180652. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés vinil-klorid szuszpenziós polimerizációjára
180652 A fentiekből nyilvánvaló, hogy milyen nagy jelentősége van annak, ha az elterjsdten alkalmazott kisebb (25—70 cm3-es) reaktorok fajlagos termelő kapacitását lényegesen megnöveljük és ily módon úgy megközelítjük a nagy reaktorokkal elérhető éves kihozatalt, hogy a fenti nehézségek ne jelentkezzenek. Ismeretes továbbá, hogy a poli(vinil-klorid), azaz PVC szuszpenziós polimerizációjánál a keverés a reaktorban nem haladhat meg egy adott (a keverő geometriai kiképzésétől függő) határértéket, mert ellenkező esetben irányíthatatlan csomóképződési folyamat indul meg. Másrészről viszont a kis keverési sebességek miatt különösen nehéz kezdetben a komponensek gyors és teljes szolubilizálását (így pl. a katalizátor diszpergálását a vinil-kloridban) úgy elérni, hogy a reakció előrehaladása folyamán mind a fázisok, mind a hő egyenletes eloszlása biztosítva legyen, miközben a fázisok fizikai sajátságai állandóan változnak. Különösen akkor, amikor az átalakulása a 70%-ot elérte, az anyagban helyi túlmelegedések következhetnek be és ezáltal a gél és lebomlott anyagrészecskék belekerülhetnek a termékbe és nagymértékben károsítják annak minőségét. Êz a hatás főként akkor jelentkezik, mikor a reakcióidő lerövidül, így a 8 óránál rövidebb ideig tartó reakciónál a végtermék minősége nem megfelelő, hiába érnek el esetleg kihozatal-növélést. Ismeretes továbbá a 2 128 799 sz. német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságrahozatali iratból olyan megoldás, ami szerint a reaktor hűtő eszközzel, azaz a reaktoron kívül elhelyezett csővel rendelkezik. A reakcióelegyet ebben a csőben lamináris áramlási körülmények között cirkuláltatják, hogy a polimerizációs reakciót megállítsák. Ennek eredményeképpen a cső belső falain lerakódás képződik és a höcsere romlik. Azt találtuk — és ez a találmányunk tárgya —, hogy a vinil-klorid szuszpenziós polimerizálására alkalmas reaktor termelő kapacitása jelentős mértékben (legalább 20%,-kai) megnövelhető és ugyanakkor olyan termék nyerhető, amely minden szemcsétől teljesen mentes és a termék kis pórusú (zárványok nem láthatók benne). A találmány szerinti eljárás értelmében a 70%-os átalakulás elérése előtt a szuszpenziót egy hűtőköpennyel ellátott külső csövön turbulens áramlási körülmények között vezetjük át. A csőben lerakódások keletkezését és a cső eltömődését — a turbulencián kívül — ismert módszerekkel, illetve készítményekkel, a rozsdamentes csövek passziválásával és pácolásával vagy egyéb kezelésével, tapadásgátló zománcbevonattal vagy más megfelelő módon akadályozzuk meg, továbbá azzal, hogy a szuszpenziót 1 m/s sebességgel mozgatjuk a csőben. A csőbe lépő anyag összetételében a vinil-klorid 100%-tói 5%-ig bármely koncentrációban lehet, azaz a külső csőben az áramoltatást a polimerizáció bármely időpontjában el lehet kezdeni, feltéve, hogy az átalakulás mértéke még nem érte el a 70%-ot. Az áramoltatást a reakció befejeződéséig folytatjuk. Az említett külső csövet felhasználhatjuk erre alkalmas külön tartályban előzőleg elkészített vizes vinil-klorid szuszpenzió reaktorba táplálására is, továbbá részlegesen előpolimerizált szuszpenziók betáplálására is