DE3724853C2

DE3724853C2 - Verfahren zur Entgasung von PVC-Dispersionen

Info

Publication number: DE3724853C2
Application number: DE19873724853
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Stueckler; Michael Buerger; Harald Finis
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1987-07-27
Filing date: 1987-07-27
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2007-07-28
Also published as: DE3724853A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgasung von Vinyl chlorid-haltigen (Co)polymerdispersionen, wobei die dabei auftretende Schaumbildung und der Destillationsvorgang über eine oder mehrere Meßsonden geregelt werden.

Wird Vinylchlorid, gegebenenfalls unter Zusatz von mit Vinyl chlorid copolymerisierbaren Monomeren, in wäßrigem Medium unter Zusatz von Katalysatoren, Emulgatoren und/oder Schutz kolloid und weiterer Polymerisationshilfsstoffe polymeri siert, so beschränkt man den Umsatz gewöhnlich auf ca. 90-98%, um ein Polymeres hoher Qualität zu erhalten. Somit verbleiben in der Dispersion 2-10% des nicht umgesetzten Monomeren. Der in der Dispersion verbleibende Anteil von Restmonomeren kann im Anschluß an die Polymerisation prin zipiell auf zwei Arten entfernt werden: zum einen durch externe Entgasung außerhalb des Polymerisationsreaktors, zum zweiten durch interne Entgasung im Polymerisationsreaktor. Das hier vorgestellte Verfahren bezieht sich auf die Verbes serung der internen Entgasung von Vinylchlorid-haltigen (Co) polymer-Dispersionen.

Bei herkömmlicher Verfahrensweise beginnt man, nachdem der Druck bei Polymerisationsende um etwa 1 bar abgefallen ist, das nichtumgesetzte Vinylchloridmonomere im Gasometer abzu destillieren. Dazu wird von 0,5 auf 11 bar (abs.) druckent spannt und die Temperatur der Dispersion auf 70-95°C er höht. Dabei schäumt die Dispersion im Autoklaven, dessen Füllungsgrad 70-90% beträgt, stark auf. Zur Vermeidung von Produktverlusten und einer Schädigung der Vakuumpumpen muß das Durchbrechen der Emulsion in das Destillationssystem verhindert werden. Dies wird zum einen dadurch erreicht, daß durch Zugabe von Entschäumerlösung 5 über ein Ventil 3 die Schaumbildung minimiert wird. Zum anderen wird über eine Meß sonde 4 bei Überschreiten einer bestimmten Schaumhöhe das Destillationsventil 2 geschlossen. Um jedoch das Restmono mere möglichst vollständig aus der Dispersion zu entfernen, muß dieses Destillationsventil 2 möglichst lange offengehal ten werden. Bisher wird dies dadurch erreicht, daß durch ge schicktes Regeln eines vorgelagerten Handventils 1 der Druck im Autoklaven und damit der Schaum bei geöffnetem Ventil 2 im Autoklaven zurückgehalten wird. Um einen möglichst niederen Gehalt an restmonomerem Vinylchlorid sicherzustellen, muß ein Bedienungsmann das Ventil 1 laufend kontrollieren und von Hand nachstellen, so daß es erheblich von der Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals abhängt, wie effektiv die Destil lation abläuft.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Entgasungsvorgang durch Umgehung des Handventils 1 zu vereinfachen, die Ent schäumerzugabe zu minimieren und gleichzeitig die Effizienz der Vinylchlorid-Entgasung zu steigern.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Restmonomer entgasung von emulgator- und/oder schutzkolloidhaltigen Vinylchlorid enthaltenden (Co)polymer-Dispersionen im An schluß an den Polymerisationsprozeß im zu 70-90% gefüll ten Polymerisationsautoklaven bei einer Temperatur von 70 bis 95°C und unter einem Druck von 0,5 bis 11 bar abs., unter Verhinderung des Übertretens von Dispersion in das Destil lationssystem, dadurch gekennzeichnet, daß unter Bestimmung der Schaumhöhe über eine oder mehrere Meßsonden, in Abhängig keit von der während des Destillationsvorgangs sich bildenden Schaummenge, Entschäumerlösung zur Polyvinylchloriddispersion zudosiert wird und der Entgasungsvorgang über die vom Schaum stand abhängige Stellung des Destillationsventils kontrol liert wird.

Die Messung der Schaumhöhe kann sowohl schrittweise über Son den, die verschieden weit in den Polymerisationsautoklaven ragen erfolgen, als auch kontinuierlich über eine kapazitive Meßsonde mit Analogsignal. Vorzugsweise erfolgt die Messung über eine analog anzeigende kapazitive Meßsonde.

Die Entschäumerdosierung kann beispielsweise über eine Hoch druckleitung oder auch mittels einer Kolbenpumpe mit Über stromeinrichtung erfolgen. Der Entschäumer kam kontinuier lich in Abhängigkeit vom Schaumstand über eine stufenlos regelbare Düse in den Autoklaveninnenraum gesprüht werden. Alternativ dazu kann die Zugabe über ein einfaches Auf-/Zu- Ventil erfolgen. Wegen der geringeren Störanfälligkeit er folgt die Zugabe bevorzugt nach letzterer Methode. Dabei öffnet sich das Entschäumerventil bei einem Schaumstand von 50-95%, vorzugsweise 70-85% der Meßstrecke über dem Flüssigkeitsniveau der Polymerdispersion und schließt bei 0-50%, vorzugsweise 30-45%. Bei kontinuierlicher Regelung der Entschäumerzugabe erfolgt die maximale Zugabe bei einem Schaumstand von 70%-90% der Meßstrecke der Schaumstand- Meßsonde; bei einem Schaumstand unterhalb 50% bleibt das Ventil geschlossen. Die Meßstrecke der Schaumstand-Meßsonde entspricht der Länge der verwendeten Sonden.

