PL102705B1 - Sposob wytwarzania flokulantow akrylowych metoda ciagla - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia flokulantów akrylowych metoda ciagla, Flokulanty akrylowe sa srodkami stosowanymi w róznych procesach technologicznych do usuwa¬ nia organicznych i nie organicznych zanieczysz¬ czen oraz do oczyszczania wód przemyslowych i scieków. Do tych celów nadaja sie wysokocza- steczkowe polimery i kopolimery kwasów akrylo¬ wego i metakrylowego ich amidów, oraz soli amo¬ nowych i soli metali alkalicznych. Tego typu po¬ limery uzyskuje sie w znanych procesach polime¬ ryzacji, która przebiega w srodowisku wodnym w obecnosci inicjatorów, regulatorów wzrostu i in¬ nych znanych dodatków.

W przypadku duzego rozcienczenia monomerów proces polimeryzacji prowadzi do utworzenia nis- koczasteczkowych polimerów akrylowych o masie czasteczkowej rzedu kilkudziesieciu tysiecy. Pro¬ wadzenie tego procesu nie nastrecza trudnosci, gdyz otrzymany polimer jest lepka ciecza stosun¬ kowo latwa do usuwania z reaktorów.

Polimery o masie czasteczkowej rzedu kilku¬ dziesieciu tysiecy nie maja jednak wlasnosci flo- kulacyjnych.

Masa czasteczkowa decydujaca o wlasnosciach flokulacyjnych zalezy od stezen monomerów uzy¬ tych do -polimeryzacji. Pelna konwersje, oraz ma¬ sy czasteczkowe rzedu kilku a nawet kilkunastu milionów uzyskuje sie przy stezeniach monoine- rów powyzej 30*/f wagowych. Uzyskane produkty 2 polimeryzacji czy kopolimeryzacji sa elastyczny¬ mi zwartymi cialami stalymi i sa wprost niemoz¬ liwe do usuwania z reaktorów. Dlatego tez poli¬ meryzacja flokulantów prowadzona jest w ukla- dach otwartych w formach czy wannach, lub tez jak w opisie patentowym poludniowo-afrykanskim nr 6701884 w workach plastikowych. Uzyskany ty¬ mi sposobami w postaci elastycznych bloków poli¬ mer ma ksztalt formy i poddawany jest nastepnie io rozdrobnieniu, suszeniu i mieleniu. Higroskopij- nosc produktu powoduje, ze podczas mechaniczne¬ go rozdrobniania nastepuje ponowne sklejenie do duzych bryl bardzo trudnych do ponownego roz¬ drobnienia. Z tych powodów synteze flokulantów akrylowych prowadzi sie metodami periodyczny¬ mi, w nieduzych formach.

Istota wynalazku polega na sposobie wytwarza¬ nia flokulantów akrylowych metoda ciagla pole¬ gajaca na polimeryzacji lub kopolimeryzacji wod- nych roztworów kwasu akrylowego lub kwasu me¬ takrylowego lub amidów tych kwasów, albo ich soli amonowych czy soli metali alkalicznych w obecnosci inicjatorów, regulatorów wzrostu, przy czym stosowane sa wodne roztwory monomerów akrylowych o stezeniu 10—60°/o zawierajace po¬ nadto inicjatory i inne znane dodatki. Roztwory te doprowadzone do temperatury —40 do +100°C, wprowadza sie z mieszalnika lub z kilku zbiorni¬ ków na jeden koniec przenosnika tasmowego po- ruszajacego sie ruchem jednostajnym z tak dobra- 102 705102 705 3 na predkoscia, aby czas przebywania na przenos¬ niku odpowiadal zalozonemu czasowi reakcji, lub * byl od niego dluzszy, przy czym dla regulacji tem¬ peratury w dowolnym stadium reakcji mozna na powierzchnie transportera doprowadzac zwiazki odbierajace cieplo reakcji i staly rozcienczalnik.

