SE439251B - Forfarande for skumforstoring genom porosa filterskikt - Google Patents

Description

* 1913211-5 lnppgiften enligt föreliggande uppfinning var därför att utveck- la ett förfarande för förstöring av skum utan rörliga delar och/eller utan tillsats av kemiska skumdämpare, vilket absolut säkert gentemot överskumning medger avlägsnande av gaser och/- eller föràngningsbara vätskor ur lösningar, suspensioner, emul- sioner, dispersioner och/eller fasta substanser pà kortare tid än vid det hittills kända förfarandet utan filterskikt.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för förstöring av skum som bildats under avlägsnande av restmonomerer ur en vat- tenhaltig polymerisatdispersíon, som har tendens till skumbild- ning, vilket förfarande utmärkes av att de gaser som skall av- lägsnas och som innehåller restmonomerer ledes genom porösa filterelement av sintrade material och med en dimension av 0,5-40 m2, en porositet av 15-85% och en maximal porstorlek av l-500 um i en sådan mängd per tidsenhet att tryckskillnaden ge- nom filterelementen icke överstiger 25% av inloppstrycket, var- vid skum som befinner sig i beröring med filterelementen för- störes medan vätskeandelen av det förstörda skummet återföres till den vattenhaltiga polymerisatdispersionen.

De enligt uppfinningen använda porösa filterskikten, företrä- desvis filterstift består vanligtvis av skummade eller sintrade material, i synnerhet plaster, exempelvis polyvinylklorid, po- lyeten och/eller polyuretaner, sintrat glas och företrädesvis fav sintrad keramik eller sintrad metall, exempelvis av Monel, nickel, Inconel, titan, wolfram, brons, mässing, järn, icke le- ,gerade stål, silver, aluminium, karbider av tungmetaller, kop- 'par-tenn-brons, koppar-nickel-legeringar och/eller koppar-nick- :el-tenn-legeringar, företrädesvis ädelstàl. Lämpliga för förfa- :randet enligt uppfinningen är likaledes vecklade filterstift av šcellull, viskos, rayonfiber, bomull, glasfiber, asbest och ïkonstfibrer, exempelvis polypropen, polyamid och polyester, r =vecklade filterpatroner med skilda trådar och/eller fiberflor- lstruktur, filterstift av veckat filtrerpapper, som är anbringat stjärnformigt runt ett stödrör, filterstift av sintrat ädel- fstàlnät, som är cylindriskt eller stjärnveckformigt anbringat :runt en ädelstàlstödkärna, och filterstift av metallfiberflor. /ífilíß uu ALlTl e '7813211-5 Dessa enligt uppfinningen använda porösa filterskikt, före- trädesvis filterstift, kan vara enn två- eller flerskiktigt uppbyggda, särskilt föredragna är tvåskiktiga, varvid före- trädesvis det i genomströmningsriktningen första skiktet upp- visar mindre porvidd än de följandmde enskilda filterskikten själva kan ha i genomströmningsriktningen avtagande eller tilltagande porvidd.

Det har visat sig fördelaktigt att dimensionera filterskikten till 0,5-40 m2, företrädesvis l-15 m2; porositeten, definie- rad som volym för porerna (hålrum), uppgår lämpligen, räknat på materialvolym, till l5-85 %, företrädesvis 25-50 %, och den maximala porstorleken, definierad som diameter för den största kula som precis kan passera filtrettilll-500 Pm, före- trädesvis 5-100 Pm.

De enligt uppfinningen använda filterskikten låter sig på fördelaktigt sätt vid nedsmutsning lätt renas genom återspol- ning med vatten eller en ångstöt under kort tid.

Förfarandet enligt uppfinningen låter sig användas för alla tekniska processer vid vilka skum uppträder, såsom i jäsnings- processer, såsom vid bearbetning av substanser av biologiskt ursprung, exempelvis av äggviteämnen, saponiner inom socker- industrin, i synnerhet vid avmonomerisering och/eller avgas- ning av çdasudispersioner. Sådana avgasningsförfaranden kan exempelvis genomföras under vakuum. Därvid kommer dispersion- erna till kokning och på grund av skyddskolloid- och/eller emulgatorhalten, tillsatt före eller vid polymerisationen, bildas skum. Vidare föreligger möjligheten av att avgasa så- dana dispersioner genom genomledning av inertgaser, exempel- vis kväve, oorganiska och organiska lösningsmedelsångor eller vattenånga. Härvid uppträder likaledes en stark skumutveck- ling.

