidung am meisten zu empfehlen.

Manchmal ist es ratsam, daß ,wenn das gasförmige nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere aus dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 durch die Rohrleitung 17 austritt, die wässrige Aufschlämmung Schäume enthält, so daß ein Entschäumer 15

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zwischen dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 und dem Gasbehälter vorgesehen wird, der die Schäume der Aufschlämmung zerstört, und von dem die durch Zerstörung der Schäume entstehende wässrige Aufschlämmung in den Entspannungsbehälter 12 über die Rohrleitung 18 eingeführt wird. Der Entschäumer 15 kann nach verschiedenen Prinzipien arbeiten. Beispielsweise kann ein Apparat mit einer Ablenkplatte vorgesehen sein, auf die die Schäume mit hoher Geschwindigkeit auftreffen. Es kann ebenfalls eine Vorrichtung vorgesehen sein, in der die Schäume mittels Zentrifugalkraft dispergiert und getrennt werden. Weiter können Vorrichtungen mit rotierenden Flügeln zum Zerstören der Schäume oder Vorrichtungen vorgesehen sein, in denen die Schäume durch Erwärmen oder Ultraschallwellen und ähnliches zerstört werden.

Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren aus der Sicht der vollständigeren Entfernung nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren aus der wässrigen Polymerisataufschlämmung insofern vorteilhaft ist, als das Verfahren ohne wesentlichen Umbau bestehender Einheiten,in denen die Zuleitung von wässriger Polymerisataufschlämmung zum Entspannungsbehälter durchgeführt wird, ausgeführt werden kann, und die Monomerentfernung gleichzeitig innerhalb einer kurzen Zeit mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden kann. Weiter sind die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Einheiten von einfacher Konstruktion, so daß ein Zusetzen der Geräte durch Polymerisatablagerung absolut vermieden wird. Da weiter die Polymerpartikel einen schnellen Druckabfall auf dem Weg von dem Polymerisationsreaktor zum Entspannungsbehälter unterworfen sind, sind sie aufgrund der schnellen Verdampfung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren von einer gut ausgebildeten porösen Struktur, so daß das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren

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erhaltene Polyvinylchloridharzprodukt von ausgezeichneter Qualität ist und eine verminderte Anzahl von Fischaugen aufweist, wenn es zu verschiedenen Gegenständen, wie z.B. Platten von plastifizierten 'Harzen verarbeitet wird.

Im folgenden soll das erfindungsgeinäße Verfahren im einzelnen beschrieben werden.

Beispiel 1

Die Apparate sind entsprechend dem in Fig, I dargestellten Fließbild angeordnet und ausgebildet. In dem Polymerisationsreaktor 1 mit einer Kapazität von 1100 1 mit einem Rührer wurden 500 kg reines Wasser, 250 g teilweise verseiftes Po-" Iyvinylacetat, 75 g Dimethylvaleronitril und 250 kg Vinylchloridmomeres eingebracht und die Suspensionspolymerisation des Vinylchloridmonomeren durch Erwärmen des Polymerisationsgemisches auf 57⁰C unter einem Druck von 8,8 kg/cm² durchgeführt. Die Polymerisationsreaktion wurde beendet, wenn der Druck in dem Polymerisationsreaktor 1 auf 5,5 kg/cm² abgefallen war, wodurch man eine wässrige Aufschlämmung von Vinylchloridpolymerisat erhielt, die 5,02 Gew.% nicht umgesetztes Vinylchloridmonomere enthielt.

Die so erhaltene wässrige Polymerisataufschlä>mmung wurde von dem Polymerisationsreaktor 1 über eine Rohrleitung 3 mit einem inneren Durchmesser von 25 mm und das Ventil 4 ausgegeben, wobei die Aufschlämmungspumpe 5 nicht arbeitete. Der letzte Abschnitt der Rohrleitung 3 oder das Entgasungsrohr 7 hatte einen inneren Durchmesser von 25 mm, wobei die Länge des im wesentlichen vertikalen Abschnitts ungefähr 4 m betrug. Durch den Mantel 9 wurde 90°C heißes Wasser zur Verhinderung des Abkühlens der durch das Entgasungsrohr 7 strömenden wässrigen Polymerisataufschlämmung führt.

