NO770026L - Fremgangsm}te og anordning til } fjerne fordampbare andeler fra h¦yvisk¦se l¦sninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse, angår en fremgangsmåte og amordning til

å fjerne fordampbare andeler fra høyviskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer ved kontinuerlig fordampning langs en opphetet avgasningssone.

Ved fremstilling av termoplastiske kunststoffer ved polymerisering av monomere eller monomerblandinger i substans eller løsning opptrer de derved frembragte polymerisater vanligvis som løsning i de monomere utgangsmaterialer, i løsningsmidler eller i en blanding av monomere og løsningsmidler. For gjenvinning av polymerene er det derfor nødvendig å fjerne de flyktige andeler fra reaksjonsblandingen ved fordampning under varmetilførsel ved eventuelt nedsatt trykk.

Flere fremgangsmåter og anordninger er tidligere blitt foreslått til fjernelse av fordampbare andeler fra slike høyviskøse kunststoffløsninger eller -smelter. Det er således kjent å benyt-te fordamperknetere og -ekstrudere, rørfordampere, avspenningsfor-dampere og hensiktsmessige kombinasjoner derav som er mer eller mindre egnet til bruk med den store mangfoldighet av termoplaster.

Særlig termisk ømfintlige termoplaster eller termoplast-blandinger, såsom styrol- og a-metylstyrolpolymerisater inklusive ko- eller terpolymerisater av styrol og/eller a-metylstyrol med akrylnitril hhv. metakrylnitril,. utsettes lett for skader når det for fjernelse av løsningsmidlene og ikke omsettbare monomere arbeides med uhensiktsmessige fremgangsmåter og anordninger og tempereringen av. de høyviskøse kunststoffløsninger eller -smelter ikke utføres tilstrekkelig skånende. Således kan det ved etterpolymerisering og termiske beskadigelser, f.eks. misfarvning, dannes destruksjonsprodukter og oligomere som er uønskelige. Hvis det i løsningene finnes elastifiserende virkende hodekautsjukker, kan det ved avdampning forekomme etterforgreninger eller nedbygnings-prosesser som også innvirker uønsket på produktets egenskaper.

Fremgangsmåter er tidligere kjent som skal avskaffe disse ulemper. Alle disse fremgangsmåter er imidlertid betinget av bestemte oppgavestillinger eller er slett ikke brukbare. Dessuten bringer de med seg bare delvis den forønskede virkning med skånende oppvarming av de termisk ømfintlige løsninger eller smelter.

Det er allerede blitt foreslått å foreta tilførsel av den nødvendige fordampningsvarme ved hjelp av rørvarmevekslere, hvor den høyviskøse løsning eller smelte av termoplastiske kunststoffer strømmer gjennom rørene som utenfra oppvarmes av en passende varmebærer. Ved fordampning av de flyktige andeler dannes det her en • tofaseblanding bestående av en smelte av polymerisat og dampblærer av den flyktige fase. Adskillingen av denne blanding i flyktig og dampformet fase finner sted i et etterkoblet skillekar som fortrinnsvis holdes under redusert trykk. Spesielle utførel-sesformer med tilsvarende fremgangsmåter og anordninger er f.eks. beskrevet i britisk patent 997 838, tysk utlegningsskrift 12 31 898 og tysk fremlegningsskrift 15 95 199.

De ved denne fremgangsmåte benyttede vanlige varmevekslere drives da vanligvis med forholdsvis store temperaturforskjeller mellom varmemediet og den høyviskøse kunststoffløsning eller -smelte. Denne ettrinns arbeidsmåte lar seg med fordel utføre ved noen polymerløsninger, mens den med andre er beheftet med al-vorlige ulemper. Således kan en uønskelig etterpolymerisering finne sted, hvilket særlig ved sampolymerisering kan føre til uønskede forandringer i produktets sammensetning. Særlig ved fjernelse av fordampbare andeler fra høyviskøse løsninger eller smelter av termisk ømfintlige kunststoffer er det ved denne fremgangsmåte umulig i ønsket utstrekning å unngå beskadigelse av pro-dukter og det danner seg allerede etter kort tid destruksjonsprodukter og oligomere.

Man har allerede forsøkt å kvitte seg, med denne ulempe ved at det ved opparbeidelse av de ved blandepolymerisering av styrol og akrylnitril anfallende løsninger foretas fjernelse av

de flyktige andeler i to trinn. Ved denne arbeidsmåte som er beskrevet i U.S.- patent 2 941 985 avdampes først i et første prosesstrinn det meste av den ikke omsatte akrylnitril ved en forholdsvis lav temperatur fra polymerløsningen. Fjernelsen av de andeler av

polymerene som ble igjen, skjer da i et annet prosesstrinn ved vesentlig høyere temperatur. Denne totrinns fordampning er imidlertid ufordelaktig ved at den ved fremstilling av blandepolymerisa-

ter med stor akrylnitrilgehalt lager vanskeligheter, nemlig at den meget, temperaturømfintlige akrylnitril i en så høy grad må fjernes i det første fordampningstrinn at det i det andre fordampningstrinn ikke dannes noen destruksjonsprodukter som kunne på-virke blandepolymerisatets utseende. Denne totrinns fremgangsmåte er dessuten ufordelaktig ved at den delvis avgassede polymer-løsning avkjøles sterkt ved den forholdsvis lave avgasningstemperatur i det første trinn, særlig når det må fordampes store meng-der akrylnitril. Som følge av denne avkjøling kan viskositeten av restløsningen økes så sterkt at den ikke lenger er tilstrekkelig flytende for å kunne overføres til det andre avgasningstrinn.

