способ непрерывного удаления винилхлорида из водных дисперсий поливинилхлорида

Формула изобретения

Способ непрерывного удаления винилхлорида из водных дисперсий поливинилхлорида путем двухступенчатой дегазации при быстром снижении давления, отличающийся тем, что удаление винилхлорида на обеих ступенях дегазации проводят при температуре 55 - 60^oС и вакууме 150 - 200 мм рт.ст.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии, а именно к способу непрерывного удаления остаточного винилхлорида из водных дисперсий поливинилхлорида, который может использоваться в технологии получения полимеров винилхлорида.

Известен способ удаления оставшегося винилхлорида из водных дисперсий поливинилхлорида путем продувки дисперсии газообразным азотом или воздухом с удалением мономера в адсорбционной колонне активированным углем (Патент Японии N 50-6617, кл. C 07 C 21/06, Сумитомо кагану коге к.к., 1976).

Недостатком этого способа дегазации водных дисперсий поливинилхлорида является большое разбавление винилхлорида инертным газом, что ограничивает технологические возможности улавливания выделенного мономера и усложняет процесс за счет необходимости регенерации активированного угля и дальнейшего разделения смеси вода: винилхлорид.

Известен способ удаления остаточного винилхлорида из водных дисперсий поливинилхлорида отдувкой мономера инертным газом, например азотом, аргоном, гелием, а также воздухом или углеводородами, содержащими от одного до шести атомов углерода при 10 - 120^oC (Патент Японии N 50-63267, кл. C 08 F 4/06, Сумитомо кагаку коге к.к., 1978).

При данном способе удаления винилхлорида остаются все недостатки предыдущего способа и добавляются трудности, возникающие при необходимости отделения мономера от легколетучих соединений.

Модификацией изложенных выше способов удаления винилхлорида из водных дисперсий поливинилхлорида являются методы, по которым незаполимеризовавшийся мономер удаляют барботажем аммиака или воздуха через дисперсию, находящуюся в вакууме (Патент США N 4226974, кл. C 08 F 6/24, Tenneco Chemicals Inc.,1977), добавлением в дисперсию перед дегазацией водорастворимых органических соединений с температурой кипения 50 - 150^oC и последующей выдержкой в вакууме 100 - 600 мм рт.ст. при температуре до 65^oC в течение 1 - 3 ч (Патент США N 4226975, кл. C 08 F 6/24, Tenneco Chemicals Inc., 1976), а также барботажем газообразных алифатических соединений, содержащих от одного до четырех атомов углерода или галогенированных соединений, содержащих один или два атома углерода и 1 - 4 атома галогена, а также их смесей при 40 - 60^oC в вакууме 100 - 600 мм рт.ст. в течение 5 ч (Патент США N 4226976, кл. C 08 F 6/24, Tenneco Chеmicals Inc., 1976).

К недостаткам изложенных выше способов удаления оставшегося после полимеризации мономера относится образование взрывоопасных смесей винилхлорида с вносимыми для снижения упругости паров добавками, а также необходимость дальнейшего их отделения от винилхлорида. Кроме того, все перечисленные выше способы удаления винилхлорида из водных дисперсий можно реализовать лишь при проведении периодического процесса получения поливинилхлорида.

Известен способ дегазации водных дисперсий поливинилхлорида, получаемых эмульсионной или суспензионной полимеризацией винилхлорида путем удаления мономера с одновременным испарением в вакууме от 0,2 до 20% воды в течение 0,5 - 6,0 ч (Патент ГДР N 122983, кл. C 08 F 3/30, Hoechst A.G., 1976).

Недостатками этого способа являются высокая продолжительность процесса и невозможность осуществления непрерывной технологической схемы процесса.

Известен способ удаления остаточного мономера из поливинилхлорида подачей последнего с окружной скоростью 5 - 500 м/мин в вертикальную цилиндрическую трубу с образованием жидкой пленки толщиной менее 3 мм и последующим нагревом ее паром, подаваемым противотоком, до температуры 80 - 90^oC (Патент Японии N 55-21764, кл. C 08 F 14/06, Сумитомо кагаку коге к.к., 1976).

К недостаткам метода относятся необходимость равномерной подачи водной дисперсии поливинилхлорида для образования пленки, что практически невозможно обеспечить при пульсирующем режиме поступления дисперсии на дегазацию в случае эмульсионной полимеризации винилхлорида, и возрастающие энергетические затраты на стадии сушки поливинилхлорида за счет необходимости удаления дополнительного количества воды, вносимой паром.

Описаны способы удаления остаточного мономера из водной дисперсии поливинилхлорида обработкой последней водяным паром. При этом водяной пар используют для распыления дисперсии в емкость, находящуюся в вакууме при температуре 40 - 100^oC (Патент Японии N 52-42199, кл. C 08 F 14/06, Сумитомо кагаку коге к. к., 1975), или только для нагрева дисперсии до температуры 60 - 90^oC перед подачей в вакуумную колонну с сетчатыми пластинами и дальнейшей ступенчатой конденсацией отходящей газовой фазы, состоящей из водяных паров и винилхлорида (Патент ФРГ N 2521780, кл. C 08 F 14/06, Hoechst A.G., 1977).