Z drugiego konca przenosnika tasmowego pro¬ dukt polimeryzacji kierowany jest bezposrednio do wytlaczarki, z której podawany jest do suszar¬ ki a nastepnie mielony w mlynku. Szybkosc poli¬ meryzacji monomerów akrylowych a wiec i szyb¬ kosc dozowania i czas przebywania monomerów na tasmie zalezy od rodzaju uzytych monomerów, pH srodowiska i temperatury.

Istotna dla prowadzenia procesu polimeryzacji jest temperatura, niektóre procesy wymagaja ni¬ skich temperatur rzedu —40°C. W sposobie wedlug wynalazku odpowiednia temperature reakcji uzy¬ skuje sie przez doprowadzenie na tasme przenos¬ nika uprzednio ochlodzonych surowców. Wzrost temperatury w czasie trwania polimeryzacji moze byc korygowany przez zastosowanie chlodzenia wewnetrznego polegajacego na wprowadzeniu srod¬ ków odbierajacych cieplo reakcji.

Sposobem wedlug wynalazku polimeryzowac mozna dowolne monomery akrylowe, stosujac do¬ wolne inicjatory i regulatory. Korzystne wyniki uzyskuje sie stosujac uklad katalizatora sklada¬ jacego sie z nadsiarczanu amonu i dwu wzgled¬ nie trójetanoloaminy.

Tasma przenosnika, na którym odbywa sie po¬ limeryzacja moze byc wykonana z dowolnego ela¬ stycznego trwalego materialu o gladkiej powierzch¬ ni korzystnie z tkaniny laminowanej lub hydro- fobizowanej, do której tworzacy sie zel polimeru bylby nieprzyczepny i latwo odpadalby na koncu przenosnika. W przypadku bardzo higroskopijnych polimerów korzystne jest wprowadzenie na tasme równoczesnie z polimerami sproszkowanego roz¬ cienczalnika najlepiej tego polimeru, który bedzie otrzymywany. Taki rozcienczalnik zapobiega zbry¬ laniu sie zelu oraz skutecznie oddziela produkt od materialu tasmy. Stosowanie jako rozcienczalnika tego polimeru, który bedzie otrzymywany zapew¬ nia uzyskanie jednorodnego produktu finalnego i nie wymaga odsiewania i oddzielania rozcien¬ czalnika od polimeru.

Korzystnie jest prowadzic proces polimeryzacji stosujac do tego celu urzadzenie skladajace sie z pompy dozujacej jedno lub wieloglowicowej polaczonej z dysza lub dyszami mieszajacymi. Dysze mieszajace umieszczone sa nad jednym koncem prze¬ nosnika tasmowego, poruszajacego sie ruchem jed¬ nostajnym. Tasma przenosnika wykonana jest z tkaniny pokrytej folia polietylenowa. Pod dru¬ gim koncem przenosnika zainstalowana jest wy¬ tlaczarka w ten sposób, ze do jej wlotu spada po¬ limer z tasmy przenosnika a wypada wprost do suszarki, której wylot skierowany jest na tasme przenosnika, która rozdrobniony polimer spada do mlynka.

P r z y-k lad I. Na tasme przenosnika o dlu¬ gosci 3 ni i szerokosci 0,15 m, wykonana z plótna powleczonego polietylenem poruszajaca sie z pred¬ koscia 6 m/godz. kierowano w sposób ciagly przy 4 pomocy pompki mikrodozujacej dwa strumienie- % wodnego roztworu akrylanu sodowego, mie¬ szajace sie tuz przed tasma, z których jeden za¬ wieral 0,224% wagowych nadsiarczanu amonowego i dozowany byl z predkoscia 1300 ml/godz, a drugi zawieral 0,99% wagowych trójetanoloaminy i do¬ zowany byl z predkoscia 1080 ml/godz. Po okresie inicjowania wynoszacym ok. 20 minut rozpoczela sie polimeryzacja prowadzaca do ogrzania i zzelo- - io wania roztworu. Na koncu przenosnika odbierano w sposób ciagly produkt polimeryzacji z predkos¬ cia ok. 2700 g/godz. Produkt ten poddawano roz¬ drobnieniu, suszeniu i mieleniu. Otrzymano suchy, sproszkowany polimer, którego 0,5% roztwór wod- ny posiadal w 20°C lepkosc 210 cP. • Przyklad II. Analogicznie jak w przykla¬ dzie I prowadzono polimeryzacje 40% wodnego roztworu akrylanu amonowego. Jeden strumien zawierajacy 0,8% wagowych trójetanoloaminy, 3,47% wagowych NH3aq byl dozowany z predkoscia 1380 ml/godz, a drugi zawieral 0,197% wagowych nadsiarczanu amonowego i dozowany z predkoscia 1340 ml/godz. Po okresie inicjowania wynoszacym ok. 24 minuty rozpoczela sie polimeryzacja pro- wadzaca do ogrzania i zzelowania roztworu. Na koncu przenosnika odbierano w sposób ciagly pro¬ dukt polimeryzacji z predkoscia ok. 3100 g/godz.

