NO116932B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av polymere og sampolymere på basis av formaldehyd.

Foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for polymerisasjon eller sampolymerisasjon av forbindelser på basis av formaldehyd.

Man har tidligere foreslått å utfore polymerisasjon av formaldehyd, i gass-fase, ved samtidig innforing, i et reaksjons-kairaner, av monomer formaldehyd i gassform og en polymerisasjonskatalysator i dampform eller i form av aerosol, idet polymerisasjonsreak-sjonen foregår ved kontakt mellom en masse eller charge av polymer som på forhånd er anbrakt i reaksjonskammeret, således at chargens til-synelatende volum i statisk tilstand ligger mellom 1/10 og 1/4 av reaksjonskammerets volum, og nevnte charge er gjenstand for en konstant omroring som tilveiebringes ved roreverkorganer som f.eks.

kuler der holdes i bevegelse ved reaksjonskammerets notasjon.

Fremgangsmåten i henhold til fore!iggende oppfinnelse til fremstilling av polymere eller copolymere på fortnaldehydbasis, hvor polymerisasjonen foretas kontinuerlig med mon of: icxrrualdehyd i gassfase ved samtidig innforing av gassformig forma- ..jh\d og katalysator i et roterende reaksjonskammer hvori reaktantene kommer i kontakt med en ferdig polymer-masse, består i at temperaturreguleringen i reaks jonskammer et foretas ved å sirkulere en del av den polymere oln- . ler copolymere gjennom en ytre kjoleinnretning som er uavhengig av reaktoren og sende i det minste en del av den avkjolte polymer tilbake til reaktoren idet den pulverformige polymermasse omrores kontinuerlig og i statisk tilstand utgjer minst 30% av reaksjonskammerets volum.

Denne fremgangsmåte har den fordel at den muliggj5r kontinuerlig polymerisasjon eller sampolymerisasjon av monomere forbindelser på basis av formaldehyd, samtidig som man oppnår på en særlig enkel og effektiv måte å opprettholde termisk likevekt i reak-sjonamiljoet.

Et annet spesielt fordelaktig forhold som kjenne-tegner fremgangsmåten i samsvar med foreliggende oppfinnelse er at chargens pulverformede polymer eller sampolymer utsettes for en kraftig omroring som fremkommer ved reaksjonskammerets rotasjon.

Etter en måte å gjennomfore fremgangsmåten etter foreliggende oppfinnelse på, gjennomfares den termiske likevekt i reaksjons miljoet ved diskontinuerlig sirkulasjon av den polymer eller sampolymer som er utgått av chargen i det utvendige kjolekretslop.

Ved en annen måte å utfore oppfinnelsen på oppnås den termiske likevekt i reaksjonsmiljoet ved kontinuerlig sirkulasjon av den av chargen utgåtte polymer eller sampolymer i det utvendige kjSle-kretslop.

Mengden av chargens polymer eller sampolymer opprett-holdes noenlunde konstant ved kontinuerlig eller halvkontinuerlig ut-tak av endel av den polymer eller sampolymer som er tilstede i apparaturen.

Etter et preferensielt kjennetegn for utforelsen av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen blir sirkuleringen i det ytre kjolekretslop av den av chargen utgåtte polymer eller sampolymer gjennom-fort / trygget ved medbringning, ved hjelp av en inert gass. Etter denne utforelsesmåte blir den avkjolte polymer eller sampolymer atskilt fra medbringergassen for ny innforing i reaksjonskammeret.

For en heldig anvendelse av oppfinnelsen med henblikk på å oppnå optimal termisk likevekt i reaksjonsmiljbet i reaksjonskammeret, sorger man for en utmålt mengde av polymer eller sampolymer i sirkulasjon i kjolekretslopet, i alminnelighet utgjorende mellom 20 og 500 ganger (fortrinsvis mellom 50 og 200 ganger) produksjonsstrom-men av polymeren eller sampolymeren, idet den noyaktige regulering av denne resykleringsverdi kan variere alt etter den fremstillede polymer eller sampolymer, resp. i overensstemmelse med kjolekretslopets spesifikasjoner.