I det tyske fremlegningsskrift DT-OS 21 38 176 er det beskrevet en ettrinns fremgangsmåte til avspenningsfordampning som tillater en kontinuerlig eller trinnvis opphetning av termisk ømfintlige kunststoffløsninger eller -smelter. Derved er dét vel mulig ved avspenningsfordampning tydelig å nedsette produktska-der like overfor andre sammenlignbare fremgangsmåter og også å unngå andre ovenfor nevnte ulemper. Ifølge nevnte publikasjon arbeides det imidlertid også med rørbuntvarmevekslere som må drives med forholdsvis store temperaturdifferanser mellom produkt og var-memedium, slik at også ved denne fremgangsmåte opptrer om enn i mindre grad den stadig uønskede forgulning og destruksjon av pro-duktene under avgasningen.

Hensikten med denne oppfinnelse er derfor å frembringe en fremgangsmåte og en anordning til å fjerne fordampbare andeler fra høyviskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer, hvor de nevnte ulemper unngås, og hvor en mest vidtgåen-de fjernelse av de fordampbare andeler kan utføres på en enklest mulig og mest skånsomme måte uten at det i nevneverdig grad opptrer noen forandringer eller skader på produktet.

Denne oppgave har man ifølge oppfinnelsen løst ved at oppvarmingen av de høyviskøse løsninger eller smelter av de termoplastiske kunststoffer til avgasningstemperatur skjer i avgasningssonen på en definert og skånsom måte i tynne produktsjikt, hvor oppdelingen av kunststoffløsningen eller -smeiten i de tynne produktsjikt finner sted fremdeles under temperaturbetingelsene for den tilstrømmende løsning eller smelte, og ved at fordampningsvar-men i stor utstrekning igjen tilføres produktet under fordampningen i avgasningssonen.

Gjenstanden for denne oppfinnelse er således en fremgangs måte til å fjerne fordampbare andeler fra høyviskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer ved hjelp av kontinuerlig fordampning langs en oppvarmet avgasningssone og adskillel-se av dampformig og flytende fase i et etterkoblet skillekar eller separeringskar, hvor kunststoffløsningen eller -smeiten i avgasningssonen først oppvarmes ved et trykk som er større enn metningstrykket av de fordampbare andeler ved den på vedkommende tidspunkt rådende temperatur som følge av indirekte varmeutveksling gradvis til avgasningstemperaturen, hvoretter de fordampbare andeler fordampes i avgasningssonen under et trykk som er lavere enn metningstrykket for de fordampbare andeler ved avgasningstemperaturen, under dannelse av et tofasesystem av damp og smelte, hvoretter den dampformede fase tas av i det etterkoblede skillekar og den i høy grad for fordampbare andeler befridde kunststoffsmelte føres ut. Fremgangsmåten utmerker seg ved at oppvarmingen av den høyviskøse .løsning eller smelte av termoplastiske kunstof-fer opp til avgasningstemperaturen gjennomføres i tynne produksjonssjikt, hvor oppdelingen av den høyviskøse løsning eller smelte i de tynne produksjonssjikt skjer enda under temperaturbetingelsene for den tilstreømmende høyviskøse løsning eller smelte,og hvor oppvarmingen av de tynne produksjonssjikt skjer trinnvis i produktstrømretningen på den måte at temperaturdifferansen mellom det varmeoverførende medium og kunststoffløsningen eller -smeiten alltid er lavere enn 50°C, og at den for fordampning nødvendige fordampningsvarme i stor grad igjen tilføres produktet under fordampningen i avgasningssonen.

Som følge av den jevne og raske varmetil førsel til de høy-viskøse løsninger eller smelter av de termoplastiske kunststoffer og som følge av den nøyaktige temperaturstigning ved innstilling av mindre temperaturdifferanser mellom produktet og det varmeoverførende medium både ved oppvarming til avgasningstemperaturen og også under fordampningen, samt som følge av den utstrakte tilbake-føring av den fra produktet under fordampningen bortførte varme-mengde direkte under fordampningen i avgasningssonen tillater fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen den delvise eller nesten full-stendige fjernelse av de fordampbare andeler under meget skånsomme betingelser. Samtidig er fremgangsmåten meget fleksibel, lar seg gjennomføre på en enkel måte og har et stort anvendelsesområde.

Innenfor denne oppfinnnelses ramme forstås med uttrykket "termoplastiske kunststoffer" alle makromolekylære stoffer eller blandinger av slike stoffer som blir plastiske og flytedyktige når de utsettes for trykk og temperatur. Uttrykket "makromolekylære stoffer" omfatter her alle i det vesentlige ved homo- eller kopolymerisering frembragte polymerisater, likeså polykondensater og polyaddisjonsprodukter. Den midlere molekylærvekt av de termoplastiske kunststoffer bestemt som.tallmiddel over målinger av det osmotiske trykk ligger som regel i området fra omtrent 500 til omtrent 1 000 000, fortrinnsvis mellom 30 000 og 500 000.

Særlig egner fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen seg til fjernelse av fordampbare andeler fra løsninger eller smelter av

termisk ømfintlige polymerisater eller polymerisatblandinger. Som sådanne kan f.eks. nevnes homopolymerisatene av butadien, isopren, isobutylen og/eller av vinyletere samt kopolyme.risater og terpolymerisater av disse monomere med hverandre og/eller med akrylestere, metakrylestere og/eller monovinylaromatiske monomere, som

styrol eller a-metylstyrol. Videre hører slike polymerisater hhv. polymerisatblander med, som anfaller ved polymerisering av akrylnitril eller metakrylnitril hhv. monomerblandinger som inneholder slike monomere, såsom f.eks. styrolakrylnitrilblandepolymerisater eller butadienakrylnitrilblandepolymerisater. Videre må nevnes de tofasede polymerisatblandinger hvis disperse fase består av elastifiserende virkende, som oftest podede homo-, ko- eller terpolymerisater, f.eks. butadien, isopren og/eller akrylestere, mens den koherente fase består av homo-, ko- eller terpolymerisater av olefint umettede monomere, såsom styrol, a-metylstyrol, akrylnitril, metakrylnitril, akryl- eller metakrylsyreestere, særlig av alkoholer med 1 til 8 C-atomer, maleinsyreanhydrid etc. De tofasede polymerisatblandinger er også kjent som SB-, ABS- hhv. ASA-polymerisater. Fremgangsmåten er like fordelaktig anvendelig f. eks. på smelter eller løsninger av homopolystyrol eller poly-a-metylstyrol.

