De fabricage van polyvinylchloride

A~---~---~~~-~

DE FABRICAGE V~~ POLYVINYL~HLORIDE.

dOOI' •

r

'" \ \

~.

- - ~

-

- -

---

---.,

Inleiding.

Zoa,ls cok bi; andere k'lnAthersen het L~val is kan

polyvinylchloride (in net ,··~rv0lv afFekort p.v.c.) op vier

ver-schillende menier~n bAreid worden, t .w. i. polymerisa.ti3 in rt./H3 sa,

2. poly~:-leri SEl,t ie in Oplo8sinv,

3

·

"f..!olyttlerisl3.tie in cui'_ll sie en

4. ~oly~erisatie in 8~s~en3ie.

Daa.r [,et de oeo.oeliYlf· is een ~~Brel-;-,olY!l.~~er te öereia.en, z'J.2.1en wi.i alleen 0;:' [,et leEt8te i"eval :'".Ader inF8.on, hoewel het in veroend iJ'et de besobik"oE.:Yc litteret;,~,lr over dit onderwerp wel

-eens nodàz()-·~"';lii1{ zal zi~n t-eI"-lV te i,riiJen 0::'- de erJ,.l1Riepolym

eri-satie, oaar ciit de r:.ee-::;t n8oijko,·enèe PoJ.yllleriC:Rtie!!lethode is,

tenminqte 'iNl't technische '.;,::.,. ... ,voerinp· betreft. In dit verband ia het

wellicht tooh foed dni<381i4'..:: bet versc::il t:~SRen e;'_1.118ie- en

s~spenBiepolymerisB~ie BRn te leven, Opdat veen on1~iRte eon

-cl~Bies vetrokken worden.

'tie willen dan allereerst op,flerken dat em;llsiepolymerisatie het rtl~e'3t oVerf:enKomt met poly.:nerisBtie in o,~103sini2', waarbij we n u echte r meer )..le t chel .. i seh ;[.scheni ~tcIe O}.i Lc t OGV he boen. Hetze lfàe ~eldt Avenzo voor ~uspen8ierolYJeri8atie ~n poly~erisatie in maRsa.

Het v~rschil tlsRAn o~ide

:,aren

~o~t

nu

hier

op

n~er, dat

veor

het

eerste t-:.eval f:,~b2."lik Ve:uu1.kt Rorèt ven een. katelysc:or, die op

los-baAr is in het dispersie~eoi'lm, c.q. oulosfuidoel, terwijl bij het

tweeáe pa~r de katAlysator 4 list o)losoenr moet zijn in ~et mono -lli~er, hier d~s in vinylchloride.

, - - - -- - - -

-

-2-plaats heeft in het {i'8hele vol:'cl:r:e vnIl de f:evor~f.de bollet1es, ter

-wi~l in e"sn eOl.119ie dit vanaf het büteno~)pervlak van de (veel '.{leinere) bolleties ~eoe'ut.

De slst:Jcnsiepoly(osrisl1tie ven vinylchloride.

De littATat or 6e~~rtt zich tot snife patAnten, die be -trskkeliik weinif" doen i.:iooT:,')l-.A:;.cren ov".)r d-= technische toep 8S-sing' van de Ft'!VC; ?clA .ethooe.

Zo i G daar c.llr~reerst ':.~en !(let::lOde van de Imperiel Chemica.l

Induetries 1). ~iermede wordt een parelpolymeer verkrefen door v iny1chlori de door ste rke a~ i te.t i e in een wate r i g [liS di ' . .lUl te s !.lS

-penderen. De ~ebr~ikte katalysator is benzoylperoxyd, dat alleen

o ;/loRbaar i s in he t UionO'nse r. Aan rie '.va terphe.se wordt een ko lloid,

een concentratle van 1 _{- t::}"1:'_{l/ e} 0' _.1..,'J "r,~ -- c' • 0'" 1 .,' ... _ vn.n èeze kollcidtoevo~g'inF is te v00rko~en dat d~ bollsties, die CnteV~Ar ha1v~r~e~e de

een t'Tote klor!;p p,er. ë~ ::,'ocHcler ~Nm ve,g+,zi tten. De reactie wordt üti'';:?voerd in r;en inV\'3nji~: i '2,~ ... aille.8Tè.e a,ltoclaaf.