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Die Durchflußmenge der wässrigen Polymerisataufschlämmung aus dem Polymerisatreaktor 1 wurde auf ungefähr 20 l/min mittels dem Ventil 8 eingestellt, wobei diese Durchflußmenge solange konstant gehalten wurde, bis der Druck im Inneren des Polymerisatreaktors 1 auf 2 kg/cm² abgefallen war. Das als Flüssigkeit in der wässrigen Polymerisataufschlämmung enthaltene nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere wurde schnell verdampft, wenn die Aufschlämmung aus dem Ventil 8 in das Entgasungsrohr 7 ausgedüst wurde, wodurch ein Gemisch von wässriger Aufschlämmung und im gasförmigen Vinylchloridmonomer ausgebildet wurde, die in dem Rohr nach oben stieg.

Der Druck des obigen Gemisches der wässrigen Aufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren, das in dem Entgasungsrohr aufstieg, entsprach ungefähr am Austritt zu dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 dem atmosphärischen Druck, wobei der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 ein Standardzyklon mit einem Durchmesser von 200 mm war. Die Strömungsgeschwindigkeit der in den Zyklon eintretenden Mischung betrug ungefähr 12,6 m/s. Entsprechend wurde die Verweilzeit der wässrigen Polymerisataufschlämmung oder besser der Mischung der wässrigen Aufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren, die in dem Entgasungsrohr 7 unter ungefähr Atmosphärendruck strömte,auf mindestens 0,3 s geschätzt.

Die Mischung der wässrigen Aufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren wurde dann der Gas-Flüssigkeits-Trennung in dem Gaszyklon bzw. dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 unterworfen. Die auf diese Weise mit vermindertem Monomergehalt ersetigt-a wässrige Pclymerisataufschlämmung wurde dann über die Rohrleitung 16 dem Sntspannungsbehälter 12 zugeführt« Dabei betrug der Gehalt an Vinylchloridmonomerem der

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wässrigen Polymerisataufschlämmung in dem Entspannungsbehälter 12 umgefähr 1,08 Gew.%, was ungefähr 78,5% Abtrennung von dem anfänglich in der wässrigen Polymerisataufschlämmung direkt nach Beendigung der Polymerisation enthaltenen nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem bedeutet,

Nebenbei ist festzustellen, daß das aus dem Gaszyklon 6
austretende gasförmige Vinylchloridmonomere sehr wenig
Schaum enthielt, was bedeutet, daß die Gas-Flüssigkeits-Abscheidung in dem Gaszyklon 6 ziemlich vollständig war.

Vergleichsversuch

Die Versuchsbedingungen entsprachen etwa den gleichen wie in dem Beispiel 1 , mit der Ausnahme, daß ein zusätzliches Ventil am Ende des Entgasungsrohres 7, d.h. genau vor dem Gaszyklon 6, vorgesehen war,und die Durchflußmenge der aus dem Polymerisationsreaktor 1 austretenden wässrigen Polymerisataufschlämmung auf 20 l/min mittels dieses zusätzlichen Ventils eingestellt wurde, wobei die Ventile 4 und 8 vollständig offen waren.

Der Gehalt an nicht umgesetzten Viny lchlor idmonomerenr in der wässrigen Polymerisataufschlämmung, die in den Entspannungstank 12 gelangte betrug etwa 1,69 Gew.%, was eine Abscheidung von ungefähr nur 66,3% des anfänglichen Gehalts bedeutet. Weiter enthielt das aus dem Gaszyklon 6 austretende gasförmige Vinylchloridmonomere große Schaummengen, so daß ein Entschäumer 15 unbedingt notwendig war, um beträchtliche Volumina wässriger Aufschlämmung über die Leitung 18 zu dem Entspannungsbehälter 12 zurückzuführen.

