175300. lajstromszámú szabadalom • Eljárás reagálatlan monomerek eltávolítására vinilklorid-polimereket tartalmazó vizes diszperziókból
3 175300 4 bonyolult tervezésű és üzemelésű berendezésekre van szükség. A találmány értelmében a fenti problémákat kívánjuk kiküszöbölni. Kísérleteink során igen hatékony eljárást dolgoztunk ki a vinilklorid-monomerek eltávolítására vinilklorid vizes közegben végrehajtott szuszpenziós vagy emulziós (elsősorban szuszpenziós) polimerizációjakor képződött vizes PVC-diszperziókból. A találmány szerinti eljárással igen hatékonyan távolíthatjuk el a reagálatlan monomereket, anélkül azonban, hogy a kész PVC minősége romlana. További előnyt jelent, hogy a találmány szerinti eljárás igen egyszerűen és ipari méretekben is nagy teljesítménnyel hajtható végre. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a kezelendő vizes PVC-diszperziót (célszerűen a vinilklorid vizes közegben végrehajtott szuszpenziós polimerizációjakor képződött rendszert) több perforált lemezt tartalmazó, tetején zagybevezető és gőzelvezető nyílásokkal, alján pedig zagyelvezető és gőzbevezető nyílásokkal ellátott rácstányéros kolonnában felülről lefelé áramoltatjuk, miközben a vizes diszperziót a rácstányéros kolonnában alulról fölfelé áramoltatott vízgőzzel hozzuk érintkezésbe. A vizes PVC-diszperzióban levő reagálatlan vinilklorid-monomer szétoszlik a kolonnában, majd a szállító gőzzel együtt a kolonna tetején elhagyja a rendszert. A találmány szerinti eljárással például 102 °C-on végrehajtott kezeléssel a vizes PVC-diszperzió 2300 milliomodrésznek megfelelő kezdeti vinilklorid-monomer-koncentrációját 1 milliomodrésznél kisebb értékre csökkenthetjük, anélkül, hogy a végtermékként kapott PVC minősége romlana. A rácstányéros kolonna legnagyobb hatékonyságot biztosító, optimális méretezési adatait és az optimális műveleti körülményeket előkísérletekkel határoztuk meg. E kísérletek szerint igen jó eredményeket érhetünk el, ha a viszonylagos nyüás (azaz a perforált lemezen levő nyílások összterületének a kolonna keresztmetszetéhez viszonyított aránya) 3-20%, előnyösen 5-15%, a perforált lemezek nyílásainak átmérője 3-50 mm, előnyösen 4—30 mm, a kolonnában uralkodó hőmérséklet 60—120°C, előnyösen 80-110 °C, míg a kolonnában uralkodó nyomás az adott hőmérséklethez tartozó telített vízgőznyomás körülbelül 1,0-1,5-szörösének felel meg.* A következőkben a találmány szerinti eljárást és az eljárás megvalósítására alkalmas berendezést részletesebben ismertetjük. Kezelendő diszperzióként előnyösen vinilklorid vizes közegben végrehajtott szuszpenziós polimerizációjával előállított, általában 20—50súly% szilárd anyagot és jelentős mennyiségű reagálatlan vinilklorid-monomert tartalmazó rendszert használunk fel. A polimerizáció lezajlása után képződött vizes PVC-szuszpenziót rendszerint a reaktorból először egy gyűjtőtartályba vezetjük, majd innen adagoljuk a kolonna tetejére, eljárhatunk azonban úgy is, hogy a polimerizációs reaktorban képződött vizes szuszpenziót közvetlenül a rácstányéros kolonnába vezetjük. Minthogy a vinilklorid szuszpenziós polimerizációját rendszerint 50—65 °C-on hajtjuk végre, a vizes PVC-szuszpenzió hőmérséklete a polimerizáció során és közvetlenül a polimerizáció lezajlása után nyilvánvalóan ugyanez az érték lesz. A kolonna tetejére vezetett vizes PVC-szuszpenzió azonban a csővezetékben kismértékben lehűl, így a közvetlen átvezetés során az oszlopot a fentinél valamivel alacsonyabb hőmérsékletű szuszpenzió éri el. Előnyösen úgy járunk el, hogy a vizes PVC-szuszpenziót a kolonnába vezetés előtt 70 °C-nál magasabb hőmérsékletre, célszerűen 70—100 °C-ra melegítjük. Az előmelegítést tetszés szerinti módon végezhetjük, például úgy, hogy a csővezetékbe vízgőzbefúvatással üzemelő fűtőberendezést iktatunk, eljárhatunk azonban úgy is, hogy a csővezetéket kívülről melegítjük. Egy különösen előnyös módszer szerint a rácstányéros kolonnába vezetendő PVC-szuszpenziót ködszeparátorba juttatjuk, és ott a kolonnát elhagyó vízgőzzel érintkeztetve melegítjük fel. Ez az eljárásmód egyrészt jelentős energiamegtakarítást eredményez, másrészt a gázáram által elragadott szemcsés anyagok leválasztására is alkalmas, és jelentős mértékben csökkenti a kolonnában levő folyadék kifröccsenését és felhabzását. A vizes PVC-szuszpenziót (amelynek hőmérséklete a polimerizáció hőmérsékleténél kissé alacsonyabb érték, illetve előmelegítés esetén 70—100°C) közvetlenül a csővezeték kimenetéről juttathatjuk a rácstányéros kolonna tetejére, eljárhatunk azonban úgy is, hogy a csővezeték kimenetéhez permetező füvókákat illesztünk, és a szuszpenziót atmoszferikusnál nagyobb nyomáson fúvatjuk a kolonnába. Ez utóbbi módszerrel tovább fokozhatjuk a monomerek eltávolításának hatékonyságát, ekkor ugyanis a bepermetezett szuszpenzió a legfelső perforált lemeznek nemcsak egy részét, hanem teljes felületét befedi, és a reagálatlan vinilklorid-monomermennyiség jelentős része még azelőtt szétoszlik a kolonnában, mielőtt a szuszpenzió elérné a legfelső perforált lemezt. A vizes PVC-szuszpenzió betáplálási sebességét számos paraméter, így a szuszpenzió összetétele, az alkalmazott rácstányéros kolonna átmérője és magassága, a perforált lemezek viszonylagos nyílása, a műveleti körülmények (például a kolonnában uralkodó hőmérséklet és nyomás), a monomereltávolítás kívánt mértéke és hasonló tényezők szabják meg. Egyes esetekben 1,15 m átmérőjű és 15 m magasságú rácstányéros kolonna felhasználásával óránként több, mint 25 tonna vizes PVC-szuszpenziót is feldolgozhatunk. Miként korábban már közöltük, a perforált lemezek nyílásainak összterülete a kolonnakeresztmetszet 3—20%-a lehet. 3%-nál kisebb értékű viszonylagos nyílás alkalmazása esetén a lemezek túlzottan késleltetik a szuszpenzió lefelé, illetve a gőz felfelé történő áramlását, ami nyilvánvalóan a termelőkapacitás csökkenésével jár, és további problémák származnak abból, hogy ilyen körülmények között csak viszonylag szűk tartományon belül eső paraméterek betartásával lehet az oszlopot üzemeltetni. Ha a viszonylagos nyílás értéke meghaladja a 20%-ot, fokozódik ugyan a kolonna termelőkapacitása, és az akadálytalan szuszpenzióátáramlást lehetővé tevő műveleti paraméterek szélesebb tartományban módosíthatók, hátrányos viszont, hogy a vinilklorid-monomerek eltávolításához 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