De Goodrich 2ubber

dy.

,-~, ₎ "0"'" _{v ~ ~. f'} t _{. ( C}<0 "r' _{' ' ' '} ,

....

~e L wedium

zi lverni tra,at toe, oAnevens zc~rf~el ar!l.lIoniak èLat het Ag-NH3-complex

~evor:Dè wordt. rli'?rdoo:: zO'l::::e re(wtieà'.lur tot 0') de helft bekort

v'orden. :iet scLi4nt bii deze t,:ethod~ niet nodip- te zijn (Oen stof toe te voe~en ciie het verk18ven ven ds deelt~0s voorko~t. ~el wordt

~

•','. _ .0 n q. a,n t 0 ., , v 0 " ) .G~. '" ,~ v ç.;..,. .... .:') <" ~.1 " ,.,.~ ... .l.L_) t l' I".. '\.. 1 "" . ., \...<\::;.1...,., (1. ... l' ... c', Jo 0' e 1" ': 0 ... ,.,. C ! ! Y'! ..&... .,.. en,.., ~c.~v t l' ,a _~. n r 0 a' ', 10 t

acetaat en waleinezl~renhydried toe.

Shell Jeve1ope!:ceüt Oy.

'±:

öereidt een f,a:::,e1::)olYtYJ'3er door avi tat:'e van vinylc':üorièe (lCe:. in een :llediuJi, VB.n >i.eOH (100) en

, f

'.

-

3

-water (125) met 0,1 - 3~ lauroylperoxyd als katalysator en

0,02 - 0,4~~ cellulosernetnj::eether alfl antikleefr:.iddel. De polyme

-r1aatie haAft plaats in r~actorHn lliet ~lasvoerin~ bij een tempere

-tUl..lr van 50° C , WE'Juti j in 24 .lllr '6 'o'l~ oonve r s i e wordt ve rkrefEm.

In

~en

later patent

5)

wor~t

sen~eraden

behalve

de

voorfBPnde stof

-fen met uitzo~derin~ van keOH, dat door water vervBn~en is, ook

nor de emulgator N a,- d ioc tyl A,llfo succinaflt toe te voefen tot een concentratie van 0,1/0. Bij è<::ze ;::ethoàe wordt in 14'2 uur bij 50° C

81~ van het toe~evoefdA vinylchloride fepoly~criseerd.

Tot slot nocm~n wii noV enn methode vpn dA U.S.Rubber

Hierbij wordt weer e 'n reactor m~t flasvoerinf gebruikt, die

f"I,r

V j •

voorzien ls ven twee ci- blaaifB ope~ turboroerders, die op iin as

vemon teerd zi

4

n. De één bevincJ.t z ieh vlak Of.cje r h~ t' vI oe i stof

-oppervlak

er~

de ondere bi; de boc)eiü van het vet. Bij 500 0,

waarb~,j

de druk

as

pai (~G at: ia, wordt in 15~ ~lr epn opbreng8t ven ~45%

verkr~g'en •

Motiverin~ van d~ gekozen method~.

Jit bovenstaande voor9chr1ften werd uit~indelijk dat van

ce Shell

Develo~cj"ent

8y. bj i 8kozen als basis voor de te ontwer

-pen fabriek. Dè J~t1éven, die hiervoor afnfe~even kunnen wordAn,

Het fef:(8ver. voorsahrift li Jkt alleszins betrouwbaar eiaar

brengst v8rkrefen worGt.

','iat de t~cbni 8che J.i tvoe~in~' betreft, deze ;yerd ; e dee 1

t~-lijk ontle",nd ean eniF'e B.r.0.S.-rap[)ort~n ovC:'r erîll.llsiepolymeri

-satie, wa~rna2r ter beste~~0r )lB~tse v~r~ezen zal worden. De

oonstr~ctie van de reactoren werd ontl~~nd ann een catalogus van

-

"

./

,

,.

.

\

- 4 -Se echri 4 ving van de félC'" i e'{ .