Fremgangsmåten i henhold til nærværende oppfinnelse gjennomfores fortrinsvis på folgende måte: Når det i reaksjonskammeret er innfort pulverformet polymer eller sampolymer på basis av formaldehyd, hvilket utgjor chargen, innforer man i dette kammeret kontinuerlig den eller de gass-formede monomere på basis av formaldehyd og en polymerisasjonskatalysator enten i dampform, eventuelt uttynnet i en bæregass, eller i form av aerosol eller i form av fint fordelt fast stoff.

Fortrinsvis velges polymerisasjonskatalysatoren enten blant aminene eller blant forbindelser som i sin struktur inneholder et 3-verdig kvelstoffatom innesluttet i en eller flere sykler som med fordel kan være sammensatt av minst 5 kullstoffatomer.

I reaksjonskammeret gjennomfører man i gassfase polymerisasjonen eller sampolymerisasjonen av de monomere forbindelser som f.eks. formaldehyd, ved kontakt med den pulverformede charge som holdes i kraftig omroring ved hjelp av rotasjon av reaksjonskammeret. OmrSringen av den i reaksjonskammeret tilstedeværende charge kan gjores kraftigere ved hjelp av spesielle midler anbrakt inne i det roterende reaksjonskammeret. Disse midler kan enten være elementer som er fast forbundet med selve kammeret, som f0eks. ribber festet til kammerets vegger, eller de kan være mobile i forhold til reaksjonskammeret.

Temperaturen 1 reaksjonskammeret holdes under en i

og for seg kjent maksimal verdi på 110°C, fortrinsvis mellom 30 og 80°C.'

Polymerisasjonen eller sampolyraerisasjonen gjennomfores i alminnelighet ved et trykk nær det atmosfæriske trykk. Det er imidlertid mulig å bruke trykk som er hoyere eller lavere enn at-mosfærens, men man må unngå at de monomere forbindelser på basis av formaldehyd opptrer i flytende tilstand ved arbeidstemperaturen, hvilket ville medfOre en vanskelig kontrollerbar reaksjon.

En fraksjon av chargens polymer eller sampolymer ut- trekkes kontinuerlig eller periodisk fra reaksjonskammeret og innfores deretter i det tilstøtende kjolekretslop.

Sirkulasjonen av polymeren eller f^lymeren gjennom fores fortrinsvis ved at man får trukket nevnte pi r eller sampolymer med i kjolekretslopet ved hjelp av en inert bæregass. I slikt tilfelle kjoler man polymeren eller sampol joneren ved at man lar suspensjonen av polymer eller sampolymer i bæregassen passere en kjoleanordning, eller l man bringer polymeren eller sampolymeren i kontakt med medbringergassen hvis temperatur er lavere enn temperaturen til de partikler som skal kjoles. Deretter skiller man den avkjolte polymer eller sampolymer fra medbringergassen i en hvilken som helst i og for seg kjent anordning som f.eks. en separator av syklon-typen eller et filter med innsats.

Etter å være atskilt fra medbringergassen blir den avkjolte polymer eller sampolymer på ny innfort i reaksjonskammeret, hvilket skjer ved hjelp av en hvilken som helst egnet anordning, dog således at man forebygger direkte kontakt mellom reaksjonskammerets atmosfære og atmosfæren i det tilstotende kjolekretslop.

Kontinuerlig eller periodisk uttar man, f.eks. fra det tilstotende kjolekretslop, en del av den polymer eller sampolymer som er tilstede i apparaturen, en del som noenlunde svarer til det kvantum monomer som er innfort i apparaturen og er polymerisert i lopet av det tilsvarende tidsrom.

I henhold til en variant for gjennomførelse av oppfinnelsen kan man, i stedet for å bruke en inert gass som medbringer, sirkulere den pulverformede polymer eller sampolymer i det tilstSten-de kjolekretslop ved hjelp av mekaniske anordninger som f.eks. skrue-transportorer eller vibrerende transportorer, samtidig som man sorger for kjoling av polymeren eller sampolymeren i en kjoleanordning.

