Способ выделения поливинилового спирта и установка для осуществления этого способа

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (б1) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 04.06.76 (21) 2365911/05 (23) Приоритет — (32) 04.06.75 (3! ) 50 — 67381 (33) я ия (51) М. Кл, С 08 F 6/1

В 01 7 1/00

Государственный комитет

СССР ло делам нэабретений и открытий

Опубликовано 05.08.79. Бэоллетеиь № -9

Дата опубликования описания 05.08.79 (53) УДК 678.744.7 ..021.6 (088.81 (72) Авторы изобретения

Иностранцы ч

Есиказу Сандо и Еити Накано (Япония) Иностранная фирма

"Сандо Айрон Воркс Ко., Лтд." (Япония) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА И УСТА11ОВКА

ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА

Изобретение относится к технологии получения поливинилового спирта, в частности к способу выделения его из водных растворов, а также к установке для осуществления этого способа. Оно может быть испо )ьзовано в х :.мической промышленности.

Известен способ выделения поливинилового спирта из его водных растворов, заключающийся в обработке раствора смесью борной кислоты или боратов с неорганической солью в качестве коагуляторов при рН среды 8 — 10 (1).

Недостатком этого способа является то, что получаемая при этом коагулированная масса поливинилового спирта содержит большое количество воды и, следовательно, имеет большой объем. В результате ее трудно отделить от маточной жидкости и к тому же в ней содержится большое количество солей. Это затрудняет последуюшую обработку коагулированной масcb> после отделения ее от расгвора. С другой стороны, обычно в аппарат для извлечения вводится устройство для перемешивания водного раствора либо механическим методом перемешивания, либо продувкой воздухом. Перемешивание осуществляется для ускорения процесса коагуляции, но получаема коагулнронан ная масса егце более объемна из-за образования пены. Это снижает выхоц полимера иэ-за его потерь при очистке от примесей.

Цель изобретения — увеличение выхода полимера и снижение содержания в нем води и неорганических солей.

Эта цель достигается тем. по по извесгному способу выделения поливинилового спирта из его водных растворов, заключаюгцемуся в обработке раствора смесью борной кислоты или боратов с неорганической солью в качестве коагуляторов, процесс проводяг в присутствии

15 0,005 — 0,1% (от веса водного раствора) четвертичных аммонийных оснований в качестве дополнительных коагуляторов.

Согласно изобретению для выделения поливинилового спирта к водному раствору доэп бавляют борную кислоту или борат и неорганическую соль, такую как сульфат натрия, и, кроме того, катионно-активное четвертичное аммонийное основание или его соль (для краткости именуемое в тексте амином), например

679148 неокатион G, выпускаемый фирмой Пикка

Кемики (обозначаемый в тексте Неока1ионом), имеющий формулу НЪ !

12 Н25 K- CH O г

ЕН5 в количестве 0005 — 0,1% от указанного вод,ного раствора. рН раствора доводят до 8--10, в результате чего поливиниловый спирт коагулирует. Коагулированную массу отделяют и извлекают из маточной жидкости. Борная кислота соединяется с поливиниловым спиртом, вызывая его желатиниэацию, а неорганическая соль высаливает из раствора поливиниловый а ирт. Количество добавляемой борной кислоты зависит от степени полимеризации и омыления поливинилового спирта и от количества вводимой неорганической соли, Для относительно 20 слабополимериэованного и сильноомылен гого поливинилового спирта требуются относительно большие количества борной кислоты. Обычно к раствору добавляют 1 — 10% (в расчете на

Н,ВО,) борной кислоты или бората и 10--30% неорганической соли, являющихся коагуля1ора ми.

Амин желательно вводить в виде водного раствора. Он может быть внесен в раствор одновременно с другими коагулирующими веществами.

Однако более целесообразно амин добавлять

Ю ио завершении коагуляции поливинилового спирта другими коагуляторами с целью концентрации коагулированной массы. Полное отддлсние поливинилового спирта достигается в З5 гом случае, когда после выделения оаюьной коагулированной массы повторно к раствору добавляют амин, Добавление амина, являющееся отличитель.ным признаком предлагаемого способа,вызывает разрушение пены в коагулированном поливиниловом спирте под действием катионов и агрегировацие его в массу малого объема.

Следовательно, извлечение поливинилового спирта выше, даже в том случае, когда вно- 45 сят малые количества коагуляторов. Кроме того, выделенный из раствора поливиниловый а ирт имеет более высокое качество, поскольку ниже содержание в нем воды и соответственно неорганических солей.

Предложенный способ выделения поливини ювого спирта осуществляют на установке, содержащей последовательно смонтированные емкость с коагулятором, уравнительный бак с расходомером, смеситель с патрубком пода- 55 чи раствора, реактор,. разделенный перегородками на эоны коагуляции, желатинизации и кониентрирования, сепаратор разделения твердой и жидкой фаз с последовательно ус)аиовленными двумя дог1олнительными реакзорами и дополнительным сепаратором и емкос1н с дополнительным коагулятором, соединенные с зоной концентрирования реактора и первым дополнительным реакзором.

