Способ выделения поливинилового спирта и установка для осуществления этого способа

Союз Советскик Соцмалмстмческмтт Республик(51) М, Кл,С 08 Е 6/12 В 01 Х 1 г 00 Государственный комитет СССР по лелем иэобретеннйи открытий(72) Авторы изобретения ИностранцыЕсиказу Сандо и Еити Накано"Сандо Айрон Воркс Ко Лтд." (Япония)(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА И УСТА 11 ОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБАИзобретение относится к технологии получения поливинилового спирта, в частности к способу выделения его из водных растворов, а также к установке для осуществления этото способа. Оно может быть использовано в химической промышленности.Известен способ выделения поливинилового спирта из его водных растворов, заключающий. ся в обработке раствора смесью борной кислоты или боратов с неорганической солью в качестве коагуляторов при рН среды 8 - 1 О 1,Недостатком этого способа является то, что получаемая при этом коагулированная масса поливинилового спирта содержит большое ко. личество 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 массы после отделения ее от раствора. С другой стороны, обычно в аппарат для извлечения вводится устройство для перемешивания водного раствора либо механическим методом перемешивания, либо продувкой воздухом, Перемешивание осуществляется лля ускорения процесса коагуляции, но получаемая коагулиронан ная масса егце более объемна иэ-за образования пены. Это снижает выхоц полимера иэ-за его потерь при очистке от примесей.Цель изобретения - увеличение выхода по.лимера и снижение содержания в нем воды и неорганических солей.Эта цель достигается тем. по по известномуспособу выделения поливинилового спирта из его водных растворов, заключаюгцемуся в обработке раствора смесью борной кислоты или боратов с неорганической солью в качестве коагуляторов, процесс проводят в присутствии 15 0,005 в ,1% (от веса водного раствора) четвертичных аммонийных оснований в качестве дополнительных коагуляторов.Согласно изобретению для выделения по.ливинилового спирта к водному раствору до О бавляют борную кислоту или борат и неорганическую соль, такую как сульфат натрия, и,кроме того, катионно-активное четвертичноеаммонийное основание или его соль (для крат.кости именуемое в тексте амином), напримернеокатион 6, выпускаемый фирмой 11 иккаКемики (обозначаемый в тексте Неока 1 ионом),имеющий формулуСК,12 Н 25 Т СН О С 1гСНв количестве 0,005 - 0,1% от указанного вод,ного раствора. рН раствора доводят до 8-10,в результате чего поливиниловый спирт коагулирует, Коагулированную массу отделяют иизвлекают из маточной жидкости. Борная кислота соединяется с поливиниловым спиртом,вызывая его желатиниэацию, а неорганическаясола высаливает из раствора поливиниловыйаирт. Количество добавляемой борной кислотызависит от степени полимеризации и омыленияполивинилового спирта и от количества вводимой неорганической соли, Для относительно 20слабополимериэованного и сильноомыленчогополивинилового спирта требуются относительнобольшие количества борной кислоты. Обычнок раствору добавляют 1 - 10% (в расчете наН,ВО,) борной кислоты или бората и 1030%неорганической соли, являющихся коагуля 1 оАмин желательно вводить в виде водного раствора. Он может быть внесен в раствор одновременно с другими коагулирующими вешествами,Однако более целесообразно амин добавлятьио завершении коагуляции поливиниловогоспирта другими коагуляторами с целью концентрации коагулированной массы. Полное отддлсние поливинилового спирта достигается в З 5гом случае, когда после выделения основнойкоагулированной массы повторно к растворудобавляют амин,Добавление амина, являющееся отличительным признаком предлагаемого способа,вызывает разрушение пены в коагулированном поливиниловом спирте под действием катионови агрегирование его в массу малого объема.Следовательно, извлечение поливиниловогоспирта вьиие, даже в том случае, когда вносят малые количества коагуляторов, Кроме1 ого, выделенный из раствора поливиниловыйаирт имеет более высокое качество, посколькуниже содержание в нем воды и соответственнонеорганических солей.50Предложенный способ выделения поливини.