Brevet FR2502628A1 — publié le 19821001

La présente invention concerne un dispositif pour la polymérisation en continu de monomère comportant un réacteur équipé dans la zone supérieure d'une conduite d'amenée des monomères et dans la zone inférieure d'une sortie des polymères. On sait qu'une série de réactions de polyméri- sation sont réalisées dans des réacteurs fonctionnant en con- tinu. On effectue ces réactions de polymérisation, en vue de produire des homo- et des copolymères, dans une solution (polymérisation en solution), en présence d'eau (polymérisation en microsuspension, en suspension et en émulsion) ou bien au sein du monomère ou des monomères mêmes (polymérisation en mass( On effectue la polymérisation dans un réacteur sous pression normale ou sous pression, à température ambiante ou à température plus élevée, en présence de catalyseurs ou d'autres additifs, la qualité du produit final, comme le poids moléculaire et la répartition des poids moléculaires, la den- sité, la masse volumique apparente et les caractéristiques d'utilisation des produits finals, comme la résistance au vieillissement, la coloration et la solidité à la lumière etc, dépendant fortement de la répartition régulière des catalyseurs et des additifs, d'une température uniforme et d'un contrôle soigneux du temps de séjour à l'intérieur du réacteur. Pour la polymérisation en masse et pour les pro- cédés de polymérisation en microsuspension, en suspension et en émulsion, l'obtention d'une sortie régulière de la disper- sion formée au cours de la polymérisation hors du réacteur compte tenu d'un temps de séjour prédéterminé et défini dans le réacteur est une source de difficultés importantes. Cela provient en premier lieu de ce que, pour les réacteurs connus, les organes d'obturation et/ou les conduites de sortie arrivent à se boucher, ce qui peut conduire à des modifications incontrôlées et indésirables du temps de séjour du milieu réactionnel dans le réacteur. Des perturba- tions et difficultés de ce type se rencontrent principalement lors de la polymérisation en masse d'oléfines, comme l'éthy- lène et le propylène et également lors de la polymérisation 2 2502628 en masse de chlorure de vinyle et de la polymérisation en sus- pension d'acrylates. On peut éliminer pour l'essentiel ces per- turbations et difficultés en maintenant à un faible niveau, la teneur du mélange réactionnel en produits solides et en produits de polymérisation, lors de la polymérisation. Ceci conduit néanmoins à un abaissement considérable de l'intérêt économique du procédé de polymérisation. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif qui permette d'effectuer la poly- mérisation de fractions importantes de polymères dans le mélange réactionnel formé sans risque de perturbations et de difficul- tés, de façon simple et particulièrement économique. Ce but est atteint par la présente invention qui vise en effet l'utilisa- tion à la sortie des polymères hors du réacteur, d'une vis sans fin. Par ce moyen consistant à munir la sortie des polymères hors du réacteur d'une vis sans fin, on peut de façon très avan- tageuse obtenir une évacuation exactement dosée et quantitative des polymères hors du réacteur en fonction de chaque temps de séjours nécessaire du milieu réactionnel et/ou des quantités in- troduites de moaiomères. Un autre avantage de la disposition selon la présente invention d'une vis sans fin à la sortie des polymères hors du réacteur réside en ce que l'on peut éviter pour l'essentiel d'adhérence et/ou la cuisson des produits de polymérisation sur les parois du réacteur et des conduites, ce qui permet d'éviter les modifications indésirables de la qualité des polymères. Un autre avantage important de la disposition selon l'invention d'une vis sans fin à la sortie des polymères hors du réacteur réside en ce que la teneur en matière solide du mélange réactionnel, par conséquent la concentration des po- lymères solides dans la phase liquide (monomères n'ayant pas réagi dans le cas d'un procédé de polymérisation en masse ou d'eau dans le cas de polymérisation en microsuspension, en suspension et en émulsion) s'accroît considérablement et on peut de cette façon grandement améliorer la capacité du réacteur, le rendement volume-temps et par conséquent l'intérêt économique. Selon une autre forme de réalisation avanta- geuse de l'invention la vis sans finest munie d'un moteur à vitesse de rotation variable. Ceci permet de régler simplement la quan- tité de polymère extraite du réacteur en continu et de façon particulièrement précise en fonction de chaque temps de séjour nécessaire du milieu réactionnel dans le réacteur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de l'exemple suivant de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention donné à titre illustratif nullement limitatif, en référence au dessin annexé sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale à un réacteur comportant une