На чертеже изображена установка согласно изобретению для осущес i вл ения способа в ыделения поливинилового спирта иэ его во1тных растворов. Борная кисло1а, борат и неорганические соли содержатся в резервуарах 1 и для коагуляэоров. Коагуляторы с помощью насоса 3 по трубопроводу наиравлянпся в уравнительный бак 4. Бак 4 через расходомер 5 связан с смесителем 6, к которому также подведен трубопровод 7 подачи сточных вод, пропускаемых через расходомер 8. Смеситель 6 связан с реактором 9. Реактор 9 разделен перегородками на зону коагуляции А, зону желатинизации Б и зону концентрации В. Бак 10, в котором находится амин, через трубопровод соещшен с зоной концентрации В. К реактору 9 присоединен сепаратор 1 1 для раздег!ения твердого вещества и жидкости, из которого отделенная жидкость поступает в реактор 12, а отделенное твердое вещество отводится транспортером

13. Трубопровод связывает реактор 12 с баком

14 для амина. Смесь, в которую добавлен амин, направляется в реактор 15, из которого коагулированный поливиниловый спирт подается в сепаратор !6 для разделения жидкости и твердого вещества, Твердое вещество о1водится с гюмошью транспортера 17.

В описанном устройстве коагулятор, находящийся в резервуарах J и 2 для хранения коагуляторов, периодически заканчивается насосом

3 в уравнительный бак 4 и затем — в смеситель 6 через расходомер 5. В смесителе 6 коагулятор смешивался с поступающими из 1рубопровода 7 сточными водами. Полученная в результате смесь поступает в зону коагуляции

А, зону желатинизации Б и зону концентрации

В, причем в последнюю по каплям добавляется амин иэ бака 10 для амина, ускоряющий процесс коагуляции. Смесь из зоны концентрации

В пропускается через сепаратор ll, где происходит выделение твердого вещсс1ва поливинилового спирта. Жидкость направлялся в реактор 12, в то время как отделенное твердое вещество транспортируется по 1рансиоргеру

13 в линию последующей обрабо1ки.

Иэ бака 14 для амина к жидкости в реакторе 12 добавляют амин. Перемешанная смесь поступает в реактор 15, в котором для коагуляции иоливинилового спирта смесь перемеши- вают и направляют в сепаратор !6 для разделения твердого вещества и жидкости. Твердое вешество, отделенное иа сепараторе !6, по

679148

В приведенных ниже примерах поливинило15 вый спирт может быть выделен с 7Ю выходом на сепараторе 11 разделения .(вердого вещества и жидкое(и и с 99 выходом на сепарато!зе

Таблица 1

Способ

11оказаз ель прсщгагасмый известный

Выход сухой массы, г

18,!

175!

Т

620

Химический состав сухой ма сы, .4.:

11о31ивинило13ый спир г

85.0 борная кисло.la (H, ВО,) 65

6,2

0.8 (1 сульфат на(рия

0,19

9»

11 р и м е р 2. К 2 л сточных вод из Ilpoцесса раси(лихговки тканей, в Koiop(lli содержит ся 0,75Ж поливинипового спирза (сре(шяя степень омыления 98% и 0.45" крахмала, добав31яют 02 r бо13нои KHCIlo I bl (Н ВОз ) и 1 00 г сульфата аммония ((NH4) 204). Гмесь после о перемешивания в геченис 5 мин при 70 Г превращас(ся в прозрачный раствор в результа(е полного растворения поливинилово(о спирза.

Раствор охлаждан3г до комнатной зсмперазурь3.

pH его доводят известью до 10, и paclBup иере-- о

Добавка неока.(иона (о(нессно к водному !3аствору) .(0

20 50!

100

Очень Низкая сильГред- Сильняя ная ная

113анспо!3зсру 17 подастся на послсдующуя3 пе13срабо гку.

Находящийся в водном растворе попивиниловый спирт может быль эффективно коагулирован в соо(ветс гвии с изобретением, поскол ь ку к водному раствору с поливиниловым спир том добавляется амин из баков для аминов, установленных в реакторах 9 и 12, в приемлемом количестве. Следовательно, даже в том сзлучае, когда из бака 4 добавляюз меньшие количества коагулирукпщего агенза, эффективность выделения поливинилового спирта высокая.

Содержание воды (по огношсIrHIo к сухой массе),", Выход попивини гово(о cIIHpl H.ß

Способность нодавля(ь пспу (оз нос итсл ьная веп и пина ) Коагулирующая снос(>биост ь!

6 дпя pa»le;leHH33 1всрдого вс(цсстна и жил

К13СЭ И.