De ~eproject2erde f6b~iek heeft een ca~aciteit van 2000 ton

per jasr. Deze . oev~elheid ~erd ~e3o en in navolfing van de

ca-paciteit van de p.v.c.-fn~riek v~n de B.~.~. te iernis. Deze

C8-~aciteit ho~dt tilS in dat 2)1 kg. 9sr ~~r p.v.c. ~e~roó lceerd

ffioet worden, waErbi~ het jAar op 3S0 dafen resteld i s. Ne~en we

nu arm dat de netto opOrp.Dt st GSÎ~ is, wm?rbi~ 6,:..,. rekeninF fTeho lclen

wordt '11et vp':,2.i!;z~n van 811-:1'1ei nal'd, cla.n be---ekent dit da.t een

invoer van 8,13 kf . per ~ur ZÜV:H vinylch:"ol'ide noodzakelijk

is.

D3ze '~o'~v'~i>,lLeid wordt f elè~Je:'d öoor 3en a.parte

vinylchloridefa-Het

~elevc!de vinylchloride

wordt

oPV6s1aren in een stalen

tank van S ~,) inhoJ.d, cUe ö.'.lS de hele è8f·:,::"oólctie kan bevaTten.

februikt worden voor ~et oi~:·0i'l8en IW.n CJc:.l,;.lose:;.ethy1aether en N'a ...

àioctyleuc0innot. 'Je cf:1';.)80i tei t va.n de vaten i;3 zodanig dat ze

.,

op~elo8t in 1,32 ~~ ueter. f~~ cevar~erinr ven óe opl~s~nelheid zijn de veten voorzien van 109 l'oe:::werk {b.v. Lightnin~-fHixer) .

Va.nui t ö.e o~;818~'ü:;nk kan het vinylchloride rGei: beh .;lp van

('! en hOf':e d rukc e Y'. tri f 'lt- (3 ,Q'. ;.,0.1:['; i e op; ':J:".I Oi.IJ t worden n[18 r (~?n F\ t.e len

m~etvat

van (', 7

~3

i~~o~d,

voorzien van een peilflas, waarin de

~

ladinr vaor

Ó6n

reactor, t.W. O,3J~ ~) af~emete~ ~r~ worden.

("OK de ~Jeièe o~, los,en\s f.;tRr-.:n via. een centriLlf.e:- 1porr,pje in

ver-~)ir.ciinfr

'liet een meetvat ven C,4

L:3

in~(l'ld,

dat je h0Aveelheid

----

----

---

---

---

---

- - - .. - - - -- - - ---<--- - _ ..

'\

-- 0

-re13ctcbrvlllinf', +;.w. ven beiden 0,174 nJ. Op de afvoer'.~id.ing van

dit le.[-ltst~ meetvet is no: .. "'en leidint' Flsnf:esloten, we.ardoorh",en

set beli~lp ven ion~nwis8elAars ~ eZliverd water near de reactoren

onder invl:J""è. vn:l de ZVieFl:c'tp"~rHcht nHar de reactoren, wsa:rvan er

8 ziin oPfeRt~ld. Daar de r~acti~du~r en de tiiden voor vullen,

~en ladinf t08[evoerd worden.

De reactoren hebben 0~n i~houd ven

3

m

3

en zijn voorzien

VAn elasvoerinr . D~ tot32.e lGc:.in~, t .w. 0,634 m3 u;onOlil"er, 0,348

m3

-1.

oplossing en 1,11 m) water, in totaal due; _{2,082 m3 v,.üt} ~d~Cl~~

c?'.enrri4k is in

v

~

rbRnd

m

~t ~~ron~

-

, d 1:} voor.!

8/3

dee 1, :-:etveen

rl'?inip:inp:. ern VCGr c;le 8"lnve,nf' der re&r:tie de ac;r-aI'et JUr z'l~rstofvrij

mee~9cheD0eliike 1 ' . '

celOll1f ,

. In

:--.e

t nu vo 1,. t~nd de elven d r~ f abrie kis fe ,:,"'>end op con

-reat 8) ~e~roi~cteerd wBRrin de susyensie door een 8~irealvormige

Foot naar beneden kan vlceien . .2r wordt een kJ.ein vacuum onder

-h(')uden rrlet bet 110 van =- en .~(')'.:p, die het aan"ezof·en Va.s teiJ~ns tot

!~ at co~oriillPert. Het ~as moet in het ap9araat de centrale afvoer

-pi.lP pasc:;eren, c:ie 'l8 .. n on~)el' 0:,,( eGOLen i~ ou. evt . m~ef/cvoerde

•

.'