юювого спирта осуществляют на установке, содержащей последовательно смонтированныеемкость с коагулятором, уравнительный бакс расходомером, смеситель с патрубком пода 55чи раствора, реактор, разделенный перегород.ками на эоны коагуляции, желатинизации и кон.иентрирования, сепаратор разделения твердой и жидкой фаз с иоследовагельно усгаиовлен.ными двумя дог 1 олнительными реакзорали идополнительным сепаратором и емколн сдополнительным коагулятором, соединенныес зоной концентрирования реактора и первымдополнительным реакзором.На чертеже изображена установка согласноизобретению для осуществления способа выде.ления иоливинилового спирта из его во 1 тныхрастворов. Борная кисло 1 а, борат и неорганические соли содержатся в резервуарах 1 идля коагулязоров, Коагуляторы с помощьюнасоса 3 по трубопроводу наиравлянпся в урав.нительный бак 4. Бак 4 через расходомер 5связан с смесителем 6, к которому также подведен трубопровод 7 подачи сточных вод, ироиус.каемых через расходомер 8. Смеситель 6 свя.зан с реактором 9. Реактор 9 разделен перегородками на зону коагуляции А, зону желатини.зации Б и зону концентрации В, Бак 10, в котором находится амин, через трубопровод соещиен с зоной концентрации В. К реактору 9присоединен сепаратор 1 1 для раздег 1 ения твердого вещества и жидкости, из которого отделенная жидкость поступает в реактор 12, а отделен.ное твердое вещество отводится транспортером13. Трубопровод связывает реактор 12 с баком14 для амина, Смесь, в которую добавлен амин,направляется в реактор 15, из которого коагулированный поливиниловый спирт подается всепаратор 6 для разделения жидкости и твер.дого вещества, Твердое вещество о 1 водится сгюмошью транспортера 17,В описанном устройстве коагулятор, находя.щийся в резервуарахи 2 для хранения коагуляторов, периодически заканчивается насосом3 в уравнительный бак 4 и затем - в смеситель 6 через расходомер 5, В смесителе 6 коагулятор смешивае 1 ся с поступающими из 1 ру.бопровода 7 сточными водами. Полученная врезультате смесь поступает в зону коагуляцииА, зону желатинизации Б и зону концентрацииВ, причем в последнюю по каплям добавляетсяамин иэ бака 10 для амина, ускоряющий процесс коагуляции, Смесь из зоны концентрацииВ пропускается через сепаратор 11, где происходит выделение твердого вещсс 1 ва поливинилового спирта. Жидкость направляется в реактор 12, в то время как отделенное твердоевещество транспортируется ио 1 рансиоргеру13 в линию последующей обрабо 1 ки,Иэ бака 14 для амина к жидкости в реакторе 12 добавляют амин, Перемешанная смесьпоступает в реактор 15, в котором для коагуляции иоливинилового спирта смесь перемеши-вают и направляют в сепаратор 6 для разделе.ния твердого вещества и жидкости. Твердоевешество, отделенное иа сена ра и 1 ре6, ио679 148 В приведенных ниже примерах поливинило 15вый спирт може быть выделен с 70 Я выходомна сепараторе 11 разделения вердого веществаи жидкости и с 997 выходом ца сепаратозе Таблица 1 Способ 11 оказаз ель предлагаемый известный Выход сухой массы, г 18,175 17Г 620 Химический состав сухоймассы,Ы: 1 о 11 ивици 1 кв 1 й спир г 85,0 борцая кислога (Н,ВО,) 6,5 6,2 0,86 сульфат цария 0,19 П ри мер 2. К 2 л сточныхводиз цро. цесса расцлихговки тканей, в коорых содержит ся 0,757 поливинилового сцирза (срешяя степень омыления 98% и 0.45 крахмала, добав. ляют 0,2 г борной кислоты (НВОз) и 10,0 г сульфата аммония (МН 4),04. Гмесь послео перемешивания в гечецис 5 мин при 70 Г превращается в прозрачный раствор в резу 1 ьтае полного растворения поливициловоо спирза.Раствор охлаждангг до комнатной зсмперазуры. рН его доводят известью цо 1 О, и рясвор цереоЛобавка неока иона (оцесснок водному ра ст во )зу ) .У 0 20 50 100 Очень Низкая силь Грец Сильняя ная ная 111 ацспорзсру 17 подастся на послсцующуо це.рсрабо гку,Находягцийся в водном растворе поливиниловый спирт может быль эффективно коагу.лирован в соот ветс гвии с изобретением, поскол ьку к водному раствору с поливиниловым спиртом добавляется амин из баков для аминов,установленных в реакторах 9 и 12, в приемлемом количестве. Следовательно, даже в томслучае, когца из бака 4 добавляюз меньшиеколичества коагулирукццего агенза, эффективность выделения поливинилового спирта вы.