Реактор полимеризации этилена при высоком давлении

 

ОЛ ЙСАЙИЕ

ЙЗОБРЕТЕН ИЯ (<<) 614733 (61) Дополнительный к патенту (ЯЯ) 3аявленоХ7,09.74 (Я)2063905/2З-05 (23) Приоритет - (32) 18.09.7З (31) 733. 2804 (33) Нндерланцы

2 (51) М. Кл.

В 01 Х 1/00

i"! i38pCTBQHHs!!A Кбм1пб

6688тз Мхййй 03 ИУ

А0 дйим к30@ВиинЙ

И OTKPid!H4 (43) Япубликовано0о 07»78Яюллетеиь pfо »2о (53) УД,К 66.023.2 (088.8) (45) Дата опубликования описания 99.66. N.

Иностранец

Фредерик Ян Питер Иозеф Мерке (Нидерланды) (72) ABtop изобретения

Иностранная фирма

Стамикарбон g ф (Нидерланды) (54) РЕАКТОР БОЛИИЕРИЗА11ИИ ЭТИЛЕНА ПРИ

ВЬ1СОЕОМ ДАВЛЕНИИ

1 2

Изобретение о носится к устройствам для . быть расположены под угчом от 5 до 4ф, непрерывного нолучення полимеров милена, s предпочтительно под углом от 10. до ЗО, к которых перемешиваине реагентов осуществля- оси корпуса. Реактор может быть снабжен доется -a счет энергии вводимого этиленового. полнительиым тангенцнальио установленным сырья. соплом для ввода мономера, расположенным

Известен реактор полимеризации этилена Ь между упомянутыми соплами. при высоком давАении, содержащий толстостен- Такое конструктивное выполнение реактора ный цилиндрический корпус с крьникой, .дии- обеспечивает прохождение потоками реагентов щем по крайней мере с двумя соилами для относительно больших расстояний до их столкввода мономера и отверстием для вывода нро- новения со стенками реактора, что значительдукта Ir1). @ но снижает потерю ими энергии и улучшает

Недостатком этого устройства являетсн не-. их перемешиванне. высокая степень смешения реагентов из- за по-. - На фнг; 1 представлена технологическая терн энергип потоком реагентов при. их тан- схема полимеризацни этилена высоииэ давгенциальной подаче в корпус. ленин; на фиг, 2 — предлагаемый peasalop, Цель изобретения — интенсификации про- . разрез; на фиг. 3 — разрез А — А фиг. 2; на цесса смешения реагентов, фиг. 4 †. вариант выполнения соила.

Для достижения указанной цели выходные . Реактор полнмеризации этилена содержит каналы сопл расположены в осевой плоскости .. толстоСтеииый.: цилиндрический корпус 1 с корпуса под острым углом к его оси, парал- крышкой 2, днищем 3 и.соплами 4, 5 н 6 для лельно один другому и направлены в противо- подачи мономера (этилена) в реактор нз трубоположные стороны. провода 7 с помощью нервичного 8 и вторичВыходные каналы сопл размещены по раз- . ного 9 комнрЕссоров через холодильник 1О, 29 ные стороны от оси корпуса. Выходные каналы клапан 11 и патрубки 12, 13 и 14. В днище сопл могут быть также расположены от дна- 3 выполнено отверстие 15 для вывода образуюметральной плоскости, делящей корпус попо-: щеголя полимера и непрореагировавшего этнлелам, на расстоянии, равном 1/10; 1/4 его дли- . иа через предохранительный клапан 16, сепаны, Выходные каналы сопл, кроме того, могут 2з ратора 17 высокого давления, клапан 18 и сег

614733 паратор 19 ийзкого давления в гранулятор 20.

Для возврата отделенного. в сепараторах 17 и

19.этилена в компрессоры 8 н 9 предусмотрены трубопроводы 21 и 22 соответственно.

Для ввода инициатора в исходный мономер предусмотрены трубопроводы 23, 24 и 25.

В цилиндрическом корпусе 1 выполнены отверстия 26, 27 н 28. Отверстие 26 расположено на расстоянии одной трети длины корпуса I от крышки 2, а отверстие 28 на том же расстояний от днища 3.

На фиг. 3 видно, что отверстия 26 н 28 диаметрально противоположны, а отверстие 27 находи ся между ними.

Латрубки 12, 13 и 14 проходят через этя отверстия внутрь корпуса I.

