Способ получения поливинилового спирта Советский патент 1981 года по МПК C08F116/06 C08F8/12 

1

Изобретение относится-к технологии получения поливинилового спирта. (ПВС) и может быть использовано в химической промьпхшенности.

Известен способ получения ПВО.путем омЕдШения раствора..поливинилацетата (ПВА) в метанольном растворе щелочи в емкостных аппаратах с мешалками l .

Однако,.при этом возникает ряд технологических трудностей, заключающихся в том, что обраэукядийся-в процессе омыления поливиниловый спирт, по мере замещения ацетатных групп на гидроксильнйе,.перестает растворяться в метаноле, что обуславливает.наличие стадии гелеобразования, характеризующейся резким нарастанием вязкости fe середине процесса.- В дальнейшем продукт при недостаточной интенсивности перемешивания в обычных аппаратах с мeшaлкa /Iи выпадает в виде хлопьев, слипается в крупные агломераты и, в некоторьах случашх, во всем объеме аппарата образуется сплошная нетранспортабельная масса недоомыленного ПВС. При этом, резко снижается скорость реакции, а перемешивающее устройство отключается из-за перегрузки привода.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности-Является способ получения поливинилового спирта щелочным оивзшением поливинилацетата в метаноле, осуществляемый в емкостном аппарате с маыёшкой.

Согласно этому способу перемешивание реакционной массы осуществляется с помощью перенашивающих устройств

to с большими удельныгли энергетическими затратами, обеспечивающих высокие скорости сдвига дост 1точные для равномерного диспергирования высоковя.зкого теля во всем.объеме аппарата.

15 После разбивки геля,дисперсия ПВС в метаноле перестает, слипаться среда в аппарате остается подвижной, маловязкой и реакция омыления проходит до конца Сз. .

20

К недостаткам данного способа можно отнеети- непроизводительные энергетические затраты на интенсивное перемешивание во все время ведения

25 процесса и во всем объеме аппарата и невозможность создания аппаратов большого объема,для крупнотоннажного производства из-за отсутствия и трудности создания мотор редукторов

30 большой единичной мощности.

Цель изобретения - снижение энеретических затрат на перемешивание одновременным -исключением образоваия крупных нетранспортабельных слипихся агрегатов -недоомЕЛленного полиинилового спирта в реакторах болього объема.

Эта цель.достигается тем, что в известном спосойе получения поливинилового спирта щелочным омылением поливинилацетата в метаноле, осуществляемом в емкостном аппарате с мешалкой, реакцию проводят в три стадии: на первой в течение 20-90 мин обеспечивают леремешивание реакционной среды во всем объеме аппарата со скоростью сдвига 50-100 с- до образования 40-45% остаточных ацетатных групп, на второй .- в течение 1015 мин среду направляют - в ограниченную, по объему зону реактора,, где обеспечивается-интенсивное, перемешивание, со скоростью сдвига 200-500 с и на последней- стадии в течение 100200 мин подвергают- перемешиванию и усреднению со -скоростью сдвига 50 --.: 100 0- .

Способ осуществляется следующим образом.

На первой стадии, длящейся от 20 до 90 мин, обеспечивается медленное перемешивание реакционной среды во всем объема аппарата. Эффективная скорость сдвига при этом может не превышать 100 . Омыление проходит на 40-45%. При этом, учитывая небольшую вязкость среды, расходуется сравнительно небольшая мощность и для перемешивания подходят обычные типы тихоходнь1х мешалок, обеспечивающие циркуляцию среды во всем объеме аппарата (например шнекового или ленточного типа). На.второй стадии, когда необходимо обеспечить высокие скорости Сдвига для диспергирования вцсоковязкого полимера в момент гелеобразования,. начинает работать второе дополнительное - быстродействующее перемешивающее устройство, которое в озграниченной по объему зоне реактора создйёт -скорости сдвига 200 500 0-1.

Время диспергирования высоковязкого геля при этих скоростях сдвига составляет 5-10 мин. При кратности циркуляции 2-3 мин весь объем реакционной среды в течение 10-15 мин пройдет через зону высоких скоростей сдвига .не менее 5 раз, что гарантирует от проскоков.рабочей среды мимо зоны диспергирования.. Таким образом, время работы быстроходного- перемешивающего устройства должно составлять 10-15 мин. И, наконец, на . третьей стадии , когда получена дисперсия недоомылеиного ПВС имеющая небольшую вязкость и уже не склонная к слипанию и ге-леобразованию, для завершения процесса омыления в

аппарате вновь достаточно обеспечить перемешивание с помощью обычных тихоходных перемешивающих устройств.

Таким образом, на первой стадии до начала интенсивного гелеобразоваЬия интенсивность перемешивания не Ьказывает существенного влияния на ведение технологического процесса.

На второй стадии скорость сдвига 1может быть в диапазоне 50-100 . Нижний предел выбран с учетом опас }ости преждевременного- гелеобразования, верхняя граница соответствует режиму, при котором-начинается разбивка геля. Среднее значение вязкости в этом диапазоне, соответствующее скорости сдвига 72 , составляет 200 сП. Гарантированная скорост сдвига, при которой наступает разбивка геля, должна быть не менее 200 с Верхний предел скорости сдвига теоретически не ограничен, однако для исключения превышения мощности при1вода не следует выбирать скорость Ьдвига более 500 . На графике при акорости сдвига 441 с- максимальная ЁЯЗкость составляет также 200 сП. На конечной стадии после разбивки геля, когда вязкость дисперсии ПВС резко снижается, нижний и верхний пределы скорости- сдвига целесообразно иметь такн№5 же, как на первой стадии, т.е. 50-100 . Такое ведение процесса обеспечивает примерно постоянную вязкость среды в аппарате и получение продукта необходимого качества без комков.

Пример 1. В раствор ПВА в етаноле 25%-ной концентрации после полимеризации добавлялось необходи юе для омыления количество щелочи, и всю массу после - смешения помещали в измерительный.цилиндр ротационного вискозиметра. Вискозиметр подключался к самописцу для непрерывной регистрации эффективной вязкости в процессе, омыления. При выбранных темпе ратуре (40с), концентрации полимера (1:8) и щелочи (1,2 моль на 100 мономерных звеньев ПВА) проводилась реакция омыления ири скоростях сдвига 72, 108, 216 и 441 с-. При скорости сдвига 72 c полиостью разбить гель не уда&1;ся При этом эффективная вязкость бесконечно растет и начинается проскальзывание твердого йедоомьшенного ПВО на стенке вискозиметра. Наименьший .градиент скорости, при котором- происходит разбивка геля, составляет 108 с1 . Этому значению соответствует максималь1ная вязкость 1200 сП. При более вы(соких скоростях сдвига соответствующие им значения максимальной, вязкости существенно ниже.

Пример 2. В качестве примера расчетным путем определяется для нескольких вариантов конструкций ап