Produkt analogicznie jak w przykladzie I podda¬ wano rozdrobnieniu, suszeniu i mieleniu. Otrzy- mano suchy, sproszkowany polimer, którego 0,5% roztwór wodny posiadal w 20°C lepkosc 100 cP.

Przyklad III. Analogicznie jak w przykla¬ dzie I prowadzono polimeryzacje roztworu wod¬ nego zawierajacego 30% akryloamidu i 21% akry-' lanu sodowego. Pierwszy strumien zawieral'0,61% wagowych trójetanoloaminy, a drugi 0,169% wago¬ wych nadsiarczanu amonowego; oba strumienie byly dozowane z predkoscia 990 ml/godz. Po okre¬ sie inicjowania wynoszacym 15 minut rozpoczela 40 sie polimeryzacja prowadzaca do ogrzania i zze- lowania roztworu w czasie ok. 5 minut. Produkt polimeryzacji odbierano z predkoscia ok. 2200 g/godz.

Produkt ten nastepnie poddawano rozdrobnieniu, suszeniu i mieleniu. 0,5% roztwór wodny suchego, 45 sproszkowanego polimeru posiada w 20°C lepkosc .175 cP.

Przyklad IV. Na tasme przenosnika o dlu¬ gosci 3 m i szerokosci 0,15 m wykonana z plótna powleczonego termicznie polietylenem, pokryta 50 warstwa skrobi i poruszajaca sie z predkoscia 6 m/godz. kierowano w sposób ciagly przy pomocy pompki mikrodozujacej dwa strumienie 34,5% wod¬ nego roztworu akrylanu sodowego, mieszajace sie tuz przed tasma, z których jeden zawieral 0,99% 55 wagowych trójetanoloaminy i podawany byl z predkoscia 890 ml/godz, a drugi zawieral 0,224% wagowych nadsiarczanu amonowego i * dozowany byl z predkoscia 960 ml/godz. Po okresie inicjo¬ wania wynoszacym ok. 20 minut rozpoczela sie 60 polimeryzacja prowadzaca do ogrzania i zzelowa¬ nia roztworu w czasie ok. 10 minut. Na koncu przenosnika odbierano w sposób ciagly produkt polimeryzacji z predkoscia ok. 2000 g/godz. Poli¬ mer poddawano dalszym przeróbkom analogicznie 65 jak w przykladzie 1, 2 i 3. 0,5% roztwór wodny102 705 Nr przykladu | 1 I I II II III III IV" IV • I I I II II II III III III IV 1 IV IV . I I 1 T II II II III III III IV IV IV Ilosc Flokulanta (g/tona) 2 76 152 76 152 76 152 76 152 76 152 228 76 152 228 76 152 228 76 i 152 228 76 152 228 76 152 228 76 152 228 76 152 228 Droga Sedymen¬ tacji (cm) 3 7,5 55 53 33 55 53 3,5 55 33 55 53 33 33 55 33 | 3,5 33 33 33 53 55 ¦ 55 33 Tabe Czas Sedymen¬ tacji (sac) 4, 73 & 84 69 1 65 63 93 80 16 9 13 9 13 13 13 11 | 32 26 23 34. 29 26 13 13 14 11 lal Szybkosc opada¬ nia (mlh) 3,7 4,1 3,2 3,9 4,1 4,3 2,9 3,4 7,75 12,40 13,80 9,25 12,40 13,80 8,30 9,25 9,25 6,20 9,25 11,25 3,87 4,80 ,38 3,64 4,38 4,80 8,30 9,25 9,25 6,20 9,90 11,25 Rodzaj zawiesiny 6 13,2 g zawiesiny azbestocemento¬ wej w 200 g H20 50 g mulu we¬ glowego w 3000 g H20 * „ 1 g bentonitu w 1000 g H2Q 40 sporzadzony z suchego sproszkowanego polimeru posiada w 20°C lepkosc 74,5 cP.

