PL94753B1 - Sposob wytwarzania akrylanu wapnia - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia stalego akrylanu wapnia przeznaczonego do za¬ stosowania jako preparat do wiazania materialów sypkich, zwlaszcza dla uszczelnienia górotworów.

Znane dotychczas metody syntezy akrylanu wap- 5 nia prowadza do otrzymania rozcienczonych roz¬ tworów wodnych, które poddawane zostaja kolej¬ nym operacjom zatezania, saczenia i suszenia pod próznia, wzglednie tez z których akrylan wapnia wytraca sie przy pomocy acetonu lub innego roz- io puszczalnika. Operacje te sa bardzo klopotliwe i prowadza na ogól do otrzymania produktu w po¬ staci stalej, twardej masy, przyklejajacej sie do scian naczynia d trudnej do usuniecia z suszarki.

Znane sa równiez sposoby otrzymywania akryla- 15 nu wapnia w rozpuszczalnikach organicznych. Me¬ tody te sa jednak równiez bardzo uciazliwe. W roz¬ puszczalnikach polarnych, takich jak na przyklad aceton i metanol, uzyskuje sie produkt w postaci jednolitej pólplynnej masy, z której oddzielenie roz¬ puszczalnika przez saczenie nie jest mozliwe.

Otrzymanie suchego akrylanu wapnia wymaga su¬ szenia pod próznia, co znacznie podwyzsza koszt operacji w skali przemyslowej i powoduje duze straty rozpuszczalnika. Z kolei zastosowanie w tej reakcji rozpuszczalników niepolarnych, na przy¬ klad benzenu lub ksylenu prowadzi do otrzymania produktu w postaci zlepionych bryl, zlozonych z akrylanu i nieprzereagowanego tlenku wapnia, oklejajacych mieszadlo i scianki reaktora. W ta- 30 kich warunkach kontrola procesu jest bardzo utrud¬ niona, wystepuja lok^ne przegrzania, powodujace czesciowa polimeryzacje produktu.

Wymienione wyzej trudnosci wystepujace w zna¬ nych dotychczas metodach, stosujacych zarówno roztwory wodne, jak i rozpuszczalniki polarne i nie- polarne, uniemozliwiaja prowadzenie procesu otrzy¬ mania suchego akrylanu wapnia metoda ciagla.

W patencie USA nr opisu 3 423 317, podany jest sposób wytwarzania akrylanu wapnia w roztwo¬ rze wodnym. W procesie tym rozpuszcza sie kwas akrylowy w wodzie stosujac 72,06 czesci wagowych kwasu akrylowego na 500 czesci wody, po czym do roztworu wprowadza sie wolno w czasie 4 godzin podczas mieszania, okolo 55 czesci wagowych CaCOs. Nieprzereagowany CaCOs oddziela sie przez filtracje, a monomer akrylanu wapnia wytraca sie z filtratu przez dodanie równej objetosci acetonu.

Osad akrylanu wapnia przemywa sie 3-krotnie ace¬ tonem, odsacza i suszy.

Celem wynalazku bylo znalezienie efektywnego sposobu wytwarzania akrylanu wapnia w wyniku którego otrzymac mozna produkt staly, kruchy do¬ brze rozpuszczalny w wodzie, o dogodnej postaci uzytkowej, nadajacy sie do bezposredniego zasto¬ sowania, zwlaszcza jako preparat dla wiazania ma¬ terialów sypkich, na przyklad jako dodatek do ma¬ terialów dla uszczelniania górotworów.

Stwierdzono, ze jesli powyzsza synteze prowadzi sie w obecnosci niewielkich ilosci, rzedu 0,01 do 94 75394 753 3 %, najlepiej 0,3 do 0,5% wyzszych kwasów tlusz¬ czowych, lub kwasu poliakrylowego w wodnym roz¬ tworze akrylanu wapnia, podwyzszajac stopniowo jego stezenie przez wprowadzenie kolejnych porcji kwasu akrylowego i tlenku weglanu wzglednie wodorotlenku wapnia, produkt reakcji zestala sie po oziebieniu w jednolita, krucha mase, nadajaca sie do bezposredniego zastosowania oraz latwa do suszenia i pozwalajaca na otrzymanie suchego akry¬ lanu wapnia w postaci proszku. Sposób ten jest szczególnie przydatny dla synezy akrylanu wapnia metoda ciagla, najlepiej w systemie kilku, szerego¬ wo polaczonych reaktorów, sprzezonych z suszarka obrotowa o dzialaniu ciaglym.

Sposobem wedlug wynalazku akrylan wapnia wytwarza sie w reaktorze zaopatrzonym w miesza¬ dlo, chlodnice zwrotna i wezownice chlodzaca, wprowadzajac w sposób ciagly zawiesine tlenku wapnia w wodnym roztworze akrylanu wapnia, oraz roztwór kwasu akrylowego zawierajacy 0,01 do 5% kwasów tluszczowych i/lub kwasu poliakry¬ lowego w akrylanie wapnia. Temperature reakcji utrzymuje sie w granicach 10 do 100°C, najlepiej 40 do 90°C.

