166306. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vinilklorid szuszpenziós polimerizálására
166306 3 <; . . 4 a reaktor belsejét fo^ja hűteni, hanem a keverőhatást is eió fogja segíteni. De azt találták, hogy a kondenzátor beszerelése polimerpikkelyek lerakódását idézi eíő azon a ponton, ahol a monomer a kondenzátorral érintkezésbe kerül, valamint annak az összekötőcsőnek a belső falain, amely a polimerizációs reaktor gázfázist tartalmazó részét és a kondenzátort köti össze. A polimer pikkelyes lerakódása azonban a kondenzátor működését hátrányosan befolyásolja. A lerakódás rontja továbbá a termék minőségét és veszélyezteti a berendezés működését. Ezért a vinilklorid szuszpenziós polimerizäciójánál a kondenzátorral felszerelt polimerizációs reaktor gondolatát elvetették. A találmány célja eljárás kidolgozása vinilklorid szuszpenziós polimerizálására kondenzátor alkalmazásával, mely a fenti hátrányokat kiküszöböli. A fenti cél elérése érdekében a találmány szerint vinilklorid vagy vinilkloridot tartalmazó vinilmonomerek szuszpenziós polimerizálását katalizátor jelenlétében oly módon végezzük, hogy a kondenzátort, amely a reaktor gázfázist tartalmazó részében vagy a reaktoron kívül van elhelyezve, akkor helyezzük működésbe, ha a konverzió 5% és 100% közötti értéket ért el. A találmány szerinti eljárás azon a megfigyelésen alapszik, hogy ha a vinilklorid szuszpenziós polimerizálásánál hűtésre kondenzátort alkalmazunk, akkor a polimerizáció korai stádiumában a polimerizációs rendszerben észrevehető buborékképződés jelentkezik, A polimerizációs reaktornak a gázfázist tartalmazi részét a monomer, a polimerizálható gyök és víz buborékai töltik meg. Ezek a buborékok bejutnak a kondenzátorba és a reaktor gázfázisú részében elhelyezett csővezetékbe. A buborékok akkor is bejutnak a kondenzátort és a reaktor gázfázist tartalmazó részét összekötő csőbe, ha a kondenzátor a polimerizációs reaktoron kívül van elhelyezve. A vinilklorid polimerizációja a kondenzátorban, a csővezetékben és az összekötöcsőben megy végbe. Ennek eredményeképpen a kondenzátor felületén, a csővezeték és az összekötőcső belső részén vinilklorid-polimer rakódik le pikkelyek alakjában. Az eljárás során egyre több monomer kondenzálódik és polimerizálódik, míg végül a csövek teljesen eltömődnek. Azt találtuk, hogy a csövek eltömődése megakadályozható, ha a találmány szerinti eljárást alkalmazzuk. Megfigyeltük, hogy a vinilklorid szuszpenziós polimerizációjánál a vinilklorid-rnonomer szuszpendált olajcseppjei a polimerizáció kezdeti stádiumában igen kevéssé állandóak. Ez az oka az előbb említett hátrányoknak. Ha azonban a konverzió foka eléri az 5%-ot, akkor a szuszpendálószert és az emulgátort, amelyek a buborékképződést előidézik, eléggé adszorbeálják a képződött plivinilkloriddal bevont, szuszpendált olajos cseppek, űgy, hogy a buborékolás nagyon mérséklődik, így tehát, ha a vinilklorid szuszpenziós polimerizációját úgy végezzük, hogy a polimerizációs reaktort kondenzátorral szereljük fel, amelyet vagy a reaktor gázfázisú részében vagy a reaktoron kívül helyezünk el és a kondenzátorhoz vezető cső nyílását a polimerizáció kezdetén elzárjuk, s a kondenzátort csak akkor hozzuk működésbe ha a kondenzáció foka elérte az 5%-ot, akkor a polimerizálható gyököt tartalmazó buborékok nem jutnak a csővezetékbe