De termoplastiske kunststoffer fremstilles ifølge vanlige fremgangsmåter ved omsetning av monomerene eller monomerblandin-gene - eventuelt i nærvær av indikatorer som danner frie radikaler

- som substans eller løsning og fremstår da vanligvis som høyvis-køs løsning eller smelte med en viskositet i området fira 10 2 til

6 3 5 10 og særlig 10 til 10 poise. De angitte viskositetsdata hen-fører seg til de temperatur- og prosessbetingelser som råder ved tilstrømningen av løsningen eller smeiten til avgasningssonen. De høyviskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststof fer kan inneholde opp til 70vekt% fordampbare andeler. Fordampbare andeler er da særlig de ikke omsettbare restmonomere samt i påkommende tilfelle løsnings- eller dispergeringsmiddel. Vanligvis ligger innholdet på fordampbare andeler mellom 10 og 50 vekt% av den høyviskøse løsning eller smelte. De høyviskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer kan ifølge oppfinnelsen befris nesten helt eller også bare delvis fra de fordampbare andeler.. Nesten fullstendig fjernelse av de fordampbare andeler skal i denne sammenheng bety at de fordampbare andeler fjernes fra løsningen eller smeiten i størst mulig utstrekning, slik at restandelen vanligvis ligger under 0,5 vekt% og fortrinnsvis under 0,1 vekt% av smeiten.

Fjernelsen av de fordampbare andeler fra de høyviskøse løsninger eller smelter av de termoplastiske kunststoffer skjer i samsvar med denne oppfinnelse ved kontinuerlig fordampning langs en oppvarmet, fortrinnsvis vertikal eller nesten vertikalt anordnet avgasningssone. Den høyviskøse løsning eller smelte mates da inn i avgasningssonen under et trykk som ligger over metningstrykket for de fordampbare andeler ved den valgte avgasningstemperatur. Den høyviskøse løsning eller smelte oppvarmes først i avgasningssonen ved indirekte varmeutveksling til avgasningstemperatur, og trykket ligger da over metningstrykket av de fordampbare andeler ved avgasningstemperaturen. Etter at avgasningstemperaturen er nådd, fordamper de fordampbare andeler langs den oppvarmede avgasningssone fra den høyviskøse løsning eller smelte av de termoplastiske kunststoffer under et trykk som er lavere enn metningstrykket for de fordampbare andeler ved den valgte avgasningstemperatur. Fordampningen langs den oppvarmede avgasningssone oppnås ved at det ved utløpet fra avgasningssonen innstilles et trykk som er lavere enn metningstrykket for de fordampbare andeler ved den valgte avgasningstemperatur. Fortrinnsvis råder det ved avgasningssonens utløp et trykk som er likt eller lavere enn atmos-færetrykket og ved en særlig gunstig utførelse av fremgangsmåten arbeides det her med et underatmosfærisk trykk, f.eks. fra ca. 1 til ca. 100 torr.

Avgasningstemperaturen er først og fremst avhengig av hvilke termoplastiske kunststoffer som det arbeides med. Temperaturen ligger vanligvis over kunststoffenes smeltetemperatur, men dog under den temperatur ved hvilken det opptrer betydelige produkt-skader. Avgasningstemperaturen holdes da innenfor dette område fordelaktig så lav som mulig, men den må dog være så høy at det termoplastiske kunststoff etter utløpet fra avgasningssonen fremdeles foreligger som lett flytende og pumpedyktig smelte.. Avgasningstemperaturen ligger vanligvis i området fra 180 til ca.

350°C og fortrinnsvis i området fra 200 til 280°C.

Som følge av fordampningen av de fordampbare andeler langs den. oppvarmede avgasningssone danner det seg i avgasningssonen en tofaset blanding som består av en smelte av det termoplastiske kunststoff som flytende fase eller smeltefase og av dampblærer av de fordampbare andeler som den flyktige fase. Oppdelingen av denne tofasede blanding i dampformet og flytende, smelteformet fase skjer umiddelbart etter utløpet fra forgasningssonen i et etter denne sone koblet skillekar eller separeringskar. De fordampede, flyktige andeler fjernes fra skillekaret ved avsugning eller ved utpumping. Smeiten som er helt eller delvis befridd for de flyktige andeler, oppsamles i skillekaret og føres bort ved hjelp av kjente transportinnretninger, f.eks. snekkepumper e.l.

Et vesentlig trekk ved den oppfinnelsesmessige fremgangsmåte er at oppvarmingen av den høyviskøse løsning eller smelte i avgasningssonen til avgasningstemperatur skjer ved indirekte varmeutveksling på en ganske bestemt og definert måte. For oppvarming inndeles den høyviskøse løsning hhv. smelte i tynne produktsjikt. Det er vesentlig at denne oppdeling av produktstrømmen i tynne sjikt skjer under temperaturbetingelser for den tilstrømmen-de løsning hhv. smelte. For å oppnå dette er det nødvendig at temperaturen for den høyviskøse løsning eller smelte i avgasningssonens første temperaturtrinn holdes praktisk talt på temperaturen for den tilstrømmende løsning hhv. smelte. Derved sikres at varmeoverføringen skjer raskt og jevnt under hele oppvarmingspro-sessen i de tynne produktsjikt. Et "indre" fordelingsrom, hvor den høyviskøse løsning hhv. smelte først deles opp under oppvar-mingsbetingelser, er derimot vanskelig å beherske temperaturmessig, slik at forholdsvis store temperaturdifferanser kan forekomme,

men først og fremst er det umulig å få oppvarmet produktet på en nøyaktig bestemt og ensartet måte.