/

(

-6-vloei 8tof kan door ee~1 leol dinf bi j de boofd stroom ~evoeg:d worden,

die ü t het 'oo"endf~el van bet to"'-:t~l ef'<O,i.8ti~ iR. De ~ecorrl'Ori

-moerde Fessen Dag~eren een Caa12- droortoren en worden na conden

-gatie via. een b'lffertan1(~e, ds.t vo()rne..'{,e1.i4k dier:.t om rr.eeVevoerd

hoev~elheid bedra2~t or:.f. 20~ van d~ oorspronkelijk toefevoerde

h()8veelheid.

pe '3'1S.,~~~sie wordt Ok, '?t3Tl bandfilter VfJn de vraterphase

van de waterp:--.ase in het proces 1;p,r.H' te voerer:, waétrvan in een

feno~~de ~Rtenten /~'0:;,d t, zal h ie r niet nade r

hieraan ean te ~f:\"'8en. ;-:~t ven de filter '-co .. ende u.v.c. bevat nog'

u,. o. v. 'en proef _{op een} styreen

-pa:::,elpolyweer in !::.et labo:'3+,cri:l::, r':)control ;erd werd), zodat een

drof'inv noodza,(elil~~ is. Dit f r;oc lrt in een etei'edrOofinricttinv

voorzien van roerar~en, aie ~et V.V.C. af~iJselBnd von binnen naar b,üten of or.+ekcerd d~ '.'8:"ê-\c:t-;illende e'u:lfes ve.rl het e:c-oaraat

doen doorlopen. De verbliiftijd i~ een lur. In deze tijd is ~et

is.

De we.~me l'lcht venl' de clrof2inf worcit fcl evel'd door een

blow~r vi a, een warrLte\Ü s se lF8.r die ;,jC t lat edr'lk s toom 'Ie rhi t wordt.

Van dAze drorinf zal in ~0t vcl.Bn~e nop ~~n v~aetailleerde be

-re~eninf' I ~I ~ven werden.

vysterz'üverinv'. Z'ÜVt~r 'I~'e~er is z·:e::::, 'Je:'enrriik i.v.m. de kweliteit

zerp be~teed ~oet ~orden, voorn8:elijk Goor 8nelyseR van de on

...

..,

_.---L--.-

l~

1

~

_{-- .--}

2

,J 'i-

~

1,;.(

l --~._-_._ ..

~

•

1\ •

-7-De ~arAv~n in~tDl:Atie is ontl~end aen lit.9. H~t we~er

doorlooDt nctter8~~vo'~e~c n~~ kAtionenwisselaar, een

8nionen-t . . , 1 '" (f":J ' \ ' ..

V~Tcn ,r:~lrll' en \ v. ~. . ~ C Ur~J ,)/ ' UC rCbrli te hBr~en worden in de

leidinf~!l e8"-fe;::,re.c:1t, àie r,~r~p. 7~,;'-HCl-, 2}0 :JFi?C0'7- en 1010

~-. ,

NaJl-oDlos~in~eL leveren.

De ~iteind91iikc OpbreL[st ie 231 kg. po1y~eer per ~ur.

Berekeninf v~n de crooginrichtinf.

fer U.lr rJlo~t 0,15 x 231

=

j.j., ti kf wat~r verdampt wor1"n,

h~tgepn tHoet t'eachieàen u:.b.v. buitenlucht V!'.':'1. '),Co ':j en 7010 rel.

vochttfheid, die tot 800 C verhit moet worden. Deze lucht verlaat

de apparatu!u r!let een telüpera,ti.lllr VfW 600 'J en 95~o rel. voch

tif-h~id.(zie lito b) ).

Met behulp van p9ychrofuetrieche tabellen ia de benodifde

lucht te berek~n'ó'!n. 70 vir .. G~n voor lucht VRn 200 C

l 'llCi-:t. u J!., ''''v'''n~ z 0 v 00-,-' ' 1-' 1 ... ::::,1, J.-t ,r<"Y1 . r .. ü , :'00 v ~ erl 0"'," ,}viO r",1 'J-' VOC'l-" - , ·tl· ,"'-",1,-1"'1' d 0 , , , 13(') 'k-.. ot" o'

..