Oppfinnelsen tar også sikte på å forsyne det tilstotende kjolekretslop med en anordning for torking av polymeren elle sampolymeren, enten ved polymerisasjonens eller sampolymerisasjonens igangsetning eller i lopet av funksjonen hvis en tilfeldig tilforsel av fuktighet skulle finne sted.

Nedenfor og under henvisning til vedlagte figurer 1-5 fremkommer en detaljert beskrivelse av de forskjellige appara-turer som er spesielt egnet for gjennomforing av fremgangsmåten i hen hold til nærværende oppfinnelse.

I disse tegninger er:

fig. 1 et snitt av den apparatur i hvilken sirkulasjonen av polymeren eller sampolymeren i kjolekretslbpet besorges ved medbringning ved hjelp av en inert gass og hvilken kjolingen av polymeren eller sampolymeren besorges ved hjelp av en varmeveksler som befinner seg på den vei polymer-suspensjonen eller sampolymer-suspensjonen tilbakelegger i gassen,

fig. 2 et snitt av en apparatur i hvilken sirkulasjonen av polymere eller sampolymeren i kjolekretslopet besorges ved medbringning ved hjelp av en.inert gass og i hvilken kjolingen av polymeren eller sampolymeren gjennomføres ved polymerens eller sam-polymerens kontakt med den på forhånd avkjolte medbringergass,

fig. 3 et snitt av en apparatur i hvilken sirkulasjonen av polymeren eller sampolymeren besorges ved periodisk medbringning ved hjelp av en inert gass og i hvilken kjolingen av polymeren eller sampolymeren besbrger syklisk i fluidisert lag ved hjelp av en varmeveksler som befinner seg i det fluidiserte lag;

fig. 4 et snitt av en apparatur i hvilken sirkulasjonen av polymeren eller sampolymeren i kjolekretslopet besorges ved hjelp av skruetransportbrer og i hvilken kjolingen av polymeren eller sampolymeren besorges ved hjelp av varmevekslere med vegger;

fig. 5 et snitt av en apparatur i hvilken sirkulasjonen av polymeren eller sampolymeren i kjolekretslopet besorges av vibrerende anordninger og i hvilken kjolingen av polymeren eller sampolymeren besorges ved hjelp av en varmeveksler med vegger.

På fig. 1 ser man at man gjennom kanalen 1 innforer de monomere forbindelser på basis av formaldehyd i apparaturen, mens polymerisasjonskatalysatoren innfores gjennom kanalen 2.

Polymerisasjonen eller sampolymerisasjonen foregår i det roterende reaksjonskammeret 3<y>ed kontakt med en charge 4. Endel av chargens polymer eller sampolymer flyter ved overlbp inn i trakten 5. Via utlbpet 6 tar man ut av apparaturen en mengde produkt som utgjor fabrikasjonen og noenlunde svarer til mengden av innfbrte og polymeriserte monomere.

Ved hjelp av et reguleringsorgan 7 innforer man i kjolekretslopet en del av den polymer eller sampolymer som er tilstede i trakten 5«Denne mengde polymer eller sampolymer transporterer man pneumatisk ved hjelp av en gasstrbm som kommer fra viften via kanalen 9. Via kanalen 10 blir suspensjonen innfort i kjbleren 11, som ved 12 og 13 har innlbp og utlbp for et kjblemedium. Via kanalen 14 og 15 dirigeres den avkjolte polymer-suspensjon eller sampolymer-suspensjon i gassen til en separator av syklon-type: 16. Den gass som utskilles i denne syklonen sendes via kanalen 17 til viften 8, mens polymeren eller sampolymeren dirigeres til trakten 18, hvorfra polymeren eller sampolymeren gjeninnfores i reaksjonskammeret 3 vi- a stengeanordningen 19 og matningsanordningen 20. En varmeveksler 21, som ved 22 og 23 har innlop og utlop for et varmemedium, kan tas i bruk for forutgå-ende torking av chargen ved igangsetning av en polymerisasjons- eller sampolymerisasjons-operasjon.