De tynne produktsjikt av den høyviskøse løsning hhv. smelte gjennomstrømmer den oppvarmede avgasningssone i produktførende soner. Disse produktførende soner er f.eks. i form av flate kanaler som er innfelt i segmentaktig oppbyggede, byggekasseaktig sammensatte metallblokker som tjener som varmeoverførende medium. Tempereringen av metallblokkene kan skje ved hjelp av hvilke som helst primære varmebærere. Alle konvensjonelle varmesystemer kan benyttes, f.eks. damp- eller væskeoppvarmingskretser, elektriske varmestaver og andre. Som følge av den gode varmeledning i metallblokkene kan varmeoverf øringen' styres på den best mulige måte.

For å oppnå mest mulig skånsom oppvarming av den høyvis-køse løsning hhv. smelte opp til avgasningstemperaturen, skjer varmeoverføringen i avgasningssonen trinnvis i flere tempereringssoner som er anordnet etter hverandre i produktstrømmens retning. Avgasningssonen er da delt i minst to og fordelaktig i tre eller flere, fortrinnsvis uavhengige tempereringssoner. Temperaturen for metallblokkene som tjener til varmeoverføring, reguleres da slik i de enkelte tempereringssoner gjennom de primære varmebærere at temperaturdifferansen mellom det varmeoverførende medium og de tynne produktsjikt av den høyviskøse løsning hhv. smelte under oppvarmingen som også under fordampningen alltid er mindre enn 50°C. Temperaturdifferansene blir fortrinnsvis mindre enn 30°C og særlig mindre enn 20°C. I den første temperatursone skal temperaturen av metallblokkene praktisk talt svare til temperaturen av den tilstrømmende høyviskøse løsning eller smelte. Løsningen eller smeiten føres inn i den oppvarmede avgasningssone fortrinnsvis med den temperatur som den har ved fremstillingen, dvs. vanligvis i området fra 50 til 200°C.

Det er gunstig når de tynne produktsjikt ved temperering har en sjikttykkelse i området 0,5 til 4 mm, fortrinnsvis mellom 0,5 og 3 mm. Derved oppnås en rask og jevn temperering over hele tverrsnittet av produktstrømmen og dermed en eksakt temperatursty-ring ved små temperaturdifferanser selv ved de termoplastiske kunststoffer som som regel er dårlige varmeledere. Som følge av den jevne temperering over hele tverrsnittet av produktsjiktene oppnås dessuten en ensartet flyting av løsningen hhv. smeiten og en uønsket oppholdstidsfordeling i de enkelte produkt sjikt unngås.

Tverrsnittsbredden av de tynne produktsjikt,, som betyr det samme som tverrsnittsbredden av de produktførende soner i avgasningssonen, er likesom tverrsnittsformen variabel i stor utstrekning og kan tilpasses den tilsvarende prosessoppgave derved. Det er således mulig at tverrsnittet av de produktførende soner i avgasningssonen forblir konstant i produktstrømretningen eller f.eks. utvider seg i denne retning. Forandringene kan være kontinuerlige eller sprangaktige og de kan skje over hele eller over bare en del av de produktførende soner. Tverrsnittsbredden av en produkt-førende sone kan også forandres flere ganger, f.eks. kan den først innsnevres og deretter utvides. Det er da bare viktig at sjikt-tykkelsen i produktsjiktene i de produktførende soner i det oppvarmede område alltid ligger under 4 mm. Det er dog selvfølgelig at formen av alle produktførende soner er lik over hele tverrsnittet av den totale produktstrøm, dvs. over tverrsnittet av hele avgasningssonen.

Ved forandring av tverrsnittsbredden og dermed tverrsnittsflaten av de produktførende soner kan strømningshastigheten og dermed oppholdstiden av den høyviskøse løsning hhv. smelte påvirkes og f.eks. reguleres forskjellig i de forskjellige tempereringssoner. Særlig kan derved trykket i avgasningssonens produktføren-de soner bestemmes. Det er således mulig ved utforming av de pro-duktførende soner å bestemme trykket slik at oppkokning av de fordampbare, flyktige andeler i de produktførende soner begynner på et bestemt, lokalt fastlagt sted i avgasningssonen. Dette kan f. eks. oppnås ved en sprangaktig utvidelse av tverrsnittsbredden av de produktførende soner eller ved en jevn eller sprangaktig inn-snevring eller innsnøring og etterfølgende utvidelse av de produkt-førende soner. Hvis det bare passes på at denne utvidelse av de produktførende soner bevirker at trykket for løsningen eller smeiten i avgasningssonen synker under metningstrykket for de fordampbare andeler ved den på dette sted gjeldende temperatur, så

er denne begynnelse på fordampningen i avgasningssonen nøyaktig fastlagt. Dette bringer med seg bl.a. den fordel at avgasningstemperaturen kan innstilles meget nøyaktig og skånsomt ved den trinnvise oppvarming av løsningen eller smeiten.

Begynnelsen av fordampningen i den oppvarmede avgasningssone kan forøvrig reguleres på den måte som er vanlig for slike fremgangsmåter ved trykket ved utløpet fra avgasningssonen, dvs. ved hjelp av det trykk som råder i det etterkoblede skillekar, under hensyntagen til trykk og temperaturforhold som råder under innmatningen av løsningen eller smeiten i avgasningssonen.