:.:er kv ciro~,e l.~l,;ht. Voor fAr- jTG€inf iA du~ nodig 34"b:(C,138-0,Ol03):s

~l

i

209 kl' ciro,e 1 lC".t "er uur cf 272

'<,

:

lcot van 20° C en 701, rel.

,

\ IL

I-IUr'oChtübeid pe:::- llr.

~~n'Y

Dp,z~

hr",,-ue"'-""c' 1 ,,..,;'t .',>r, - 0+ <>f p.v'-crlFte stOO"'1 verhl' t

r

r

.'

~

..

L :" ! .• _-'.l. 1 + ... ~,""". z.,'" v C". t , " . .1. °

woraen. V {'cr de te öe:ce'U)llcm 1.lC~lt'.7erhitter ceUr)en we d'lEl de vo:_

-verzadifde StC0~ van 1000 _O.

Afvoer

water van 1000 _C.

Daar de l~lCht t'l::·:),:..1..'~·;-.t ooor ,:13 ;:-,ij:,:;en i[,O(~t ;;troi:,en,

~--- - - - - --•

!

..

, 0

-doorsnede voor he t door st rOO,',d.e 0 ,/,e rvlak te oerekenen. Bie r:li t

9iipdi~Jeters te bere~enen .

:','e hebben cim:

vDiP

f 2100

1) ..

ie nei[,~n de constanten bii cOo ~, d8Pl' we dan z,:;l:eerheid he'oben,

Voor

v

vi:1ë Al! we

N aantal 9i1Den 000' 1 OC2 17('" "'l~? / D , . . ) ,,'-t:,' .1 21.,) X , 0-l. -0 C,0745 1 n? l.' x D x ',O~" )?;,r',o, D1.ls !, ï4T(Dj ~ _ • '-, " " " 7 :o~ 0 r."L ,~) X • , waa.rin

'ie z,ü 1o;Y1 n 1 eerst de iHlr!üteoverc'ra,chtscoëffioienten nader

bezien. Voor t E'b.:.l~nte ~,tro,dnv VA.n l 'lOht in 1)i'j qen veldt:

Nu =- O,C27 (lie)O'0(r'r)0,33(~)O,1<± , wperin alle

constanten, betp.lve "/tl bi~ cie ~eL,L .. li~lde 1,.lcbttG,;~perat lUr Ë-'eno(!:en

worden. Voor lc's.q«en kan Je COLl.'cctie te rm (:..2..) 0, 14 verwn I'lxloosd

"'/'"

worden. De hieröcor FeintI'o{j'lc~erde fout is maximaal l~io. Dl.lc • 0( D _ n "'27 (VDp' O,d("11Cn\O,33

.-. • ~ - 1.1, V J '7' . ~J:'-/

Aan de intreezi:ide heers"t een terl!per['~tuur van 200 _{C waarbij}

v

4,725 1Il/'3€C

fJ-o-

1,20 lqt/m3

/.ze

-

lb,3 x 10 6kr/ml"l~C

':,e vin6en:

o<",z.,.=- 0,oè31 x LYlO) O,8(0,7l5)C,,3 = 37,7 cJ/rn 2oCsec.

~ \ . • -9

--

_{v :5,50 m/sec}

f't)"

:

1,002 kg/rl) ) ,,- :21,3 kf./mse;; 0($D,=0,0733 (2850)OJ8(0,?lö)0,33 = 38,1 cJ/m2oCsec

Voor de bere kenin~ van 0<. ea.n dl" stoortlzi j de :r,aken we ge

-bruik VAn de forr:lule van Nuó:selt voo:, horizontale pijpenbundels:

;( _À D,ol _ _-

°

_, 7,..,h. _,.,-, (ë_N p _)....1{l1

:v

_'I'

~ )~

₎

(

~ 0,72ó

Ce

l

€<

rV ÀJ~i+

1'< Du j(oT)

of.