På fig. 2 ser man at man innforer de monomere forbindelser på basis av formaldehyd i apparaturen via kanalen 1, mens polymerisasjonskatalysatoren innfores gjennom kanalen 2.

I det roterende reaksjonskammeret 3, i hvilket polymerisasjonen eller sampolymerisasjonen foregår, vil en del av chargens 4<*>s polymer eller sampolymer ved overlop renne inn i trakten 5»;Via utlopet 6 tar man ut av apparaturen en mengde produkt som utgjor fabrikasjonen og noenlunde tilsvarer mengden av innforte og polymeriserte monomere. ;Via reguleringsorganet 7 innforer man i kjolekretslopet en del av den polymer eller sampolymer som er tilstede i trakten 5»Dette kvantum polymer eller sampolymer befordres pneumatisk ved hjelp av en strom av inert gass, som via kanalene 24 og 25 kommer fra viften 8 og er avkjolt i varmeveksleren 26, der ved 27 og 28 har innlop og utlQp for et kjolemedium. ;Via kanalen 29 dirigeres suspensjonen av avkjOlt polymer eller sampolymer i gassen til separatoren av syklontype 16. Gassen frasepareres i syklonen 16 og sendes til viften 8 via kanalen 30, mens polymeren eller sampolymeren dirigeres til trakten 18, fra hvilken polymeren eller sampolymeren gjeninnfores i reaksjonskammeret 3 via stengningsanordningen 19 og matningsanordningen 20. ;På fig. 3 ser man at man i apparaturen innforer de monomere forbindelser på basis av formaldehyd via kanalen 1 og poly-merisas jonskatalysatoren via kanalen 2. ;Fra det roterende reaksjonskammeret 3, i hvilket polymerisasjonen eller sampolymerisasjonen foregår, vil en del av "chargens" 4's polymer eller sampolymer ved overlop renne over i trakten 5. ;Via utlopet 6 tar man ut av apparaturen et kvantum produkt som utgjor fabrikasjonen og noenlunde tilsvarer det innforte og polymeriserte kvantum monomere. ;Via reguleringsorganet 7 innforer man periodisk i kjolekretslopet en bestemt del av den i trakten 5 tilstedeværende polymer eller sampolymer. ;Dette kvantum polymer eller sampolymer avkjOles i et apparat med fluidisert lag 31 omfattende en varmeveksler 32»som ved 33 og 34 har innlop og utlop for et kjolemedium. De polymere eller ;sampolymere partikler holdes i fluidisert tilstand ved en strOm av inert gass som via kanalen jG kommer fra viften 35, og blir avkjolt ved hjelp av varmeveksleren 32 inntil de når en bestemt temperatur'-.0Viften 35 har to hastigheter og går under denne del av syklusen med den minste hastighet av de to. ;Under den operasjon ved hvilken de polymere eller sampolymere forbindelser kjoles, er klaffeventilen 37 stengt. Den inerte gassen strOmmer ut av apparatet med fluidisert lag 31, gjennomloper filteret 38 og går tilbake til viften 35 via kanalene 39 og 40, syklontype-separatoren 16 og kanalen 41»;Når temperaturen i det fluidiserte lag i apparatet 31 når en bestemt temperatur, lukker man, ved hjelp av spjeldet 42, utlopet som går via filteret 38, og åpner klaffeventilen 37. ;Den inerte gass som kommer fra viften 35 der nå kjO-res. med hoyeste hastighet, trekker med seg de avkjolte partikler av polymer eller sampolymer fra apparatet 31 til separatoren 16 gjennom kranen 37 og kanalene 43 og 40. ;Når apparatet 31 er tomt for sitt innhold av polymer eller sampolymer, lukker man kranen 37 og åpner spjeldet 42»samtidig som man forer viften 35 tilbake til laveste hastighet, hvoretter den ovenfor beskrevne kjOlesyklus gjentar seg.. ;Den i syklonen 16 fraseparerte gass sendes tilbake til viften 35 via kanalen 41*mens polymeren eller sampolymeren dirigeres til trakten 18, fra hvilken nevnte polymer eller sampolymer gjeninnfores i reaksjonskammeret 3 via stengeanordningen 19 og matningsanordningen 20.