Videre er det et vesentlig trekk ved fremgangsmåten iføl-ge oppfinnelsen'at den for fordampningen nødvendige fordampningsvarme, som primært alltid tas fra det produkt som skal avgasses,

i høy grad igjen tilføres produktet under fordampningsprosessen langs den oppvarmede avgasningssone. Derved unngås en for kraftig nedkjøling av kunststoffsmeiten under fordampningen av de fordampbare andeler og det blir mulig å arbeide ved lave avgasningstem-

peraturer som bare ligger forholdsmessig lite over den ønskede sluttemperatur for den helt eller delvis fra de fordampbare andeler befridde kunststoffsmelte. Fortrinnsvis tilføres produktet under fordampningen langs den oppvarmede avgasningssone på ny i det minste så meget varme utenfra at temperaturen av kunststoff-smelten som følge av avgasningikke synker mer enn 30°C og helst ikke mer enn 20°C. På denne måte kan man ved unngåelse av de ved vanlige fremgangsmåter nødvendige høye produkttemperaturer ved begynnelsen av avgasningen foreta fjernelsen av de fordampba-

re andeler fra de høyviskøse kunststoppløsninger eller -smelter under særlig produktskånsomme betingelser, slik at fremgangsmåten .ifølge oppfinnelsen egner seg særlig til etterbehandling av løs-ninger eller smelter av termiskømfintlige kunststoffer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er i høy grad fleksibel og kan

lett tilpasses forskjellige oppgave- og problemstillinger. Forøv-rig gjennomføres den kontinuerlige fordampning på vanlig måte og kan utføres eller modifiseres ved hjelp av kjente i litteratuten beskrevne forholdsregler, hvis de ovenfor omtalte oppfinnelsesmessige trekk vil bli enset og'opprettholdt. Avgasningen vil vanligvis drives så langt at det er bare under 1 vekt%, fortrinnsvis under 0,1 vekt% av de fordampbare andeler igjen i kunststoffsmeiten .

Den oppfinnelsesmessige fremgangsmåte vil blk forklart nærmere nedenfor i forbindelse med en anordning som også utgjør endel av denne oppfinnelse.

Denne anordning til å fjerne fordampbare andeler fra høy-viskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer består i det vesentlige av en spesiell, fortrinnsvis vertikal eller nesten vertikalt anordnet varmeutvekslingsanordning som ved sin ene, ved vertikal anordning øvre ende er forsynt med en for-delingskonus for produkttilførsel og ved sin andre, ved vertikal anordning nedre ende er forbundet med et skillekar. Dette skillekar er i sitt øvre område forsynt med en avgasningsåpning til fjernelse av de fordampbare, flyktige andeler og ved den nedre ende har en uttagningsåpning for den avgassede kunststoffsmelte. Uttagningsåpningen er forbundet med en transportinnretning for smeiten, f.eks. et tannhjulspar, en ekstruder e.l. Skillekaret kan være utført på en hvilken som helst måte som i og for seg kjent.

En vesentlig bestanddel ifølge oppfinnelsen er i denne anordning den spesielle varmeveksleranordning. Varmeveksleranord ningen er bygget opp av minst to, fortrinnsvis tre eller flere, byggekassemessig sammensatte, massive metallblokker og er oppdel-bar i minst to, fortrinnsvis tre eller flere,segmenter. De massive metallblokker inneholder gjennomgående fortrinnsvis vertikalt anordnede, slisseformede kanaler som tjener til føring av den høy-viskøse løsning eller smelte. Vinkelrett på disse slisseformede kanaler og likeså anordnet i de massive metallblokker er det plas-sert parallelle, hulromaktige passasjer for opptagning av den primære varmebærer. Disse hulromaktige passasjer er da inndelt i minst to, fortrinnsvis tre,lag forløpende vinkelrett på retningen av de slisseformede kanaler. Et ytterligere" vesentlig trekk er at varmeveksleranordningen er inndelbar i slike segmenter, slik at de produktførende slisseformede kanaler kan legges åpne eller skiftes, men hvor segmentene er forbundet med hverandre i varmekontakt når det hele er bygget sammen.

Som følge av en sådan oppbygning med segmenter kan varmeveksleranordningen når som helst deles opp innved de produktføren-de , slitteformede kanaler og disse kan renses eller skiftes før sam-menbygningen skjer. Dette er av særlig betydning når det arbeides med termisk ømfintlige kunststoffer som lett destrueres under dannelse av koksaktige avleiringsprodukter. I avhengighet av prosess-oppgaven hhv. prosessbetingelsene kan overflaten av de slisseformede kanaler være behandlet eller foredlet tilsvarende. Ved appa-ratutførelsene hvor anordningen er delbar i slike segmenter at de slisseformede kanaler kan avdekkes, kan disse kanaler være montert i varmeledende kontakt med hulprofiler av motstandsdyktig materiale eller et materiale som er å rengjøre. Innsatsen av-utskiftbare hulprofiler, f.eks. i form av plater til engangsbruk, til utkled-ning av de produktførende, slisseformede kanaler, er særlig fordelaktig når det dreier seg om destruksjons- eller avleiringsprodukter av termisk ømfintlige kunststoffer som bare vanskelig kan fjernes mekanisk eller når løsningene eller smeltene som skal avgasses, inneholder aggressive stoffer.

De produktførende, slisseformede kanaler i varmeveksleren er utformet slik at deres tverrsnittsdybde, dvs. i retning for den korteste utstrekning av tverrsnittsflaten, over hele kanallengden fortrinnsvis ligger i området fra 0,5 til 4 mm og helst mellom

0,5 og 3 mm. Tverrsnittsbredden og tverrsnittsformen av disse kanaler kan variere i stor utstrekning og kanalene kan utformes forskjellig og de kan f.eks. kontinuerlig eller sprangaktig forandres

i produktstrømretningen, f.eks. ved at de utvides eller deretter innsnevres og så igjen utvides.