Det är nu överraskande att inbyggnaden av sådana, ovan be- skrivna porösa filterskikt företrädesvis över fyllhöjden före utträdesöppningen hos behållaren, exempelvis hos autoklaven apan QUALEY l1s1z211-5 eller hos expansionsbehållaren, är tillräcklig för de gaser som skall avlägsnas för att genom den skumförstöring som äger rum vid filterskikten absolut säkert förhindra en övergång av skum från behållaren i en annan del av anläggningen exem- pelvis pumpar, kompressorer, rörledningar och ventiler.

Om de lösningar, suspensioner, emulsioner, dispersioner och/ eller fasta substanser som skall avgasas innehåller polymerer, om i synnerhet dessa lösningar, suspensioner, emulsioner, dispersioner och/eller fasta substanser utgör reaktionsbland- ningar av polymerisationer, nämligen av homo-, sam-, ymp- polymerisationer så kan med förfarandet enligt uppfinningen icke utpolymeriserade monomerer utdrivas och/eller återvin- nas ur polymererna, lösningarna, suspensionerna, emulsioner- na, dispersionerna och/eller fasta substanserna.

Enligt uppfinningen lämpliga polymerisationsprodukter, -lös- ningar, -suspensioner, -emulsioner och/eller -dispersioner erhålles vid homo-, sam- och ymppolymerisationer i lösning, suspension, emulsion, eller dispersion, företrädesvis i vat- tenfas, vid fällnings- eller pärlpolymerisationer, eller i gasfas.

Enligt uppfinningen lämpliga polymerisationsprodukter, -lös- ningar, -suspensioner, -emulsioner och/eller -dispersioner erhålles vid polymerisation medelst det ovan nämnda förfaran- det av olefiniskt omättade föreningar, i synnerhet alfa-ole- finiskt omättade föreningar, företrädesvis vinylestrar, ex- empelvis vinylacetat och vinylpropionat; vinyletrar, exempel- vis vinyletyleter; styren; tetrafluoreten; akrylnitril; akryl- syraderivat, exempelvis akrylsyra, akrylsyrametylester, met- akrylsyra, metakrylsyrametylester; och vinylhalogenider, exempelvis vinylklorid._ Exempel på lämpliga plastdispersioner för förfarandet enligt uppfinningen är polyvinylacetat-homo- och sampolymerdisper- sioner, polyakrylatdispersioner, polystyren-butadien-disper- sioner och PVC-dispersioner. I synnerhet vid PVC-dispersion- r/æpdíf..

PÛOR ouuALiiwzo 7813211-5 erna har fordringarna kraftigt ökat beträffande miljöhygien varför härvid även verksamma avgasningsförfarande måste an- -vändas vilka i regel leder till svårigheter genom skumbild- ning. Vid dessa PVC-dispersioner, vare sig de nu är bildade genom en emulsionspolymerisation, suspensionspolymerisation eller mikrosuspensionspolymerisation, kan förfarandet använ- das med mycket bra resultat.

Vid avlägsnande av monomerer ur polymerisat uppträder i all- mänhet tvâ till tre faser av mycket kraftig skumning. Vid PVC-dispersioner uppträder denförsta kraftiga skumningsfasen vid den s.k. tryckdestillationen, dvs det fortfarande före- liggande kvarvarande trycket, förorsakat genom icke fullstän- digt omsatt vinylklorid, måste frigöras. En andra fas med förhöjd skumutveckling uppkommer vid upphettning av disper- sionen till avgasningstemperatur. Likaledes kan vid pålägg- ning av vakuum kraftigt skum uppträda. Utdrivningshastig- heten för gaser eller förångningsbara vätskor ur lösningar, suspensioner, emulsioner, dispersioner och/eller fasta sub- stanser kan ökas genom inblåsning av inerta hjälpsubstanser, exempelvis av kväve, vatten- eller lösningsmedelsånga, och/ eller påläggning av vakuum, samtidigt kan den inerta hjälp- substansen även verka som värmetillföringsmedel i samma be- tydelse varvid visserligen i allmänhet även skumbildningen gynnas.