På fig. 4 ser man at de monomere forbindelser på formaldehydbasis innfores i apparaturen via kanalen 1 og polymerisasjonskatalysatoren via kanalen 2.

Fra det roterende reaksjonskammeret 3, i hvilket polymerisasjonen eller sampolymerisasjonen foregår, renner en del av "chargens" polymer eller sampolymer ved overlop over i trakten 5.

Via utlopet 6 tar man ut av apparaturen et kvantum produkt som utgjor fabrikasjonen og som noenlunde svarer til kvantumet av innforte og polymeriserte monomere.

Via reguleringsorganet 7 innforer man i kjolekretslopet en del av den polymer eller sampolymer som er tilstede i trakten 5. Denne polymer eller sampolymer kjoles i varmevekslere med hule,

skruer og dobbelte vegger 45 og 46, som, henholdsvis ved 47 og 48

og ved 49 og 50, har innlop og utlop for kjolemedium. Den avkjolte polymer eller sampolymer gripes deretter av skruetransportoren 51

og blir deretter lagret i trakten 52 for gjeninnforing i reaksjonskammeret 3 via stengeanordningen 19 og matningsanordningen 20.

Minst en av de to varmevekslere 45-46 er ment å skulle kunne funksjonere som forvarmer for forhåndstorkning av chargen, enten ved igangsetning av en polymerisasjons- eller sampolymerisa-sjonsoperasjon, eller i lopet av igangværende funksjon ved tilfeldig inntredende tilfbrsel av fuktighet.

På fig. 5 ær man at monomeren eller monomerene på formaldehydbasis innfores i apparaturen via kanalen 1 og polymerisasjonskatalysatoren via kanalen 2.

Fra det roterende reaksjonskammeret 3»i hvilket polymerisasjonen eller sampolymerisasjonen foregår, vil en del av chargens polymer eller sampolymer ved overlop renne over i trakten 5»

Via utlopet 6 tar man.ut av apparatet et kvantum.produkt som utgjor en del av fabrikasjonen.

Via reguleringsorganet 7 innforer man i kjolekretslopet en del av den polymer eller sampolymer som er tilstede i trakten

Dette kvantum polymer eller sampolymer mater ved tyngdekraftens virkning den vibrerende varmeveksleren 53»som er forsynt med en dobbelt kappe og som ved 54°g 55 har innlop og utlop for kjolemedium. Denne varmeveksleren 53 har i underkant et gitter 56, gjennom hvilket størstedelen av de polymere eller sampolymere partikler unnviker og deretter passerer kanalen 57 og oppfanges a-v den vibrerende elevatoren 58 for deretter å lagres i trakten 52.

De polymere eller sampolymere partikler som ikke passerer gitteret 56»tas ut av apparaturen gjennom uttaket 59»Dette kvantum, tillagt det som tas ut ved 6, utgjor den samlede fabrikasjon, og dennes avlbp (kvantum) tilsvarer noenlunde kvantum av innforte og polymeriserte monomere.

Den avkjolte polymer eller sampolymer i trakten 52 innfores på ny i reaksjonskammeret 3 via stengeanordningen 19 og matningsanordningen 20.