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Beispiel 2

Die Versuchsbedingungen entsprachen im wesentlichen denen von Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Länge des Entgasungsrohres 7 mit einem inneren Durchmesser von 25 mm 7 m betrug, so daß die Verweilzeit des Gemisches von wässriger Aufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren unter einem ungefähr atmosphärischen Druck auf mindestens 0,53 s geschätzt wurde.

Der Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem in der dem Entspannungsbehälter 12 zugeführten wässrigen PoIymerisataufschlämmung betrug 0,89 Gew.%, was einer Abscheidung von 82,2% bezogen auf den anfänglichen Gehalt von Vinylchloridmonomerem entspricht.

Beispiel 3

Die Einheiten wurden entsprechend dem Fließdiagramm von Fig. 1 ausgebildet und angeordnet, wobei die Kapazität des Polymerisationsreaktors 1 40 m³ betrug. Die Suspensionspolymerisation des Vinylchloridmonomeren wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Polymerisationsreaktion wurde beendet, wenn der Druck im Inneren des Polymerisationsreaktors 1 auf 5,5 kg/cm² abgesunken war, wodurch man eine wässrige Polymerisataufschlämmung mit ungefähr 5,38 Gew.% von nicht umgesetztem Vinylchloridmonomerem erhielt. Das Entgasungsrohr 7 hatte in diesem Fall einen inneren Durchmesser von 150 mm und eine Länge von 20 m.

Die wässrige Polymerisataufschlämmung wurde aus dem Polymerisationsreaktor 1 mit einer Durchflußmenge von 1100 l/min ausgegeben und von dem Ventil 8 in das Entgasungsrohr 7 ein-

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dust, indem es als Gemisch Mit dem verdampften gasförmigen Vinylchloridmonomerem aufstieg -und in den Standardgaszyklon 6 mit einem inneren Durchmesser von 550 mm eintrat, wo das Gemisch der Gas-Flüssigkeits-Abtrennung unterworfen wurde. Durch den Mantel 9 wurde 90°C heißes Wasser geleitet, um eine Abkühlung des Gemisches zu verhindern. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches der wässrigen Aufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren in dem Entgasungsrohr 7 betrug am Austritt des Gaszyklon 6 27 m/s. Entsprechend betrug die Verweilzeit der wässrigen Polymerisataufschlämmung in dem Entgasungsrohr 7 bei ungefähr atmosphärischem Druck etwa zumindest 0,74 s.

Die Gas-Flüssigkeits-Abtrennung in dem Gaszyklon 6 war ziemlich vollständig, wobei nur sehr geringe Schaumeinschlüs se vorhanden waren. Der Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmomeremin der dem Entspannungsbehälter 12 zugeführten Polymerisataufschläiamung betrug ungefähr O_f76 Gew.%, was etwa einer Entfernung von 85,8% bezogen auf den anfänglichen Gehalt vom nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem entspricht.

Beispiel 4

Es wurde unter den gleichen Versuchsbedingungen wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme gearbeitet, daß in diesem Fall Wasserdampf bei einer Temperatur ύοώ. 147⁰C am unteren Abschnitt des Entgasungsrohres 7 mit -einer Menge von 43 kg/h, eingeblasen *-mrde= Sie Strömungsgeschwindigkeit des Gemi-

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ORIGINAL INSPECTED

merisataufschlämmung in dem Entspannungsbehälter 12 betrug 0,66 Gew.%, was etwa 87,7% Entfernung bezogen auf den anfänglichen Gehalt von in der Aufschlämmung enthaltenen nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem bedeutet.

Es wird ein neues und wirtschaftliches Verfahren zur Entfernung und Wiedergewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus der wässrigen Polymerisationsaufschlämmung, die mittels Suspensionspolymerisation von Vinylchloridmonomerem in einem wässrigen Medium in einem Polymer!sationsreaktor erhalten wurde, beschrieben.