vis sans fin selon l'invention. La figure 2 est une coupe longitudinale d'un réacteur comportant deux vis sans fin selon l'invention. La figure 3 est une coupe longitudinale d'un réacteur comportant une conduite de sortie munie d'une vis sans fin. Sur la figure 1 on voit que le dispositif pour la polymérisation en continu d'un monomère est constitué d'un réacteur cylindrique 1 muni d'un fond 2 ayant de préférence une forme conique. Le fond 2 est muni en son centre d'une tubu- lure de sortie 3 pour l'évacuation des polymères qui comporte un organe d'obturation 4 réglable (par exemple une soupape). Le réacteur est équipé d'un agitateur 5 et d'une conduite 6 d'amenée des monomères qui débouche dans le réac teur à la partie supérieure de celui-ci. Pour l'évacuation des polymères hors du réac- teur le dispositif selon l'invention est muni d'une vis sans fin 7 dont l'hélice se développe en direction du fond 2 de préférence de forme conique. La vis sans fin 7 est entraînée par un moteur 8 disposé à l'extérieur du réacteur 1. Lors du fonctionnement de ce dispositif, dans le cas d'un procédé de polymérisation en masse, en émulsion, en suspension, ou en microsuspension, on introduit par le haut en continu dans le réacteur les monomères au moyen de la conduite 6. et on y effectue la réaction de polymérisation à pression norma- le ou sous pression, à température ambiante ou à température plus élevée, en présence de catalyseurs et d'autres additifs, dans le cas de la polymérisation en émulsion, en suspension et en micro- suspension en présence également d'eau sous agitation continue. On dirige en continu les polymères obtenus après un temps de sé- jour déterminé vers la tubulure de sortie 3 au moyen de la vis sans fin 7, et de là, par l'intermédiaire de l'organe d'obtura- tion 4 en position d'ouverture, on les fait passer à l'extérieur. De cette façon, on peut arrêter la vis sans fin 7 pour une éva- cuation quantitative de polymères hors du réacteur correspondant exactement à un temps de séjour optimum prédéterminé du milieu réactionnel dans le réacteur et de façon indépendante ou en te- nant compte du volume de réacteur et/ou de l'apport de monomères dans le réacteur. L'organe d'obturation 4 de la tubulure de sortie 3, qui comme indiqué déjà ci-dessus est ouvert et réglé lors du fonctionnement, n'est fermé que lors du remplissage avant la mise en marche, ou lors de l'arrêt du réacteur. Un avantage spécifique de l'utilisation d'une vis sans fin selon l'invention pour la sortie des polymères hors du réacteur, réside en ce qu'on évite dans une large mesure les formations de dépôts sur les pa- rois internes du réacteur, ou à l'intérieur des conduites de sor- tie et on évite ainsi les modifications inhérentes indésirables de qualité du produit final. D'après la figure 2, on voit que le disposi- tif pour la polymérisation en continu de monomèrespeut se compo- ser également très avantageusement d'un réacteur 9 muni de deux vis sans fin 11 et 12 disposées contre le fond conique 10 du réacteur. L'adaptation de deux vis sans fin dans le réac- teur, qui peuvent également être munies de moteurs 13 et 14 à vitesse de rotation réglable, rend possible un ajustage et un ré- glage particulièrement précis de la quantité de polymères à extraire du réacteur dans chaque cas, de sorte que le procédé de polymérisation s'effectue sous des conditions optimales dans le réacteur, en particulier en ce qui concerne le temps de sé- jour du milieu réactionnel dans le réacteur. Sur la figure 3, on voit en outre que l'éva- cuation des polymères hors du réacteur 15 ',dont le fond 15 est en forme de cuve peut s'effectuer également très avantageusement 2502628 au moyen d'une vis sans fin 17 disposéeà l'intérieur de la con- duite de sortie 16 et munie d'un moteur 18 à vitesse de rotation réglable. Du reste, comme indiqué en pointillés sur la figure 3, on peut placer une autre vis sans fin 19 à l'intérieur du réac- teur 15. Dans ce cas, il est alors souhaitable de munir le réacteur 15 d'un fond conique 20. Au moyen de ces arrangements conformes à l'invention on peut optimiser le procédé de polymérisation et on évite pratiquement la cuisson des polymérisats dans le réac- teur ou dans les conduites. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la polymérisation en continu de monomères constitué d'un réacteur équipé dans la zone supérieure d'une conduite d'amenée des monomères et dans la zone inférieure d'une sortie des polymères, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte auwmoins une vis sans fin (7, 11, 12, 17, 19) pour la sortie des polymères hors du réacteur. caractérisé en réacteur et/ou réacteur. 2, caractérisé est munie d'un réglable. 2.- Dispositif selon la revendication 1, ce que ladite vis sans fin est disposée dans le dans une conduite de sortie (16) raccordée au 3.Dispositif selon la revendication 1 ou en ce que la vis sans fin (7, 11, 12, 17, 19) moteur (8, 13, 14, 18) à vitesse de rotation