Förfarandet enligt uppfinningen användes på fördelaktigt sätt vid avgasning av exempelvis polymerisat vid temperaturer av o-15o°c, företrädesvis so~1oo°c, vid ett inloppstryck av 0,1- -13 bar absolut, företrädesvis 0,3-5 bar absolut. Avgasningen genomföres i synnerhet så att reaktionsblandningen först be- frias från tryck; därefter sker avgasning eventuellt genom påläggning av vakuum och/eller genomledning av en inert hjälp- substans, exempelvis vattenånga i specifika genommatningsmäng- de: av o,1.-1o tvfzlfl, företrädesvis o,s-2 unfzffl, .i i mn- mänhet 20-90 minuter, företrädesvis 30-75 minuter. vid an- vändning av förfarandet enligt uppfinningen för en avgasning regleras avdragandet av gasen så att tryckdifferensen vid uuAuTY 7813211-5 filtret i allmänhet icke överstiger 25 % av inloppstrycket.

Avgasningsförfarandet genomföres företrädesvis direkt i den vanliga reaktionsapparaturen (figur), i dess reaktionsbe- hållare, företrädesvis en autoklav, eller dess expansions- behållare (1) i den övre,-över fyllhöjden liggande delen, företrädesvis lock (2), anbringas vid gasutloppsöppningen (3) de porösa tilterskikten, företrädesvis filterstift (4), i en kåpa (5).

Efter att ha passerat filtret ledes den gas som skall av- dragas, i synnerhet monomerer, genom en med en ventil (6) tillslutbar rörledning (7) i allmänhet till sugsidan hos kompressorer eller pumpar och eventuellt i återdestillerings- system. Vidare besitter kåpan (5) företrädesvis ännu en yt- terligare genom ventil (6) avstängningsbar röranslutning (8) genom vilken vid eventuella nersmutsningar av filterskikten man kan'införa vatten, ånga eller speciella rengöringsmedel, exempelvis organiska och oorganiska lösningsmedel för åter- spolning. Behållaren (l) är eventuellt försedd med ett motor- drivet omröringsaggregat och har i allmänhet ytterligare en eller flera tillförsels- och uttömningsöppningar (9) för väts- kor, gaser och/eller fasta substanser, som likaledes är för- sedda med spärranordningar, exempelvis ventiler (10).

Förfarandet enligt uppfinningen förhindrar överskumning så att en tilltäppning av avgasnings- och/eller återdestilla- tionsanläggningen undvikes, vilket vid det vanliga förfaran- det måste uppnås genom strypning av mängden av inblåst hjälp- substans, företrädesvis vattenånga eller kväve och av gas- avdragningen under förlängning av utdrivningstiden och där- med belastningstiden för den substans som skall befrias, i synnerhet polymeren.

Förfarandet enligt uppfinningen erbjuder särskilda fördelar jämfört med det hittillsvarande tillvägagångssättet före- trädesvis vid avlägsnande av monomerer ur polymerisat, i ¶ vr 7813211-5 synnerhetföreträdesvis av vinylkloridmonomerer från PVC genom att icke några kemiska skumdämpare måste tillsättas,varigenom icke några ändringar av substansegenskaperna framkallas, vi- dare med hänsyn till lägre investeringskostnader.

Eftersom vid förfarandetenügt uppfinningen icke några rör- liga, roterande delar är erforderliga erhålles dessutom icke några tätningsproblem, lägre underhâllskostnader, enklare hantering, i synnerhet är icke någon manuell skötsel erfor- derlig. Överraskande fastställdes vid de porösa filterskik- ten en skumavskiljning resp i synnerhet en skumförstöring men ett inträngande av små partiklar av fasta substanser i de enskilda porerna hos filterskiktet kunde ej ens mikroskopiskt fastställas.

Förfarandet enligt uppfinningen erbjuder den absoluta säker- heten att icke några substanser förutom den gas som skall av- lägsnas och eventuellt inerta hjälpsubstanser går över från avgasningsbehållaren i den övriga, ovan närmare beskrivna apparaturen och kan nedsmutsa eller tilltäppa denna. Uppfin- ningen åskâdliggöres närmare medelst följande exempel i vilka alla angivna tryckangivelser är absolutvärden,alla mängdangivelser hänför sig till vikten såvida icke något annat anges.