Bei dem Verfahren wird in der wässrigen Polymerisationsaufschlämmung als Flüssigkeit enthaltenes nicht umgesetztes Vinylchloridmonomere verdampft, während es durch eine Rohrleitung von dem Polymerisationsreaktor zu einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider strömt, indem die wässrige Polymer is atauf schlämmung einem Druckabfall bis nahezu atmosphärischem Druck unterworfen wird, so daß die wässrige Polymerisataufschlämmung den Gas-Flüssigkeits-Abscheider als Gemisch mit durch Verdampfung in der Rohrleitung gebildeten, gasförmigen Vinylchloridmonomerem erreicht und dort von dem gasförmigen Vinylchloridmonomerem befreit wird. Das in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider abgetrennte gasförmige Vinylchloridmonomere wird in einem Gasbehälter wiedergewonnen und die wässrige PolymerisataufschlSmmung mit dem so verminderten Gehalt an Vinylchloridmonomerera wird einem Entspannungsbehälter zugeführt. Aufgrund des entscheidend verminderten Gehaltes an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem in der wässrigen Polymerisataufschlämmung in dem Entspannungsbehälter werden die Konstruktionskosten des Entspannungsbehälters entscheidend vermindert und das darauffolgende Verfahren zum weiteren Abtrennen von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus dem Polymerisat sehr stark vereinfacht.

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Claims

Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Tokyo /Japan

Verfahren zur Rückgewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus einer wässrigen Polymerisataufschlämmung

Patentansprüche

Verfahren zur Abtrennung und Rückgewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus einer wässrigen Polymerisataufschlämmung in einem Polymerisationsreaktor, die mittels Suspensionspolymerisation eines Vinyl™ chloridmonomeren oder eines hauptsächlich aus Vinylchlorid in einem wässrigen Medium bestehenden Gemisches erhalten wurde, dadurch gekennzeichnet , daß man

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- die wässrige Polymerisataufschlämmung aus dem Polymerisationsreaktor (1) durch eine erste Rohrleitung (3,7), einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider (6) zuführt, wobei die wässrige Polymerisataufschlämmung beim Durchströmen der ersten Rohrleitung (3,7) einen Druckverlust von mindestens 2 kp/cm² und am Austritt der ersten Rohrleitung (3,7) zu dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider (6) eine nahezu atmosphärischen Druck aufweist, wodurch das in der wässrigen Aufschlämmung enthaltene nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere in der ersten Rohrleitung (3,7) verdampft und ein durch die erste Rohrleitung (3,7) strömendes Gemisch aus wässriger Polymerisataufschlämmung und dem gasförmigen Vinylchloridmonomerem ausbildet, wobei die Verweilzeit des Gemisches in der ersten Rohrleitung (3,7) bei nahezu atmosphärischem Druck mindestens 0,05 s beträgt,

- das Gemisch aus wässriger Polymerisataufschlämmung und gasförmigen Vinylchloridmonomerem einer Gas-Flüssigkeits-Trennung in einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider (6) zuführt und getrennt gasförmiges Vinylchloridmonomere und eine wässrige Polymerisataufschlämmung mit einem verminderten Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem erhält,

- das abgetrennte Vinylchloridmonomere in einem Gasbehälter zurückgewinnt und

- die wässrige Polymerisataufschlämmung mit einem derartig verminderten' Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem durch eine zweite Rohrleitung (16) in einem Entspannungsbehälter (12) einbringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches aus wässriger Polymerisataufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren in der ersten Rohrleitung (3,7) mindestens m/s am Ausgang zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider (6) beträgt.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,,daß man das Abkühlen des in der ersten Rohrleitung (3,7) strömenden Gemisches aus wässriger Polymerisataufschläiraßung und gasförmigen Vinylchloridmonomerem verhindert,, indem man durch den Mantel (9) um die erste Rohrleitung (3,7) heißes Wasser strömen läßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Verdampfung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus der wässrigen Polymerisataufschlammung durch Einblasen von Wasserdampf in die erste Rohrleitung (3,7) beschleunigt wird.

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