Выходной какая 29 сопла 4 расположек в осевой плоскости корпуса l под углом от 5 до 45, преимущественно от. 10 до 30, например 20, к продольной осн н направлен к крышке 2, а выходной манал- сопла 6 расположен аналогично, но направлен к днищу -3.

Сопло 5 расположено такгенциально к стенке корпуса i.

Выходные каналы сопл 4 к б размещены от диаметральной плоскости, делящей корпус пополам, а расстоянии равном I/10:1/4 его длины.

Устройство работает следующям образом.

Этнлен подается нз трубопровода 7 компрессорами 8 и 9. Первичный компрессор.повышает давление этилена до величины, например, 250 кг/см, а вторичный компрессор 9 сжкмает этилеи до давления порядка 2000 кг/см .

Температура сжатого этилена регулируется в холодильнике 10 до требуемой Сжатый этн"" лек разделяют иа трн биотока с помощью клавина Il к через патрубки 12, 13 н 14. подают в цилиндр«ческий корпус 1 в-трех различных точках.

В состав эгкленового сырья можно добавлять н другие мокомеры, образующяе сополкмер с зтклекОм, например кепредельяые сложные эфмры, в частности этиловый акрилат, внкклацетжт клк екнклкропконат, ненасыщенные аарбояовые .кислоты, нагример. акркловую и метакукловую, алкековые соединения, наприМер щимнМея и неогексен, н другие непредельные соединения, в частности акрилоиитрнл

«.хлорксмкй вкккл. В этнлековое сырье. можно .Вводить сое) нкекня, регулирующие молекуляра зй вес, например водород, пропан и бутан, щука нлк несколько стабилизаторов, антиокис.,янжм к средстэа, снямающне статические за., ДФЩИ.

В этнлеи, поступающий во трубопроводам .И, 13 н 14, может бать введен инициатор по

Фрубовроводам 23, .24-и 25. Примерами таких начальных центров цепных реакций иняциато:реа являются кислород, перекиси например еерекксь дкэтила, двутретнчиая перекись бу.. тнаа, перекись лаурокла, перекись какрнлоила . и фетйчный бутнловый нербензоат к соедвне ккк «зоткка — азяны н вксямы. . В узко)в выходном канале сбил 4 н 5 происходят йаденне давления, что вызывает нсте ЧФкке этилена с высокой скоростью. Переданч ный таким образом реакционной массе импульс образует цнркуляционные потоки в верхней Б и нижней В зонах корпуса I. Зтн потоки вращаются в одном направлении в вертикальной

5 плоскости, как показано стрелками на. фиг. 2.

В средней зоне Г между зонами в.этой плоскости имеет место вращающийся поток и противоположном, направлении. Вследствие того, что этилеи вводится тангенцнально через соп. ло в средней зоне, в плоскости, перпендику1р лярвой продольной оси корпуса, также образуется вращающийся погон.

Так как сопла 4 н 6 устанавливают, icaa показано на фиг. 3, вращающиеся потоки в плоскости, перпендикулярной продольной осн корпуса, будут возникать в зонах Б н В в до35 полнении н вращающемуся потоку в вертикальной плоскости, причем направление этнх вращающихся потоков предпочтительно то же, что н направаекке вращающегося потока, образованногф в средней зоне Г сопла 5.

Описанные потоки обеспечивают интенсивное перемешнвание введенного этилена н содержнмрго корпуса, так что этиленовое сырье быстро достягает температуры реакции. Благодаря этому же эффекту все содержимое корпуса быстро подвергается охлаждающему воз25 действню со стороны. введенного этилена, так что температура в кор в действительно сти не превышает максимально допустимого значения в любом месте, чему способствует отсутствие мертвых зон в преобладающей моделя потока.

Через каждое из питательных сопл может быть введено равное количество этилена; Однако распределительным клапаном I I эти количества могут быгь также отрегулированы на объем той части корпуса, которая прежде всеЗ5 го заполняется этиленом.через сопла. Температура в зонах Б, В и Г преимущественно отрегулнрована на различные значения так,чтобы получать колимер с широким распределением по молекулярному весу. Количество применяе4О мого инн«яатора по сравнению с количеством этилена, вводимого в реактор, небольшое. (от

0001 до 6 мол. /a rio отношению к этилену),. оно зависят от типа инициатора н требуемой температуры. Прн введении большого количества инициатора большее количество этилена

45 будет подвергаться превращению, козтому температура повысятся вследствие экзотермичес«ой реакции .полнмеризации.