Exempel l i en 30 m3 behållare befrias 15 m3 28 procentig suspension- PVC-dispersion från restpolymerisationstryck över det i locket monterade, med filterstift av sintrat ädelstål (maxi- mal porstorlek 20 pm, filteryta 3 m2, porositet 40 %) be- styckade filtret. Vid uppnående av ett resttryck av 3 bar in- ledes under 30 minuter vattenånga med ett tryck av 10 bar och dispersionen upphettas. Slutligen reduceras genom till- koppling av en vakuumpump trycket till 0,5 har varvid en tem- peratur av 8lOC inställes i dispersionen. För slutgiltig av- gasning av dispersionen genomledes_under upprätthållande av temperaturen ånga i ytterligare 10 minuter. Tryckförlusten 7813211-5 vid filtret är-<0,l bar. Resthalten av vinylklorid i sus- pensions-PVCn uppgår till 95 ppm räknat på PVC. 'a Trots kraftig skumbildning i behållaren övergår icke något skum i rörledningarna efter filterstiften.

Exempel 2 Exempel l upprepas med följande ändring: I filtret inbygges filterstift av sintrad keramik (maximal porvidd lO pm, filteryta 6 m2, porositet 30 %).

,Resthalten av vinylklorid i suspensions-PVCn uppgår till 90 ppm räknat på PVC.

Exempel 3 3 be- hållare ll m3 vinylklorid-vinylacetatfsampolymer med 40 % Pâ analogt sätt såsom i exempel l expanderas i en 20 m vinylacetatandel över sintrade nickelfilterstift (filteryta l m2, maximal porvidd 30}nn, porositet 35 %). Därefter in- blåses vattenånga under 25 minuter med ett tryck av 10 bar _och samtidigt reduceras genom påläggning av vakuum trycket till 0,5 bar i behållaren. Återigen uppnås en temperatur av 8l°C i dispersionen. Genom ytterligare inblåsning av vattenånga med 10 bar över en tid av 50 minuter upprätthålles denna temperatur. Tryckförlusten vid filtret uppgår till mindre än 0,1 bar.

Polymeren innehåller efter avmonomerisering 180 ppm monomer räknat på sampolymeren. /Åfl Jämförelseexempel J: En 30 m3 behållare med 15 m3 28 procentig suspensions-PVC- dispersion befrias över en efterkopplad l3,5 m3 destillations- avskiljare från restmonomertryck på samma sätt som i exempel 1. Därefter genomledes på analogt sätt som i exempel l under ._________________ Poon auALny p 7813211-5 30 minuter vattenånga med ett tryck av 10 bar varvid disper- sionen uppvärmes till 8l°C och trycket reduceras genom på- läggning av vakuum till 0,5 bar i behållaren. Genom ytter- ligare ånginblåsning under 10 minuter upprätthålles denna temperatur. Resthalten av vinylklorid i PVC i behållaren uppgår till 95 ppm räknat på PVC. 3 m3 dispersion med en halt av 2000 ppm vinylklorid, räknat på PVC, går över i destillationsavskiljaren och måste avmono- meriseras i en andra avgasningsprocess under förnyad termisk påkänning av polymeren. i" Poofl i QUALITY

Claims (5)

1. PATENTKRAV \'! 7813211-5 ID w l. Förfarande för förstöring av skum som bildats under av- '1 lägsnande av restmonomerer ur en vattenhaltig polymerisat- dispersion, som har tendens till skumbildning, k ä n n e- t e c k n a t därav, att de gaser som skall avlägsnas och som innehåller restmonomerer ledes genom porösa filterelement av sintrade material och med en dimension av 0,5-40 m2, en poro- sitet av 15-85% och en maximal porstorlek av l-500 um i en sådan mängd per tidsenhet att tryckskillnaden genom filter- elementen icke överstiger 25% av inloppstrycket, varvid skum som befinner sig i beröring med filterelementen förstöras medan vätskeandelen av det förstörda skummet àterföres till den vattenhaltiga polymerísatdispersionen.
2. 2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att porösa filterelement med en porositet av 25-50% och en maximal porstorlek av 5-100 um användes.
3. 3. Förfarande enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e- t e c k n a t därav, att porösa filterelement användes som är uppbyggda med två skikt, företrädesvis filter av samma form som stift, varvid företrädesvis det i genomströmningsriktning- en första skiktet uppvisar en mindre porvidd än det följande skiktet.
4. 4. Förfarande enligt något av patentkraven l-Q k ä n n e- t e c k n a t därav, att filterelement av sintrat ädelstàl användes.
5. 5. Förfarande enligt något av patentkraven l-4 k ä n n e- t e c k n a t därav, att vattenånga införes i den vattenhal- tiga polymerisatdispersionen för undanträngande av gaserna ur díspersionen. r