Najkorzystniej jest prowadzic te reakcje w kilku szeregowo polaczonych reaktorach. Wówczas oba .surowce, tj. tlenek wapnia i kwas akrylowy dopro¬ wadza sie do kolejnych stopni reakcji, podwyzsza¬ jac stopniowo temperature w poszczególnych reak¬ torach. Mozna równiez calkowita ilosc tlenku wap¬ nia doprowadzac w postaci zawiesiny w akrylanie wapnia do pierwszego reaktora, nastepne zas re¬ aktory zasilac wylacznie roztworem kwasu akrylo¬ wego w akrylanie wapnia, az do pelnego zobojet¬ nienia doprowadzanego tlenku wapnia. Produkt opuszczajacy ostatni stopien fwakcji zestala sie po oziebieniu w jednolita krucha mase, która po roz¬ drobnieniu stanowi gotowy produkt, wzglednie tez moze zostac poddana suszeniu prózniowemu, dla pelnego usuniecia wody. W tym ostatnim przypad¬ ku, korzystnie jest zastosowanie suszarki o dziala¬ niu ciaglym. Stezenie akrylanu wapnia, stosowa¬ nego do zawieszania tlenku wapnia, oraz dla roz¬ cienczania kwasu akrylowego, moze wynosic 10 do %. Korzystnie jesit stosowac roztwór 20-procento- wy z uwagi na dobra rozpuszczalnosc oraz lat¬ wiejsza regulacje procesu. Roztwór akrylanu wap¬ nia przygotowuje sie oddzielnie, przez rozpuszcze¬ nie czesci produktu w wodzie, wzglednie tez przez zmieszanie w wodzie odpowiednich ilosci tlenku wapnia i kwasu akrylowego. Zamiast tlenku wap¬ nia uzyc mozna wodorotlenek lub weglan wapnia.

Mozna stosowac dowolne kwasy tluszczowe po¬ wyzej C10, lub ich mieszaniny oraz kwas poliakry- lowy w roztworze wodnym o róznym stezeniu. Ko¬ rzystne wyniki uzyskano stosujac zwlaszcza kwas stearynowy, kwas olejowy oraz kwas poliakrylowy o ciezarze drobinowym 50 000.

Metoda wedlug wynalazku pozwala na wyelimi¬ nowanie z procesu wytwarzania akrylanu wapnia stosowanych dotychczas drogich rozpuszczalników organicznych. Ponadto wprowadzone do> srodowiska reakcji kwasy tluszczowe lub kwas poliakrylowy PZG Bydg., zam. 2 4 wplywaja korzystnie na strukture otrzymanego produktu, ,dajac produkty stale i kruche rozpuszcza¬ jace sie w wodzie. W procesie istnieje latwosc kon¬ troli procesu na. drodze regulacji stopnia przereago- wania i stezenia koncowego produktu. Rozwiazanie wedlug wynalazku pozwala równiez na zmniejsze¬ nie ilosci dotychczas stosowanych operacji w pro¬ cesie. Uzyskany produkt posiada wysoki stopien czystosci i moze znalezc szerokie zastosowanie jav~ preparat dla zwiazania materialów sypkich, na przyklad do uszczelniania górotworów.* Przyklad I. l5o reaktora z mieszadlem do- - prowadza sie w temperaturze 70°C w ciagu godzi¬ ny 61 g CaO, oraz 158 g kwasu akrylowego, zawie- raiacego 1,6 g kwasu poliakrylowego, w dwóch strumieniach po 140 g 30-procentowego roztworu akrylanu wapnia. Produkt odbiera sie w sposób ciagly, z szybkoscia 490 do 510 g na godzine. Otrzy¬ many akrylan wapnia zestala sie po oziebieniu w jednolita krucha mase, bardzo dobrze rozpuszczal¬ na w wodzie i zawierajaca 68 do 72% akrylanu wapnia.

Przyklad II. Analogicznie jak w przykladzie I, do dwóch szeregowo polaczonych reaktorów do- prowadza sie w ciagu 1 godziny 122 g Ca(OH)2, 237 g kwasu akrylowego z zawartoscia 2,4 g kwasu stearynowego, oraz sumarycznie 600 g 20-procen- towego wodnego roztworu akrylanu wapnia. Surow¬ ce wprowadza sie w 4 strumieniach, oddzielnie do obu reaktorów, utrzymujac w pierwszym tempera- ture 70°C, w drugim 90°C. Produkt odbiera sie w sposób ciagly z szybkoscia 590 do 600 g/godzine.

Tak otrzymany produkt zawiera 68 do 70% akry¬ lanu wapnia.

Si Analogiczny wynik uzyskano stosujac CaC03 za¬ miast Ca(OH)2 oraz kwas olejowy i frakcje synte¬ tycznych kwasów tluszczowych C16—C18 zamiast kwasu stearynowego. *o

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania akrylanu wapnia przez re¬ akcje kwasu akrylowego z tlenkiem, wodorotlen¬ kiem lub weglanem wapnia w roztworze wodnym, 45 znamienny tym, ze do wodnego roztworu kwasu akrylowego" i/lub akrylanu wapnia, wprowadza sie w obecnosci wyzszych kwasów tluszczowych i/lub kwasu poliakrylowego, wodorotlenek, tlenek lub weglan wapnia, stosujac 0,01—5,0% wagowych kb- 50 rzystnie 0,3—0,5% wagowych wyzszych kwasdw tluszczowych i/lub kwasu poliakrylowego, w odnie¬ sieniu do ilosci wprowadzonego do reakcji stezo¬ nego kwasu akrylowego, przy czym proces prowa¬ dzi sie w temperaturze 10—10Ó°C, korzystnie 40— 55 90°C metoda ciagla, najlepiej w systemie kilku sze¬ regowo polaczonych reaktorów, przy czym kwas akrylowy stosuje sie w roztworze akrylanil wapnia, oraz tlenek, wodorotlenek lub weglan wapnia w postaci zawiesiny w akrylanie wapnia doprowadza 60 sie w sposób ciagly do pierwszego reaktora, wzgled¬ nie oddzielnie do poszczególnych reaktorów a pro¬ dukt staly odbiera sie w sposób ciagly z ostatniego reaktora. I J33/77, nakl. 120 + 20 Cena 10 zl