Die Regelung des Destillationsventils 2 erfolgt so, daß es bei einem Schaumstand von 70%-95% der Meßstrecke der Schaumstandsonde schließt. Unterhalb dieser Marke wird es kontinuierlich in Abhängigkeit vom Schaumstand geöffnet, bis zur Offenstellung bei einem Schaumstand von 50% der Meß strecke und darunter.

Mit diesem Verfahren ist es überraschenderweise, im Vergleich zur herkömmlichen Verfahrensweise, gelungen, bei vergleichba ren Rest-VC-Werten in der Polymer-Dispersion die Destil lationszeiten zu verringern bzw. die Vinylchloridentgasung unter Erhalt niedrigerer Rest-VC-Gehalte in der Dispersion zu verbessern.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern.

Vergleichsbeispiel (Fig. 1)

In einem 25-m³-Autoklaven sind nach beendeter Polymerisation 17,5 m³ einer PVC-Emulsion mit 46 Gew.-% Festgehalt enthalten. Am Autoklavendeckel befindet sich die Zuleitung der Entschäu merlösung 5 über das Ventil 3. Die Messung des Schaumstands erfolgt mit der Meßsonde 4, die 0,3 m in den Gasraum über der Emulsion ragt. Die Unterdruckbehandlung erfolgt über das handgeregelte Ventil 1 und das von der Sonde geschaltete Ventil 2 - der das Restmonomere enthaltende Dampf wird über Leitung 6 zur Destillation abgezogen. Über dem Flüssigkeits niveau ist eine Restgasraumhöhe von 1,47 m. Nach Abschluß der Polymerisation beträgt der Restmonomerengehalt der Emul sion 10000-20000 ppm. Über Mantelheizung wird die Emulsion auf 80°C aufgeheizt und der Druck über das Ventil 2 auf 0,5 bar abs. reduziert. Nach 60 min. Unterdruckent gasung unter Zudosierung von 7,4 kg Entschäumer beträgt der Rest-VC-Gehalt der Emulsion 126 ppm Vinylchlorid.

Beispiel 1 (Fig. 2)

In einem 25-m³-Autoklaven sind nach beendeter Polymerisation 17,5 m³ einer PVC-Emulsion mit 46 Gew.-% Festgehalt enthalten. Die Messung des Schaumstands erfolgt mit einer analog anzei genden kapazitiven Meßsonde 4, die von oben 80 cm in den Gas raum oberhalb der Dispersion ragt über diese Meßsonde erfolgt sowohl die kontinuierliche Regelung des Unterdruckventils 2, als auch die Regelung des Auf/Zu-Ventils 3 der Entschäumerzu dosierung 5. Das Handventil 1 bleibt geöffnet. Der das Rest monomere enthaltende Dampf wird über Leitung 6 zur Destil iation abgezogen. über dem Flüssigkeitsniveau der Emulsion, ist eine Restgasraumhöhe von 1,47 m. Nach Abschluß der Poly merisation beträgt der Restmonomerengehalt der Emulsion 10000-20000 ppm. Über Mantelheizung wird die Emulsion zur Entga sung auf 80°C aufgeheizt und der Druck über′ das Ventil 2 auf 0,5 bar abs. reduziert. Nach 51 min. Destillationszeit und einer Entschäumerdosierung von 6,9 kg beträgt der Rest-VC-Ge halt der Emulsion 36 ppm.

Trotz einer um 15% verringerten Destillationszeit und eines um 7% reduzierten Entschäumerbedarfs beträgt der Rest-VC-Ge halt nur mehr etwa 1/4 des nach konventioneller Technologie. (Vergleichsbeispiel 1) zu erzielenden Restmonomergehalts.

Claims

1. Verfahren zur Restmonomerentgasung von emulgator- und/ oder schutzkolloidhaltigen Vinylchlorid-enthaltenden Polymer- oder Copolymer-Dispersionen im Anschluß an den Polymerisa tionsprozeß im zu 70-90% gefüllten Polymerisations autoklaven bei einer Temperatur von 70 bis 95°C und unter einem Druck von 0,5 bis 11 bar abs. unter Verhin derung des Übertretens von Dispersion in das Destil lationssystem, dadurch gekennzeichnet, daß unter Bestim mung der Schaumhöhe über eine oder mehrere Meßsonden, in Abhängigkeit von der während des Destillationsvorgangs sich bildenden Schaummenge, Entschäumerlösung zur Dis persion zudosiert wird und der Entgasungsvorgang über die vom Schaumstand abhängige und über die Meßsonde ge regelte Stellung des Destillationsventils kontrolliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstand über eine analog anzeigende kapazitive Meßsonde bestimmt wird, die Stellung des Destillations ventils kontinuierlich dem Schaumstand angepaßt, wird und die Entschäumerlösung diskontinuierlich bei Über schreiten eines Schwellenwerts von 50-95%, vorzugswei se 70-85% der von der Sonde erfaßten Meßstrecke zudosiert wird.