Hierin :üoeten ce consta.nten bi,; de g'ewiè elde fi lmternpera-tUilr genomen worden. Zoe.1 s in he t vo 1fende zal b1i j ken i s het

ve rechi 1 me t de stcomteïf,pe r'at'lur zee r klein, zodat we de constan

-ten eenvoudlf Dij 1000 ~ kunnen ne!:.en.

-,

3;:'8,4 k€</m) 0,6d ..i/rr,oC 8,81 m/sec2 '

2,27 X lOt> J/kf 2,H4

x

10 4

k~/msec

0,0127 m

Da2: r we 144 pi j pen he boen, zullen \'i~ voor10pip: a:::mnemen

de.t N:=. 12 • Voor d~ weardt:l ven T r.:oeten we de wandtemperatuur

weten. D~ orde van grootte ven r.X. Dij condensatie is 104• Bovendien geldt:

en a_{T s} + LlTl

=

800 C (a.an de intree

-zijde en wnnneer we het temperatuurverval over de ~etalen wend

verwaarlozen, n.l.

·.1e vind~m zo: ;Z:. 18200 J/l!l200sec

De met dele wearde c.:o::.'rE'Sponè8:'·"~-.c.e L)T.s wordt nu 0,15°:J, wear'lit

we e r vo lFt ;;; = 22JOO

en

ten~lotte

'

~l.;=-

24000

v/ill200seo

11

C

v9'

-

10-D~ totale overdrachtscoëfficient U volgt nu uit:

Dus aan de intr(;8zilde:

~ =----L-+ O,035xO,0254 + 1

U 37,7 100 24000

W8 r=:rui t :

En aan de '.11 t tr~e zij de:

Ul = )8,2 J /;-,,20Csec

Het is d.l5 wc::' d'üd.elijic, dat de weerstand tef"en warmte -overdracht uitsluitend b~paald wordt door de overf:ang wand-lucht,

waarbi~ bovendien U practisch onafhankelilk van àe temperatu'..lr

bli.ikt te zijn, althane in !'let beschouwde traject van 200_-800

e

.

. 272

'ct

=

3600 U = 38

De benodi~de le~?te volft nu uit:

Q.

=

U 1( D L LlT, - Ll T,

1 n LlT:jn1t,

x 0,242 x 4180 x 60 :::. )542 v/sec

waarin:

D

=

0,0127 m

Invullen van dAze waArden l~v~rt:

L = 4,06 rn

'Ve ne' .. en nu ,~en ver:1i ttf!r waardClor de luc~t tweet1i~!'ll klasseert, zodat de lent·te 2,38 rtl wordt !ll~t '22b piipen. ;''ianneer

De oenodifde ho~v~elheid stOOfu zal:

2o-t2 1

-

3

I

2,27 -x

lo

s -

,56

x

10

kg/sec

bedreven

.

V,

! Deze stooni zal in de verbitter, deaT de doorsnede van tiet fl'.1is

0,48 m b~drF.l a.Ft ~-;n sne lhe id he oöen van:

\1

1,56

x

10-)

x

1,671 -

-

3

O 2 " ? ">Cl = 4, d X 10

\ , ,,± X •. _,

,,0

zodat de forlllUle van Nussel t voor àe b'=lrekeninf2: ven 0( toef<,:past

I r) I f -11-Li tteratll.lr. 1) Brit.pa.t. i±27.4~}4. (25-4-135) ? .... " . r (""'> t ) l;. v. pa •

3;

u.s.

pat . 4'. ) U. S. 5, ) TT"'" u.v. 6, ) U. S. [Jat. pat. pEtt. r, 'c'" -, C', f"', ( .1.-10-I 11 ~l. ') Co ."± ) eÛC\h.l" -,;: • __ 2,424.017. ~ 10-1-I ::l0) -lbO) 2" ij 11. 5~3

3

.

~13-0-' GO) 7,

/ J. Am. Ohell .. Soc. ,4<;:1 , 2d01 (1327:

8 ) (') ...,,, ) B.LO.S. B.r.O.S. Finsl f\8port Fina~ Report

Aanvu11inF' (zie paf. 5 FF)

rO

_~- lOq

,0 ''-~:S'9

J.'~_

DI<! katalysator (l,7~ kr/ladin[) wordt vanuit een Fesloten va.atje,

reactorinhoud toefevoefd.

(