és ezen át a kondenzátorba. Ez pedig megakadályozza, hogy a polivinilklorid-pikkelyek a kondenzátorban lerakódjanak és a kondenzátor hosszabb ideig tartó működése lehetővé válik. A kondenzátort célszerűen csak akkor kezdjük működtetni, ha a reakciósebesség nagyobb, mint az óránkénti átlagos érték, amit úgy kapunk meg, ha a reagensek teljes mennyiségét elosztjuk a reakcióidővel. A reak-5 cióidő előre kiszámítható a katalizátor fajtájából és mennyiségéből és a polimerizáció hőmérsékletéből. A találmány szerinti eljárással a megmövekedett reakcióhő, amelyet a megnövekedett reakciósebesség idéz elő, ily módon gyorsan elvezethető. Kondenzátort alio kalmazva a hűtéshez a reakcióterméket (amely exoterm anyag) megfosztjuk látens hőjétől, amit a polimerben jelenlevő, nem reagált vinilklorid direkt elgőzölögtetésével végzünk. Ily módon megakadályozzuk a vinilklorid-polimer szemcsékben a hőfelhalmozódást. Ennek 15 eredményeképpen a reaktor hőmérséklete konstans marad és egységes polimerizációs fokú és kiváló porozitású polivinilklorid állítható elő. Ha a találmány szerint kondenzátort alkalmazunk, akkor a polimerben levő monomer elgőzölögtetését kísérő keverő hatás 20 létesül. Mint az előbbiekben említettük, mivel a polimerizációs rendszer maximális keverése csak a poMmerizáció kezdeti stádiumában szükséges, a mechanikai keverés csökkenthető, ha a kondenzátort már működésbe hoztuk. A találmány szerinti eljárás további 25 előnye tehát, hogy keverési energia takarítható meg. A találmány szerinti eljáráshoz bármilyen kondenzátor használható. A kondenzátort a reaktor gáxfázist tartalmazó részében vagy a reaktoron kívül helyezhetjük el. A megfelelő kapacitású kondenzátor kiválasztásánál 30 a következőket kell szem előtt tartani: a polimerizációs reaktor kapacitását és hőelvezető felületét, az alkalmazott katalizátor fajtáját és mennyiségét, a polimerizáció sebességét (amely függ a polimerizáció hőmérsékletétől) és az előállítandó polimer tulajdonságait. 35 A találmány szerinti eljárás a vinilklorid homopolimerizálására alkalmas, de használható a vinilkloridot mint főkomponenst tartalmazó vinilrnöflömefek keverékeinek polimerizálására is. Ilyen kopolimerizálható monomerek például a vinilészterek és viniléfterek, akril-40 sav, metakrilsav és ezek észterei, aromás vinilmonomerek, maleinsav, maleinsavanhidrid és ezek észteréi, vinilidénhalogenidek, a vinilkloridon kívüli viniihalogenidek és rnonoolefinek. A találmány szerinti eljárás kiviteli módját az alábbi 45 példákkal szemléltetjük, anélkül, hogy annak oltalmi körét a példákra korlátoznánk. 50 1 példa Sokcsöves külső kondenzátorral (1 m2 hőcserélő felület) és keverővel felszerelt rozsdamentes acél reaktort (1000 liter kapacitású) evakuálunk és tiitragéngáz-55 zal töltünk meg. A reaktorba 200 kg vinilkloridot, 500 kg ionmentesített vizet, 0,1 súly% (a vinilklorid súlyára) részlegesen elszappanosított polivinilacetát szuszpendálószert és 0,2 súly% (a vinilklorid súlyára) dimetilvaleronitril katalizátort adagolunk. Ä reaktor 60 hőmérsékletét a polimerizáció hőmérsékletére, 57 C°-ra emeljük fel. Ha a polimerizáció foka elérte a 2%-ot (más esetekben az 5, 50 és 70%-ot) a kondenzátort működésbe hozzuk. A kondenzátornak a polivinilkloridpikkelyek lerakódása következtében előálló eltömődési 65 fokát az 1. táblázat szemlélteti. 2