alkalmazhatjuk. Azt találtuk továbbá, hogy ha az áramló anyag viszszaáramoltatásának sebessége akkora, hogy a reaktorban való tartózkodás ideje 30 perc alá rövidül, a visszaáramolta tás közben csökkenthető, vagy éppen megszüntethető a keverés, anélkül, hogy bármilyen észrevehető hatás jelentkezne a termék minőségében, ekkor azonban a kiindulási anyagban a szuszpendálószert kissé dúsítani kell. 5 A találmány tárgya továbbá berendezés a szuszpenziós polimerizálásra, amely berendezés a vinil-klorid polimerizációhoz alkalmas reaktort és ehhez csatlakozó, a szuszpenzió cirkuláltatására szolgáló hengeres csövet, a reaktorhoz kapcsolódó körvezetéket és benne egy, a 10 szuszpenzió továbbítására alkalmas szivattyút tartalmaz. Az 1. ábrán feltüntetett módosított csőprofil különösen nem kevert rendszerekben előnyös, mivel egyenletes áramlásnál és átlagos sebességnél jobb hőátadást és ki- 15 sebb szuszpendálószer fogyasztást biztosít, mint a sima csövek. A cső belső profilmódosítása oly módon jön létre, hogy a cső belső falán több elemet helyezünk el, melyek kúpos kialakításúak és kúpfelületüket egy sík és a cső- 20 felület metszi, a metszősík a kúp tengelyével a szöget zár be és ez a szög egyenlő vagy nagyobb, min 3a', ahol a' a kúp nyílásszögének fele. A kúp tengelye párhuzamos a cső tengelyével és a csőfalon, vagy azon kívül helyezkedik el. Ezeket az elemeket egymás után helyezzük el spi- 25 rál alakban a cső mentén, átlósan, ellenkező irányú emelkedéssel. Az ábrán feltüntetett rajzon az 1 csőfalon látható az elem 2 kúpos felülete, és az elem sugarával a szöget bezáró 3 metsző sík. Különösen előnyös az alábbi össze- 30 függéseknek megfelelő kialakítás: a&3a'; a'srIO0; b^Dr/6; d^L; ahol a' a kúp nyílásszögének fele, Dx a cső belső átmé- 35 rője, L annak az elemnek a hosszúsága, amely a cső hengerfelületét módosítja, d a két egymást követő elem közötti távolság, R a kúpos elem hajlásúnak maximális sugara és b az elem legnagyobb vastagsága. A vinil-klorid vizes szuszpenzió a szakemberek által 40 jól ismert módon állítható elő. A szuszpenzióhoz adhatók például: Elsődleges szuszpendálószerek, mint például a vízoldható cellulóz-éterek és hidroxi-éterek, polivinil-alkoholok 270 alatti elszappanosítási számmal, poli(vinil-pir- 45 rolidon), maleinsavanhidrid kopolimerek, zselatin és egyebek. Másodlagos szuszpendálószerek, mint pl. szulfonát- és hosszú láncú alkü-szulfát típusú ionos felületaktív anyagok, a po!i(etilén-oxid) származékok csoportjába 50 tartozó nemionos felületaktív anyagok, 270—550 közötti elszappanosítási számú potivinil alkoholok és egyebek. Pufferek, mint a nátrium-hidrogén-karbonát. Adalékok specifikus kéreg képződés-gátló hatással, 55 mint az agyag- és bentonit-típusú természetes anyagok, alkálifém- és alkáliföldfém-hidroxidok, monokarboxil- és polikarboxilsavak és sóik (citromsav, oxálsav stb.), szervetlen oxidálószerek, mint a permanganátok, bikromátok, salétromsav stb-, erősen poláros szerves anya- 60 gok, mint az anilin és egyebek. Peroxid iniciátorok, mint az alkil-perészterek, diacilperoxidok, peroxi-dikarbonátok, alkil- vagy cikloalkilszulfonil-acilperoxidok és diazo-ini.ciátorok. Ezeket az iniciátorokat készen is be lehet adagolni a polimerizációs 65 reaktorba, és in situ is elő lehet állítani őket. 2