Wlasnosci flokulacyjne polimerów otrzymanych w próbach od I do.IV podano w tabeli 1.

Przyklady od 5 do 19 zebrano w tabeli 2.

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania flokulantów akrylowych metoda ciagla polegajacy na polimeryzacji lub ko¬ polimeryzacji wodnych roztworów kwasu akrylo¬ wego lub kwasu metakrylowego lub amidów tych kwasów albo ich soli amonowych czy soli metali alkalicznych w obecnosci inicjatorów, regulatorów i emulgatorów, znamienny tym, ze wodne roztwory monomerów akrylowych o stezeniu 10—60% zawie¬ rajace ponadto inicjatory i inne znane dodatki do¬ prowadza sie do temperatury —40 do + 100°C, a na¬ stepnie wprowadza z mieszalnika lub z kilku zbior¬ ników na jeden koniec przenosnika tasmowego po¬ ruszajacego sie z tak dobrana predkoscia aby czas przebywania na tasmie przenosnika odpowiadal za¬ lozonemu czasowi reakcji lub byl od niego dluzszy, przy czym dla regulacji temperatury w dowolnym stadium reakcji mozna na powierzchnie transpor¬ tera doprowadzac zwiazki odbierajace cieplo i staly rozcienczalnik, a produkt polimeryzacji kierowany jest bezposrednio z drugiego konca przenosnika do wytlaczarki, z której podawany jest do suszarki a nastepnie mielony w mlynku.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stezenie wodnych roztworów monomerów akrylo¬ wych wynosi 30—40*/o.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze temperatura wodnych roztworów monomerów akry¬ lowych wynosi —30 do +30°C.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako inicjator stosuje sie mieszanine trójetanoloami- ny ii nadsiarczanu amonu. _

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako staly rozcienczalnik wprowadza sie taki sproszkowany polimer jaki bedzie wytwarzany. Tabela 2 Nr przy- 1 któdu 5 6 7 8 9 10 11 12 . 13 14 15 . 16 17 18 19 Stezenia (% WAG) * akrylan sodowy 36,0 — . 36,0 — — 30,0 22,5 22,5 22,6 — — — — — 5,54 akrylan amonowy — — 5,0 55,4 — '¦ — — 7,9 . 44,3 38,2 33,6 33,6 41,6 31,4 akryloamid 50,0 — 40,0 . — — — 25,0 — > — — — 24,2 7,5 — NH4OH — — — — 3,6 — — — — 2,88 2,48 2,18 2,18 2,7 2,48 aceton — — — — — 16,7 36,5 12,5 14,3 16,0 27,6 37,4 12,1 15,0 13,8 nadsiarczan amonowy 0,23 0,23 0,23 0,23 0,17 0,24 0,18 0,18 0,20 0,23 0,19 0,17 0,17 0,216 0,196 trójetanolo- amina 1,26 0,62 1,30 0,80 0,62 0,86 0,65 0,65 0,74 0,825 0,71 ' 0,62 0,62 0,77 0,71 Lepkosc 0,5 % roz¬ tworów (cP) 257 36 186 120 870 170 600 620 250 530 1130 1100 290 450 230