Пример 1. К 2,0 л водного раствора. содержащего 0.80% поливинипового спи)33а (средняя сзепень полимериэации 500 и CICIICHI омыления 88;3), добавляют 8.0 г боракса (Na, В40, ° 10 Н О), 4,5 r сульфа|а натрия (Na S04 ° 10 Н,О или глауберова соль) и

0,05 r неокатиона. рН раствора примерно 8.

Г!ри персмешивании смеси в течение 15 мин мешалкой отделяется поливиниловый спирт и BcIUlhlBacr на поверхность. Он может быаь легко отделен фильтрованием. Если амин не добавляют. поливиниловый спирт коагулируе( неполностью и с трудом может быть отфильзрован, лаже при тех же условиях.

Резуль(аты анализа поливинилового спирта приведены в табл. 1. мен(ивают в течение 10 мин. В течение это(о в р с м с ни пол ив и н ил о в ы и cl l ll pl о 1,1(ел я ют B B H J lc объемной коагупированной массы. При дальнейшем псрсмешивании с различными количествами неокатиона замсзно уменьшается количество пены, в результате чего получаемая коагулировэнная масса представляет собой отвержденный гель.

Ниже приведены экспериментальные данные, полученные при осуществлении процесса по предлагаемому и известному способам:

0,005 0,0) 0,1

679148

15,4 16,5

Выход сухой массы, г

16,5

15,5

605 120

110

450

80,1 87,1

88,0

82,0 борная кислота (Н,ВОЗ) сульфат аммония

1,2

1,0

4,1

0,65

0,50

3,2

Выход поливинилового спирта,%

82 95

20

50

Поглощенная вода (по отношению к сухой массе),%

Химический состав сухой массы,%: поливиниловый спирт

Чтобы достичь 96 o-ного выхода поливинилового спирта без добавления амина, необходимо двойное количество борной кислоты и сульфата аммония.

Пример 3. Сточные воды из процесса расшпихтовки тканей, содержащие 0,55% поливинилового спирта (средняя степень полимериэации 1700 и степень омыления 88%) и 0,30% крахмала, Непрерывно подают в установку, изображенную на чертеже (в реактор 9), со скоростью 10 л/мин. К сточным водам с целью осуществить коагуляцию поливинилового спирта со скоростью 1,0 л/мин добавляют водный раствор, содержащий 1,5 r боракса и

6,8 г декагидрата сульфата натрия в 1 л, При внесении неокатиона в количестве 1 мл/мин коагулированная масса превращается в твердую и легко отделяется от раствора.

Затем в реакторы 9 и 12 (см. чертеж) вво- 35 дят указанный выше раствор амина в количестве 20 мл/мин с целью полного извлечения поливинилового спирта. Количество удерживаемой воды составляет 115% (на сухой sec), a полный выход поливинилового спирта достигает 99%, Пример 4. В опыте, описанном в примере 2, вместо неокатиона добавляют 0,01%-ный водный раствор хиамина 1622 (бенэтонийхлорид — С 7 Н4 C I NOg Н 0), изготавливаемый компанией Rohm and Haas Ñî, CIJJA. Способ- 45 ность к пенообразованию и коагулирующая способность такие же, как в примере 2.

Показатели поливинилового спирта следующие:

Выход сухой массы, r 16,7

Поглощенная вода (по отношению к сухой массе),% 130

Химический состав сухой массы,%: поливиниловый спирт 86,5 борная кислота! (в виде H çllOý) 1,1 (ИН4) z 804 0,45

Выход поливинилового спирта,% 96

Как видно из приведенных примеров, предложенный способ позволяет увеличить выход поливинилового спирта и сократить содержание в нем воды и неорганических солей.

Формула изобретения

1. Способ вьщеления поливинилового спирта из его водных растворов, заключающийся в обработке раствора смесью борной кислоты или боратов с неорганической солью в качестве коагуляторов при рН среды 8 — 10, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода полимера и снижения содержания в нем воды и неорганических солей, процесс проводят в присутствии 0,005--0,1%(от веса водного раствора) чствертичных аммонийных оснований в качестве дополнительных коагуляторов.

2. Установка для осуществления способа ло п. 1, отличающаяся тем, что она содержит последовательно смонтированные емкость с коагулятором, уравнительный бак с расходомером, смеситель с патрубком подачи раствора, реактор, разделенный перегородками на зоны коагуляции, жела1инизации и концентрирования, сепаратор разделения твердой и жидкой фаз с последовательно установленными двумя дополнительными реакторами и дополнительным сепаратором и емкости с дополнительным коагулятором, соединенные с зоной концентрирования реактора и первым дополнител ьным реактором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ушаков С. Н. "Поливиниловый спирт и его производные". М.—.Л., Академиздат, 1960, т. 1, с. 321.