165745. lajstromszámú szabadalom • Eljárás etilénszerűen telítetlen monomerek, különösen vinilklorid és propilén fluidizált reaktorágyakban való polimerizálására és/vagy kopolimerizálására
165745 Kopolimerizálható monomerként vinil-monomereket, pl. vinilfluoridot, vinildénfluoridot, vinilacetátot, vinilsztearátot, vinilétereket, továbbá olefineket pl. etilént, butilént stb. használhatunk. A találmány szerinti eljárás különösen alkalmas a 762 552 lajstromszámú, 1971. II. 5-i elsőbbségű . belga szabadalmunk leírásában és a 63 520 lajstromszámú, 1971. VII. 13-i elsőbbségű luxemburgi szabadalmunk leírásában ismertetett fluidi- 10 zált reaktorágyban végzett polimerizációs és kopolimerizációs eljárások foganatosítására. A találmány szerinti eljárás technikai és gazdaságossági előnye abban van, hogy a poli- 15 merizációs reakció hatékony szabályozását biztosítjuk mint hőmérsékleti, mind más feltételek szempontjából, és ezzel jelentékenyen növeljük a polimerizációs reaktorok, különösen a nagyipari, 1. példa A példa szerint alkalmazott szórófejek furatainak számát és átmérőit az alábbi táblázatban adjuk meg: A szórófej jele Furatátmérő (mm) Furatok száma 40-130 m3 térfogatú készülékek kapacitását. 20 Az eljárás egy további előnyös tulajdonsága az, hogy olyan fluid reakciók lefolytatására különösen alkalmas, melyeknél egyrészt a keletkező reakcióhőt a reaktor falán át vezetik el, másrészt a 25 reakció során a reaktor falán a hőátadást jelentős mértékben rontó lerakódások keletkezése miatt a reakciósebességet és ezzel a termelést is csökkenteni kell. 50 35 Az eljárás előnyeit összefoglalva megállapíthatjuk, hogy az a fluidizált reaktorágyakban lefolytatott reakciók teljes optimalizálására alkalmas. A találmány szerinti eljárást a továbbiakban vinilklorid fluidizált reaktorágyban végzett polimerizációjának példái és egy kidolgozott reaktor rajza segítségével részletesen ismertetjük. 40 A rajzon a reaktor vázlatát tüntettük fel. A megvalósított fluidizált reaktorággyal ellátott 1 reaktor egy 4 kúpos edényfenékkel ellátott 2 hengeres köpenyből van kiképezve. A 2 hengeres köpeny átmérője 150 mm, magassága 900 mm, a 45 4 kúpos edényfenék magassága 500 mm, csúcsában mért átmérője 22 mm volt. A 2 hengeres köpenyre egy kúpos közdarabból és egy hengeres elemből összeállított 3 fej van felszerelve. A hengeres elem átmérője 450 mm, míg a kúpos 50 közdarab kúpszöge 40° volt. A függőlegessel 20°-os szöget bezáró kúpos fallal értük el azt, hogy a reakcióból kapott polimer nem rakódott le az edény falára. A lefolytatott reakciók során vinilklorid polimerizálásához fluidizáló közegként 55 vinilklorid gázt alkalmaztunk. Az 1 rekatorba három, 5, 6, és 7 szórófejet építettünk be, a készülék talppontjától mért, 300, 550 és 1000 mm magasságban. 60 A polimerizáció más feltételeit és a vezérlőrendszert a már említett 756 552 lajstromszámú belga szabadalmunk leírásában megadottak szerint határoztuk meg. 65 A (összehasonlító) 0,05 40 B 0,5 4 C 1,0 1 D (összehasonlító) 2,0 1 A vinilkloridot szakaszosan polimerizáltuk 60 C° hőmérsékleten, 9 ata nyomáson és 1 kp szilárd polivinilklorid jelenlétében. A szilárd polivinilkloridot hagyományos vizes szuszpenziós polimerizációval állítottuk elő, miután 40%-os kihozatal elérése után gáztalanítást végeztünk. A műanyag térfogatsúlya 0,43 kp/cm3 volt. Miután az 1 reaktor hőmérsékletét 60 C°-ra fűtöttük fel és a polivinilkloridot bevezettük, az 1 reaktort légtelenítettük és átöblítettük nitrogénnel. Majd megkezdtük a gázhalmazállapotú vinilklorid bevezetését és a fluidizációt a vinilklorid áramlási sebességének 10 cm/sec értékre való beállításával szabályoztuk. A fluidizált anyagoszlop magassága az 1 reaktorban 450-550 mm között -olt. 18 gr lauroilperoxidot adagoltunk az 1 reaktorba. A reakció megindult és a reagáltatott közeg hőmérséklete is emelkedni kezdett. A polimerizáció hőmérsékletét a B jelzésnek megfelelően kiképzett 5 szórófejen át az 1 reaktorba injektált folyékony halmazállapotú vinilkloriddal tartottuk állandó értéken. A reakció megindulásától számított 90. percben, amikor a fluidizált anyagoszlop magassága 800—900 mm között volt működésbe helyeztük a B jelzésnek megfelelően kiképzett 6 szórófejet. A reakció megindulásától számított 180. percben, amikor a fluidizált anyagoszlop magassága már 1500-1600 mm között volt, hoztuk működésbe a B jelzésnek megfelelően kiképzett F szórófejet. Amikor a kívánt mennyiségű vinilkloridot már polimerizáltuk, azaz amikor a reakció kezdetén bevezetett polivinilklorid mennyiségét megtízszereztük, a polimerizációt befejeztük. A négyórás polimerizáció kihozatala 9,9 kp polivinilklorid volt, ahol a kapott polivinilklorid jellemző tualjdonságai a következők voltak: — térfogatsúly: 0,65 kp/dm3 — dioktilftalát abszorpció: 8%. Ezek az eredmények 33%-os termelés többletet mutatnak, a példával egyidejűleg, azonos körülmények között és a 762 552 lajstromszámú belga szabadalmunk szerint lefolytatott összehasonlító próba eredményeivel szemben, ahol 12 gr lauroilperoxidot használtunk fel a hatórás reakció során. A leírt példát a C jelzésnek megfelelően kiképzett 5, 6 és 7 szórófejekkel, teljesen azonos 3