Недостатками этих способов удаления остаточного винилхлорида является сложность технологии, обусловленная необходимостью отделения водяных паров от винилхлорида, а также большие энергетические затраты на стадии сушки поливинилхлорида при удалении дополнительного количества воды, вносимой паром.

Наиболее близким по технической сущности является непрерывный способ удаления мономерных примесей из водных дисперсий гомо- и сополимеров винилхлорида путем обработки паром в двухступенчатой вакуумной установке [1]. Удаление мономера происходит благодаря быстрому снижению давления, происходящему при поступлении потока, имеющего температуру 75 - 90^oC со скоростью 1 - 20 м/с в сосуде, в котором создан вакуум 150 - 600 мм рт.ст. Дегазация водной дисперсии завершается на второй ступени, в которой происходит непрерывное снижение давления.

К недостаткам способа относится образование коагулята на внутренних устройствах технологического оборудования второй ступени дегазации, обеспечивающих снижение вакуума, необходимость добавления антивспенивателя при низкой скорости подачи смеси водяного пара и дисперсии на первой ступени, а также большие энергетические затраты, связанные с использованием в процессе "острого" пара, вызывающего разбавление дисперсии. При создании изобретения ставилась задача снизить энергетические затраты при дегазации водной дисперсии поливинилхлорида и упростить аппаратурное оформление процесса.

Это достигается тем, что удаление винилхлорида из водной дисперсии поливинилхлорида проводят в двухступенчатой вакуумной системе при 55 - 60^oC в условиях, исключающих разбавление дисперсии конденсатом.

Удаление винилхлорида из водной дисперсии поливинилхлорида достигается благодаря двухкратному быстрому снижению давления, происходящему при подаче дисперсии, имеющей температуру 55 - 60^oC в вакууме 150 - 200 мм рт.ст. При этом указанные параметры выдерживаются на обеих ступенях дегазации.

Пример 1. Водная дисперсия поливинилхлорида, содержащая 42% поливинилхлорида и 2% незаполимеризовавшегося винилхлорида с температурой 55^oC под давлением 5 кгс/см² поступает через сопло с объемной скоростью 4,0 м³/ч в дегазатор первой ступени объемом 15 м³ и находящийся в вакууме 150 мм рт.ст. Винилхлорид удаляют из верхней части дегазатора, а дисперсия из нижней части дегазатора поступает в сборник откуда насосом подается в промежуточную емкость объемом 13,6 м³, в которой поддерживается температура 55^oC. Из верхней части промежуточной емкости нагретая дисперсия с температурой 55^oC под давлением 5 кгс/см² равномерно подается в дегазатор второй ступени, находящийся в вакууме 150 мм рт.ст. Выходящая из второго дегазатора и направляемая на сушку водная дисперсия поливинилхлорида содержит 0,04 мас.% винилхлорида.

Пример 2. По методике, описанной в примере 1, производят удаление остаточного мономера из водной дисперсии поливинилхлорида, содержащей 2,5 мас.% винилхлорида в следующем режиме:

I ступень - температура водной дисперсии 60^oC, вакуум 200 мм рт.ст.

II ступень - температура 60^oC, вакуум 150 мм рт.ст.

Водная дисперсия поливинилхлорида после прохождения второй ступени дегазации содержит 0,045 мас.% винилхлорида.

Пример 3. По методике, описанной в примере 1, производят удаление остаточного мономера из водной дисперсии, содержащей 2,5 мас.% винилхлорида в следующем режиме:

I ступень - температура 55^oC, вакуум 200 мм рт.ст.

II ступень - температура 60^oC, вакуум 150 мм рт.ст.

Водная дисперсия поливинилхлорида после прохождения второй ступени дегазации содержит 0,05 мас.% винилхлорида.

Пример 4. По методике, описанной в примере 1, производят удаление остаточного мономера из водной дисперсии, содержащей 2,5 мас.% винилхлорида в следующем режиме:

I ступень - температура 45^oC, вакуум 250 мм рт.ст.

II ступень - температура 50^oC, вакуум 250 мм рт.ст.

Водная дисперсия поливинилхлорида после прохождения обеих ступеней дегазации содержит 0,1мас.% винилхлорида.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет проводить удаление остаточного винилхлорида из водной дисперсии при 55 - 60^oC против 70 - 90^oC по прототипу при отсутствии разбавления водой, вносимой паром, что делает процесс дегазации более экономичным.

Проведение дегазации при температуре ниже 55^oC и в вакууме выше 200 мм рт. ст. не позволяет добиться необходимой степени удаления винилхлорида, а повышение температуры выше 60^oC экономически нецелесообразно.

Предлагаемый способ позволяет снизить содержание винилхлорида в водной дисперсии до 0,04 мас.%.

Исключение из технологической схемы аппарата с большим внутренним сопротивлением (смеситель пара и дисперсии на второй ступени дегазации), в котором оказывается значительное механическое воздействие на дисперсию, вызывающее образование коагулята, позволяет не только упростить процесс, но и избежать коагуляции дисперсии и полностью отказаться от применения антивспенивателя.