сокая,Содержание воды (по огцошсци о к су хой массе ),",Выход поливициловоо сцирза,Я Способность цодавляь пспу(оэноситсльная вели ина) Коагулирующая сцодбцост ь 16 для разделения нсрцого нсщсстна и жилколи.Н р и м е р 1. К 2,0 л водного раствора,содсржацего 08% поливинилового спирза(Ма 50410 Н,О или глауберова соль) и0,05 г неокатиона. рН раствора примерно 8.Гри персмешивании смеси в течение 15 мицмешалкой отделяется поливиниловый спирти вспльваст на поверхность. Он может быаьлегко отделен фильтрованием. Если амин неюбавляют, поливиниловый спирт коагулируе 1неполностью и с 1 рудом может быть отфильзро.ван, лаже цри тех же условиях.Резульаты анализа поливицилового спиртаприведены в табл. 1. менгивают в течение 10 мин. В течение этоо времени поливиниловый сирз оделяют В Ви)ге объемной коагулироваюой массы. При дальнейшем псрсмешивании с различными количествами неокатиона замсзно уменьшается количество пены, в результате чего получаемая коагулировзнцая масса представляет собой отвержденный гель.Ниже приведены экспериментальные данные, полученные при осуществлении процесса по прецлагасмому и известному способам: 0,005 0,01 0,1679148 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 (Нз ВОз)сульфат аммония 1,2 1,0 4,1 0,65 0,50 3,2 Выход поливиниловогоспирта,% 82 95 85 20 25 50 55 Поглощенная вода (по отношению к сухой массе),% Химический состав сухой массы,%: поливиниловый спирт Чтобы достичь 96%-ного выхода поливинилового спирта без добавления амина, необходимо двойное количество борной кислоты исульфата аммония.П р и м е р 3, Сточные воды из процессарасшпихтовки тканей, содержащие 0,55% поли.винилового спирта (средняя степень полимериэации 1700 и степень омыления 88%) и 0,30%крахмала, Непрерывно подают в установку,изображенную на чертеже (в реактор 9), соскоростью 10 л/мин. К сточным водам сцелью осуществить коагуляцию поливинилового спирта со скоростью 1,0 л/мин добавляютводный раствор, содержащий 1,5 г боракса и З 06,8 г декагидрата сульфата натрия в 1 л, Привнесении неокатиона в количестве 1 мл/минкоагулированная масса превращается в твердуюи легко отделяется от раствора,Затем в реакторы 9 и 12 (см. чертеж) вво- З 5дят указанный выше раствор амина в количестве 20 мл/мин с целью полного извлечения поливинилового спирта. Количество удерживаемойводы составляет 115% (на сухой вес), а полныйвыход поливинилового спирта достигает 99%, 40П р и м е р 4. В опыте, описанном в при.мере 2, вместо неокатиона добавляют 0,01%-ныйводный раствор хиамина 1622 (бенэтонийхлорид - С 2 7 НСИ ОН 2 0), изготавливаемыйкомпанией Водит апс 1 НаавСо, США, Способность к пенообразованию и коагулирующаяспособность такие же, как в примере 2.Показатели поливинилового спирта следующие:Выход сухой массы, г 16,7Поглощенная вода (по отношению к сухой массе),% 130Химический состав сухоймассы,%:поливиниловый спирт 86,5борная кислота(1 Н 4) 2 В 04 0,45 Выход поливиниловогоспирта,% 96 Как видно из приведенных примеров, преп. ложенный способ позволяет увеличить выход поливинилового спирта и сократить содержание в нем воды и неорганических солей,Формула изобретения 1. Способ вьщеления поливинилового спиртаиз его водных растворов, заключающийся в обработке раствора смесью борной кислоты или боратов с неорганической солью в качестве коагуляторов при рН среди 8 - 10, о т л ич а ю щ и й с я 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) четвертичных аммонийных оснований в качестве дополнительных коагуляторов.2. Установка для осуществления способало п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она содержит последовательно смонтированные емкость с коагулятором, уравнительный бак с расходомером, смеситель с патрубком подачи раствора, реактор, разделенный перегород.ками на зоны коагуляции, жела 1 инизации и концентрирования, сепаратор разделения твер.дой и жидкой фаз с последовательно установленными двумя дополнительными реакторами и дополнительным сепаратором и емкости с дополнительным коагулятором, соединенные о зоной концентрирования реактора и первым дополнительным реактором.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Ушаков С, Н, "Поливиниловый спирт и его производные". М,-Л., Академиздат, 1960, т. 1, с. 321.