De hulromaktige passasjer i metallblokkene for opptagning av den primære varmebærer kan da være utført som enkle boringer eller som innstøpte eller innpressede ror eller rørslanger. Deres utforming vil være rettet først og fremst i avhengighet av hva slags primær varmebærer som benyttes.

Nedenfor skal det beskrives noen spesielle utførelser av en varmeveksler og det henvises til tegningene. Fig. 1 viser skjematisk oppbygningen av en varmeveksler ifølge oppfinnelsen i demontert tilstand, fig. 2 a-c viser til-dels i snitt grunnriss av kanalblokkene, fig. 3 illustrerer en annen utforming av kanalene, fig. 4 viser en annen utførelse av varmeveksleren, fig. 5 viser enderiss av tre hule stenger i anordningen ifølge fig. 4, og fig. 6 viser en avgasningsanordning. Fig. 1 viser skjematisk oppbygningen av en varmeveksler ifølge oppfinnelsen i demontert tilstand og som har massive, plateformede metallblokker. Blokkene 1 er unntatt endeblokken 2 forsynt på sin ene side med flere åpne, flate, slisseaktige kanaler 3. Disse kanaler er anordnet innbyrdes parallelle og har på produkt-inngangssiden fordelaktig en kort innløpsfordypning 4. Derved sikres jevn fordeling av den tilstrømmende høyviskøse løsning eller smelte av termoplastisk kunststoff til alle slisseformede kanaler

3. Innløps fordypningen 4 skal da ikke rekke helt ned i det tempererte område av de plateformede metallblokker 1. I metallblokkene 1,2 finnes dessuten hulromaktige passasjer 5 som strekker seg vinkelrett på de slisseformede kanaler 3 og tjener til opptagning av

den primære varmebærer. Passasjene 5 forløper fortrinnsvis parallelt med hverandre og er delt i tre passasjelag 5a, 5b, 5c som kan drives med forskjellige temperaturer.

De enkelte metallblokker 1,2 sammensettes som vist på fig.

1 i sideriss og på fig. 2a i oppriss, byggekassemessig og holdes

sammen ved hjelp av passende midler, som trekkankere, bolter e.l., slik at de åpne kanaler 3 i en plateformet metallblokk 1 er lukket med den tilstøtende glatte bakside av naboblokken 1,2, hvorved det dannes tette, slisseformede kanaler til føring av produktet. På denne måte er det tilveiebragt en av blokker oppbygget varmeveksler som etter drift lett kan demonteres i enkeltblokker, slik at de produktførende kanaler 3 kan legges åpne og vaskes, renses eller eventuelt etterbehandles, f.eks. poleres eller passiveres. I

tilfelle av en på denne måte av plateformede metallblokker oppbygget varmeveksler er de plateformede, massive metallblokker 1,2 identiske med de forannevnte segmenter i varmeveksleren, som varmeveksleren skal kunne deles opp i for avdekning av de produktfø-rende kanaler.

Den på fig. 1 skjematisk viste varmeveksler av plateformede metallblokker er meget fleksibel med hensyn til utførelse. En særlig fordel ved denne anordning er at små variasjoner tillater lett tilpasning til spesielle prosessbetingelser..

Det er selvfølgelig mulig at de mellomliggende, plateformede metallblokker 1 kan ha kanaler 3 på begge sider. I et sådant tilfelle kan også den ytre plateformede endeblokk 2 ha kanaler 3 på innersiden. Metallblokkene 1 som da får kanaler på begge sider, kan også sammenbygges slik at kanaldybden adderes, som antydet på fig. 2b. Dette kan være fordelaktig når det f.eks. kreves forholdsvis lange oppholdstider for produktet i varmeveksleren. Det er også mulig å anordne plane plater 6 mellom blokkene 1 som vist på fig. 2c, slik at det dannes kanaler 3 på begge sider av hver plate 6. Disse plane plater 6 kan være utført av samme eller annet materiale enn metallblokkene 1 og de kan f.eks. tjene som sær-skilte tetningselementer mellom de enkelte segmenter. Dessuten kan det være fordelaktig om de innførte plane plater 6 er utformet slik at de tillater en ytterligere behandling av produktet, f.eks. ved at de tjener som lydgivere eller strålegivere og/eller at de holder måleelementer, f.eks. transmittere,for måling av trykk og temperatur i produktstrømmen.

Andre anordninger av de produktførende kanaler 3 kan også forekomme. En sådan anordning er f.eks. vist på fig. 3. I dette tilfelle er de slisseformede kanaler 3 i de enkelte metallblokker

1 forbundet slik med hverandre at hele varmeveksleren bare gjennom-strømmes av en produktstrøm. Ved en slik kobling av de produktfø-rende kanaler 3 kan hver enkelt plateformet metallblokk 1,2 tempereres særskilt. Ytterligere variasjonsmuligheter består i tverrsnittsformen og -bredden av kanalene 3 i de plateformede blokker 1,2. For tilpasning til kravene i vedkommende prosess kan kanalene 3 etter innløpet 4 beholde sitt tverrsnitt eller tverrsnittet kan forandres en eller flere ganger kontinuerlig eller plutselig. Derved kan produktets oppholdssted og særlig trykket i utveksleren påvirkes. Det er også mulig å variere forholdene i de enkelte tempereringssoner forskjellig. Kanalene 3 kan være.kantede eller avrundede og som nevnt kan de være utforet med tynnveggede hulprofiler som kan være åpne eller lukkede og som er i varmeledende kontakt med blokkene.

