167175. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vinilklorid szuszpenziós polimerizációjára
3 167175 4 polimer kéreg lerakódása csaknem teljesen megakadályozható, emellett meglepő módon az előállított vinilklorid polimer vagy kopolimer igen kevés anyaghibát tartalmaz. A probléma közelebbi szemléltetése céljából megemlítjük, hogy a szuszpenziós polimerizáció ismert kivitelezésénél a polimerizációs közeg térfogata fokozatosan csökken a polimerizáció előrehaladása során. így például 100 rész vinilklorid monomerből 200 rész vízből, 0,1 rész részlegesen elszappanosított polivinilacetátból és 0,15 rész lauroilperoxidból álló polimerizációs közeg a polimerizáció kezdetétől fogva eredeti térfogatának kb. 85% térfogatára csökken, ha a polimerizációt befejezik. Más szavakkal kifejezve, a polimerizáció előrehaladása során a gáz- és a folyadékfázis közötti határfelület szintje a reaktorban fokozatosan süllyed és a reaktor falazatának ilyen helyein a vinilklorid polimer vagy kopolimer fokozatosan szilárd kéreggé alakul át. Ha azonban a találmány szerint a polimerizációs rendszerbe vizet, vagy valamely fent említett vizes oldatot adagolunk olyan mértékben, hogy a gáz- és folyadékfázis közötti határfelület szintje a reaktorban mindenkor a kezdeti szinten maradjon, vagyis ne csökkenjen, akkor a megfelelő határfelület állandóan érintkezésben van a szuszpenziós közeg mozgó áramával. Ennek eredményeképpen a reaktornak ez a része mentesül a kéreg lerakódástól, amelyet ezidáig elkerülhetetlen jelenségnek tartottak. A találmány szerinti eljárás gyakorlati kivitelezése során a polimerizációs reakció közben a reaktorba beadagolandó folyadék víz, célszerűen ionmentes víz, vagy előnyösebben a polimerizációs rendszerbe adagolt szuszpendálószerrel azonos szuszpendálószer vizes diszperziója, továbbá egy alkália vizes oldata lehet, amely különösen hatásos a kéreglerakódás megelőzésében. Végül felhasználható még egy szervetlen oxidálószer vizes oldata esetleg más vizes oldattal elkeverve. Az alkáliára példaként az alkálifémek hidroxidjait vagy oxidjait, mint nátriumhidroxidot, lítiumhidroxidot, káliumhidroxidot, vagy nátriumoxidot, alkáliföldfémek hidroxidjait vagy oxidjait, mint báriumhidroxidot, kalciumhidroxidot, vagy kalciumoxidot említünk. A szervetlen oxidálószerekre példaként a permangánsav és sói, krómsav, dikrómsav, va^y ezek sói, salétromsav, salétromossav, nitrogénoxidok, nitrogéntetraoxid, nitrogénszeszklorid, nitrátok, réznitrát, ólomnitrát, ezüstnitrát és ammóniumnitrát végül oxidok mint cérium, ezüst, réz vagy ólom oxidjai sorolhatók fel. A víz vagy vizes oldatok hozzáadása mennyiségi szempontból nincs határok közé szorítva, feltéve azt, hogy a gáz- és folyadékfázis között a reaktorban kialakuló határfelület kezdeti szintje nem csökken. Másfelől a víz vagy vizes oldatok adagolását célszerűen folyamatosan végezzük a polimerizációs reakció beindítása után és mindaddig fenntartjuk, míg a konverzió legalább 50%-os értéket ér el. Az alkália és szervetlen oxid mennyisége a vizes oldatokban legfeljebb 0,01 és 0,0001 súly% között ingadozhat a használt vinilklorid monomer súlyára számítva.. A polimerizációs rendszerbe fenti módon adagolt víz, vagy vizes oldatok tetszés szerinti módon bevihetők. így például a folyadékot a reaktoron kívül elhelyezett szivattyú nyomásával adagoljuk 5 be, vagy ami még ajánlatosabb a reaktor belső falazatára porlasztjuk a folyadék- és gázfázis közötti határfelület közelében. Erre a célra széles szórószöggel rendelkező centrifugális nyomótípusú fúvókákat használunk. A 10 folyadéknak a reaktorba történő bevezetésére használt dugattyúnak a reaktor nyomásánál nagyobb nyomást kell kifejtem, vagyis 2—20 kg/cm2 -nél nagyobb nyomást, ennek értéke azonban változik a képzett cseppecskék méretétől, valamint a por-15 lasztási tartománytól. A találmány szerinti eljárást közelebbről a csatolt ábrák kapcsán ismertetjük. Az 1. ábra a polimerizációs készülék függőleges 20 oldalnézete, ez a találmány kivitelezésére alkalmas általános elrendezést szemléltet. A 2. ábra az 1. ábra A—A metszet részleges oldalnézetének felel meg. A 3. ábra egy részlegesen megnagyított oldal-25 nézetnek felel meg, amely a találmány szerinti eljárás kivitelezésére alkalmas másik berendezést szemléltet. Az 1. és 2 ábrán a szemléltetett berendezés 1 reaktora a 2 keverővel és a 3 porlasztóval van 30 belül felszerelve. A 3 porlasztó egy gyűrűalakú csőből áll, amely a 2 keverő tengelye körül vízszintes irányban van rögzítve a folyadékfázis szintje feletti helyzetbe és külső felületén fúvókasorral van ellátva. A vizet, az alkália és/vagy 35 szervetlen oxidálószer vizes oldatát a 6 tartályból az 5 szivattyún keresztül a 3 porlasztó gyűrűalakú csövébe juttatjuk, ahonnan a 4 fúvókákon keresztül az 1 reaktor belső falazatára porlasztjuk a gáz- és folyadékfázis határfelülete közelében. 40 A 3. ábra az 1. és 2. ábrán vázolt porlasztó további kiviteli változatát szemlélteti, amelynél a 7 keverő tengelye üreges és egy 8 cső van az üreges tengely egyik végével összekapcsolva oly módon, hogy a víz vagy vizes oldat ezen áthatolva a 9 45 fúvókához jut, amely a tengely másik végén van felszerelve. A 3. ábrán vázolt kiviteli alaknak megfelelően a 8 cső és a 9 fúvóka forog, miközben a 7 keverőtengely körben forog egy nagyobb porlasztási nyomás alakul ki, amely 50 szintén megakadályozza kéreglerakódások kialakulását, kisebb felhasznált folyadékmennyiséggel, mint az 1. és 2. ábrán vázolt megoldás szerint. A találmány szerinti eljárás általánosan alkal-55 mázható vinilklorid szuszpenziós polimerizációjánál, amelyben tetszés szerinti ismert szuszpendálószert és polimerizációs katalizátort alkalmazhatunk. A szuszpendálószerekre példaként a teljes mértékben elszappanosított polivinilacetátot, a részben elszap-60 panosított polivinilacetátot, a vinilacetátnak malein-savanhidriddel való kopolimerjét, maleinsavanhid-ridsztirol-kopolimért, nátriumpoliakrilátot, zselatint, polivinilpirrolidont, keményítőt és a vízoldható cellulóz származékokat soroljuk fel. Polimerizációs 65 katalizátorként például a szerves peroxidok, mint a 2