Fremgangsmåten etter nærværende oppfinnelse og den for dens virkeliggjørelse anvendte apparatur har flere viktige for-deler i forhold til tidligere fremgangsmåter og apparatur. Anven-delsen av fremgangsmåten er særlig enkel, og det er lett å gjennom fore en effektiv temperaturkontroll i reaksjonskammeret, hvilket muliggjor fremstilling av produkter med jevn og hoy kvalitet. Videre, og takket være den intense omroring av chargen og den betydelige kon-sentrasjon av reaksjonsgassen i reaksjonskammeret, oppnår man hoy polymerisasjonshastighet. En ytterligere fordel ligger dessuten i den mulighet man har til effektivt å torke polymeren eller sampolymeren for innforing i reaksjonssyklusen, resp. i lopet av igangværende funksjon ved tilfeldig innforing av fuktighet.

De polymere eller sampolymere på formaldehydbasis som fremstilles i samsvar med oppfinnelsen, horer hjemme blant de termo-plastiske resiner som anvendes ved fremstilling av pressede, ekstru-derte, fasonerte eller fibertrukne gjenstander som brukes i meget stor utstrekning.

Til anskueliggjørelse fremkommer nedenfor et eksempel på anvendelse av fremgangsmåten etter oppfinnelsen.

Eksempel.

I den på fig. 1 skjematisk fremstilte apparatur innforer man kontinuerlig via kanalen i gassformet og på det nærmeste torr monomer formaldehyd med 8 kg i timen og dessuten, via kanalen 2, trietylamin, som polymerisasjonskatalysator, med 100 mg pr. time, for-tynnet i en kvelstoffstrom på 50 liter pr. time.

Gassene trenger inn i reaktoren 3 bestående av en sylinder av polert rustfritt stål med en kapasitet på 800 liter, som roterer med en hastighet på 16 omdreininger i minuttet. Reaktoren er på innersiden forsynt med 6 profiler i takrennefasong; disse er anbrakt langs 6 av sylinderens generatriser. Omtrent halvparten av. reaktorens volum i hviletilstand fylles med en charge av formaldehydpolymer inneholdende mindre enn 0, 05% » vann.

Under polymerisasjonen opprettholder man en temperatur på mellom 60 og 65°C i reaksjonskammeret, samtidig som man deri sorger for et trykk litt hoyere enn det atmosfæriske.

En del av chargens polymer renner over i trakten 5, som har en kapasitet på 200 liter, hvorfra man via kanalen 6 uttar 7,6 kg formaldehydpolymer pr. time.

Ved hjelp av fordeleren 7 lar man 600 kg polymer pr. time trenge inn i kjolekretslopet. Dette kvantum polymer befordrer man pneumatisk ved hjelp av en kvelstoffstrom på 500 m^ pr. time,

som kommer fra viften 8 via kanalen 9. Via kanalen 10 innforer man den i kvelstoffet værende polymersuspensjon i kjoleren 11 av rustfritt stål med dobbelt kappe, der har en vekslingsflate på 1,2 m^

og ved 12 og 13 er forsynt med innlop og utlop for en lake med temperatur - 15°C, hvis volumstrom utgjor 2,5 ^ Pr» time.

Gjennom kanalen 14 og 15 innforer Di an den avkjolte suspensjon i syklonen 16, fra hvilken kvelstoffet i^ykleres til viften 8 via kanalen 17.

Man dirigerer den til en temperatur på 46°C avkjolte polymer til trakten 18, hvoretter man på ny innforer den i reaktoren 3 via stengeanordning 19 og matningsanordningen 20. Den gjennomsnitt'lige polymerisasjonsytelse er 95$«

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av polymere eller copolymere på formaldehydbasis, hvor polymerisasjonen foretas kontinuerlig med monomer formaldehyd i gassfase ved samtidig innforing av gassformig formaldehyd og katalysator i et roterende reaksjonskammer hvori reaktantene kommer i kontakt med en ferdig polymer-masse, karakterisert ved at temperaturreguleringen i reaksjonskammeret foretas ved å sirkulere en del av den polymere eller copolymere gjennom en ytre kjoleinnretning som er uavhengig av reaktoren og sende i det minste en del av den avkjolte pulverformige poly mer tilbake til reaktoren idet den pulverformige polymermasse omrores kontinuerlig og i statisk tilstand utgjor minst 30$ av reaksjonskammeret s volumo