Fig. 4 viser en annen utførelse av varmeveksleren ifølge oppfinnelsen. I de enkelte blokkaktig utformede, massive metallblokker 7 finnes horisontale, innbyrdes parallelt forløpende passasjer 5 for opptagning av den primære varmebærer. Disse passasjer 5 i de enkelte blokker 7 kan da være sammenfattet til adskil-te lag eller grupper, slik at de enkelte blokker 7 kan tempereres hver for seg. Vinkelrett på passasjene 5 forløper i vertikal retning gjennomgående boringer 8. Disse boringer 8 som forløper innbyrdes parallelt, er anordnet i hver blokk 7 på samme måte som i de andre blokker 7, slik at boringene 8 kommer nøyaktig i flukt med hverandre når de enkelte metallblokker er bygget sammen med de andre. Sammen danner boringene gjennomgående kanaler i varmeveksleren. Blokkene er fast forbundet med hverandre ved hjelp av trekkankere, bolter o.l. Det kan være fordelaktig å anordne tynne mellomsjikt av varmeisolerende materiale mellom blokkene, slik at de forskjellig tempererte metallblokker 7 er varmeisolert innbyrdes.

Inn i boringene 8 av de sammensatte, massive metallblokker 7 er det med varmekontakt innsatt hulprofilerte metallstenger 9.

Da disse metallstenger 9 tjener til føring av produktet, dvs. den høyviskøse løsning eller smelte som skal avgasses, er hulprofilene 10 i metallstengene 9 i form av slisseformede kanaler. Kanalfor-men kan variere i stor utstrekning, men det må aktes på at slisse-dybden fortrinnsvis- ligger mellom 0,5 og 4 mm. Fig. 5 viser i grunnriss mulige utførelses former av kanalene i stengene 9. Metallstengene 9 kan være anordnet slik at de for rensning lett kan presses ut av boringene 8 og skiftes ut med nye. De forannevnte segmenter som varmeveksleren ifølge oppfinnelsen skal kunne deles opp i, er i dette tilfelle på den ene side de hulprofUførende metallstenger 9 og på den annen side de massive metallblokker 7.

Da de hulprofilerte metallstenger 9 skiftes ut ved til-smussing og dermed representerer rene slitedeler, vil de som regel fremstilles av billig metall, f.eks. aluminiumlegering. Fortrinnsvis innsettes da myke, lett deformerbare materialer, som lett kan presses inn i metallblokkenes 7 boringer 8 for oppnåelse av varmekontakt. Stengene 9 kai være fremstilt på en av de kjente måter,

f.eks. ved strengpressing.

Fig. 6 viser skjematisk en fullstendig avgasningsanordning.

En vertikalt anordnet varmeveksler, f.eks. av den på fig. 1 og 2 viste type, er bygget opp av plateformede metallblokker 1,2 med produktførende kanaler 3 og varmemediumførende rørledninger 5. Varmeveksleren er montert på et skillekar 11 og forbundet med dette ved hjelp av flenser og er på produkttilføringssiden forsynt med en avdelingskonus 12. Den høyviskøse løsning eller smelte strømmer gjennom åpningen 13 inn i fordelingskonen 12 og for-" deles jevnt over de slisseformede kanaler 3 før den egentlige temperering finner sted. I varmeveksleren dannes da tofaset blanding som forlater varmevekslerens kanaler 3 og strømmer eller renner ned i skillekaret 11. De fordampbare andeler av kunststoffløsnin-gen eller -smelten,som oppsamles i skillekarets damprom, fjernes ved hjelp av en pumpe gjennom en avgasningsåpning 14. Smeiten som er helt eller delvis fri for de fordampbare andeler, samler seg ved karets 11 bunn og fjernes fra denne gjennom en uttaknings-åpning 15 ved hjelp av en skruepumpe 16.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen er på flere måter fordelaktige like overfor tidligere kjente fremgangsmåter og anordninger til fjernelse av fordampbare andeler fra høyviskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer ved kontinuerlig fordampning langs en oppvarmet avgasningssone. Den raske og ensartede temperering av løsningen eller smeiten tillater fjernelse av fordampbare andeler under skånsomme og nøyaktig bestemte betingelser. Følgen er at kunststoffene uten for altfor kraftig termisk påkjenning og skader kan bringes i en tilstand som tillater hensiktsmessig viderebehandling i kjente apparater eller maskiner. Videre kan fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen som følge av sin fleksibilitet og variabilitet tilpasses maksimalt til etterbehandling eller viderebehandling av pro-dukter ved hjelp av i og for seg kjente apparater eller maskiner.

Oppfinnelsen skal belyses nærmere ved hjelp av et eksempel hvor alle prosenttall er vektprosent.

Eksempel

Et avgasningsanlegg ifølge fig. 6 ble utstyrt med en var-, meveksler ifølge fig. 1. Platepakken besto av 13 plater av aluminiumlegering med 4 cm tykkelse, 48 cm bredde og 110 cm høyde og hver plate hadde fem varmepassasjer av stålrør med 1,2 cm lysvidde, som vist skjematisk på fig. 6. Tolv av platene var på tvers av varmepassasjene forsynt med hver sine ni åpne kanaler med 0,2 cm dybde, 2 cm bredde og 110 cm lengde. De siste 5 cm av alle kana ler var mot endene utvidet fra 0,2 cm dybde til 0,8 cm dybde for dannelse av produktinnløp. Den trettende plate var pakkens ende-plate og var uten kanaler.

Hver varmepassasje er identisk med de andre varmepassasjer i andre plater og er forbundet med disse på innløps- og utløpssi-den ved hjelp av en samleledning, slik at det fåes fem varmesoner som kan oppvarmes hver for seg.

Platepakken er ved innløpet forsynt med en konus for til-førsel' av produktet og er flenset tett på et samlekammer. Når sam-lekammeret utsettes for undertrykk, kan de fordampede løsningsmid-ler og monomere fjernes fra kammeret. Kunststoffsmeiten kan fjernes ved hjelp av en skruepumpe.

For gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilføres de fem lag med varmepassasjer i platepakken,sett i pro-duks jonsretningen , varmebærervæske med hhv. 145°C, 185°C, 225°C

og i de to siste lag 260°C.

Fra en kontinuerlig polymeriseringssone ble det ved 145°C tatt av 19 3 kg pr. time av en 55% styrolakrylnitrilsampolymerisat-løsning og tilført under trykk 25 ato tLl anordningens fordelerkonus 12. De fordampede, flyktige bestanddeler av løsningen besto av 36% atylbenzol, 48% styrol og 16% akrylnitril(vektprosent) og ble fjernet ved hjelp av et konstant undertrykk på 18 torr fra av-gasningsåpningen 14 og deretter gjenvunnet i et etterkoblet kon-dens er ings an legg .

Fastproduktet kom ut som skum av kanalene 3 med en temperatur på 246°C og smeltet ved bunnen av samlebeholderen 11. Det ble fjernet 106 kg sampolymerisatsmelte pr. time ved hjelp av en skruepumpe.

Prøvelegemer som ble fremstilt ved sprøytestøpning av dette materiale, viste bare ytterst svak forgulning og praktisk talt ingen dunkle smusspunkter.

Den løpende gasskromatiske bestemmelse av restgehalten på løsningsmidlet viste verdier på 0,04 - 0,06 % styrol og etylbenzol og bare spor av akrylnitril. Tilsvarende ble ved de samme prøver funnet mykningstemperaturer på 107,3°C til 108°C (målt etter Vicat/ B tilsvarende til DIN 53 460).

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til å fjerne fordampbare andeler fra høyvis-køse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer ved kontinuerlig fordampning langs en oppvarmet avgasningssone og skilling av dampformet og flytende fase i et etterkoblet skillekar, hvor kunststofflø sningen eller -smeiten i avgasningssonen først oppvarmes ved et trykk som er hø yere enn metningstrykket av de fordampbare andeler ved den i påkommende tilfelle rådende temperatur ved indirekte varmeutveksling, for trinnvis oppvarming til avgasningstemperaturen, hvoretter de fordampbare andeler fordampes i avgasningssonen under et trykk som er lavere enn metningstrykket for de fordampbare andeler ved avgasningstemperaturen, under dannelse av et tofasesystem av damp og smelte, hvoretter den dampformige fase fjernes i det etterkoblede skillekar og den i stor utstrekning for fordampbare andeler befridde kunststoff smelte føres bort, karakterisert ved at oppvarmingen av den høyviskøse lø sning eller smelte av de termoplastiske kunststoffer til avgasningstemperaturen gjennomføres i tynne produktsjikt, hvor oppdelingen av den hø yviskø se løsning eller smelte i de tynne produktsjikt finner sted fremdeles under temperaturbetingelsene for den tilstrømmende høyviskøse løsning eller smelte, og hvor oppvarmingen av de tynne produktsjikt foretas trinnvis i produktstrømretningen på slik måte at temperaturdifferansen mellom det varmeoverførende medium og kunststoffløsningen eller -smeiten alltid er mindre enn 50°C og at den til fordampningen nødvendige fordampningsvarme i høy grad igjen tilføres produktet under fordampningen langs avgasningssonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturfallet i kunststoffsmeiten under fordampningen holdes under 30°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturdifferansen i avgasningssonen mellom det varmeoverfø rende medium og den hø yviskø se lø sning hhv. smelte alltid holdes under 30°C.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at de tynne produktsjikt under temperering har en sjikttykkelse på 0,5 til 4 mm.

5. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 1 til 4, karakterisert ved at tverrsnitts flåtene av de pro- duktførende soner utvider seg kontinuerlig eller sprangaktig i produktstrømretningen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de fordampbare andeler fjernes til en restgehalt på mindre enn 1 vektprosent,- fortrinnsvis mindre enn 0,1 vektprosent.

7. Anordning til å fjerne fordampbare andeler fra høyviskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer, bestående i det vesentlige av en^ varmeveksleranordning som på produktinntaks-siden er forsynt med en fordelerkonus og ved sin andre ende er. forbundet med et skillekar, hvor skillekaret har en avgasningsåpning til fjernelse av dampformige andeler og en uttagningsåpning for den avgassede kunststoffsmelte, karakterisert ved at varmeutvekslingsanordningen er bygget opp av i det minste to byggekassemessig sammensatte, massive metallblokker og er delbar i det minste i to segmenter, hvor. de massive metallblokker inneholder parallelt forløpende slisseformede kanaler og vinkelrett på disse forløpende, likedant parallelt anordnede, hulromaktige passasjer, at de sistnevnte passasjer kan deles inn i det minste i to lag vinkelrett på retningen av de slisseformede kanaler, og at varmeutvekslingsanordningen er delbar i slike segmenter at de slisseformede kanaler avdekkes eller utskiftes, og hvor segmentene i sammenbygget tilstand er innbyrdes forbundet i varmekontakt med hverandre.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at tverrsnittsdybden av de slisseformede kanaler ligger mellom 0,5 og 4 mm.

9. Anordning ifølge krav 7 og 8, karakterisert ved at varmeutvekslingsanordningen er bygget opp av enkelte plateformede, massive metallblokksegmenter, hvilke segmenter på en eller begge sider har gjennomgående åpne slisseformede kanaler, mens den.plateformede endeblokk har ingen kanaler eller kanaler bare på innersiden og at de plateformede metallblokksegmenter er sammensatt slik at det er dannet tette slisseformede kanaler.

10. Anordning ifølge krav 7 og 8, karakterisert ved at varmeveksleranordningen er sammensatt av minst to massive metallblokker som vinkelrett til de hulromaktige passasjer er forsynt med boringer, hvori det er innsatt varmesluttende (i varmeledende kontakt) hulprofilerte metallstenger, hvor hulprofilene i metallstengene er utformet som slisseformede kanaler.