Среднее время выдержки этилена в реакто. ре является сравнительно коротким (около 30 c) поэтому необходямо использовать инициатор зр с коротким периодом полураспада. Прн полимеризацик милена высокого давления обычно применяют иняциатЬр с периодом полурдсвада 6,05 †„1,6 с при та.чпературе г зоне реакции. Если период полураспада длиннее, часть

55 инициатора выйдет из реактора неиспользованным, ври более коротком периоде полураспада инициатор подвергается слишком скорому разложению.

В описанном реакторе в зоне Б поддерживают температуру !85 С и в качестве инициаторЕ Ра ввимеияют леоекись ллчваиля r п и пм

5 полураспада ниже 0,5 с при этой температуре

В средней зоне Г поддерживают температуру

225 С, я используют третнчный бутилперокснднэ . тквацетат с периодом полураспада прн втой температуре ниже 0,5 с н в зоне В поддерживают температуру 265 С н в качестве инициатора применяют двутретичиую перекись бутнла с периодом полураспада при этой температуре около 0,5 с. Инициаторы вводят в этиленовое сырье в виде раствора или суспеизин в ггопходящем разбавптеле.

Давление в реакторе равно конечному давлению вторичного компрессора за вычетом потери давления в питательных трубопроводах и потери давления В питательных соплах, в опн. санной конструкции давление .составляет !

9я} кг/смз.

Полнзтпяеи, полученный в реакторе, вместе с некоторым колнчестаом яепревращеииого этилена выпускают через предохранительный «лапан 16 в eeirapamp !7 высокого давления. Давление в этом сепараторе составляет около

250 кг/см . Отделенный этилеи возвращают на всасывающую сторону вторичного компрессора

9 яо трубопроводу 21, в то время как отделенный полиэтилен направляют i сепаратор !9 низкого давления через клапан !8. Давление в этом сепараторе около I çòì, отделенный этнлеи возвращают на всасывающую сторону первичного компрессора по трубопроводу 22. Поли этнлен, выгруженный нз сепаратора 19, с помощью гранулятора 20 превращают в граиулы.

Конкретный пример выполнения изобретения. . Вертикальный корпус диаметром !0. см и высотой !00 см {емкостью около 8 л) запол-. няют этнлено» и 2,5 мол. % пропана и иеболь.шям количеством инициатора в трех точках: !

00 кг/ч в точку,. находящуюся на 30 см ниже крышки в направлении к крышке, под углом . 15 к вертикали, 50 кг/ч в середину корпуса в таигенциальиом .направлении н 1ОО. кг/ч в точку, находящуюся «а 35 см выше днища s направлении к днйщу, нод углом 15 к вертикали. После аовыаеиня давления до 2000 иг/см с помощью компрессоров вводят этнлеи .яри температуре 65 С через патрубки !2, I 3 w !.4, иэиющие Бнутреиний диаметр 5 мм, заканчи-.. вающиеся в корпусе.в виде сопл е нанменыиим диаметром I мм. Потеря давлении в подвод».щнх трубопроводах составляет 10 кг/ем, а в соплах 40 rrr/eliз. Давление в реакторе

1950 кг/см .

В верхний иатрубок подачи этилена доба»ляют перекись лауроила из расчета 9,40 кг

6 на 1 т получаемого полиэтилена в среднем

0,79 кг/т .третичного бутилпероксиднэтилацетата н в нижний патрубок — 0,03 кг/т дву-третичиой перекиси бутила.

Температура в верхней зоне реактора !85, s средней 225 и в нижней зоне 265 C. Через отверстие в днище выгружают 37 кг/ч полнэтнлева и 213 кг/ч этилена.

Полиэтилен, выделенный из этой смесп с помощью сепараторов, имеет удельный вес щ 0,925 кг/дмз и индекс расплава !,5 кг/10 мнн.

Пленка, полученная нз такого полиэтилена характеризуется глянцем, равным 60 ед. (АЗТМ

Д 523 — 53 Т), прозрачностью 22 (EEL) и непрозрачностью 7,7% (ASTN —. Д 100361}.

И В предлагаемом реакторе обеспечивается интенсификация процесса смешения реагентов. e одновременным уменьшением энергозатрат.

Формула изобретения

1, Реактор полимернзации этилена при вы. соком давлении, содержащий толстостенный цилиндрический корпус с крышкой, днищем, пэ крайней мере с двумя соилами для ввода

@ мономера н отверстием для вывода продукта, отличающийся тем, что, с целью интенсифика. .цнн процесса смешения реагентов, выходные каналы соил расположены в осевой плоскости корпуса иод острым углом к его осн, параллельно один другому rr наиравлены в противоположные стороны.

2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что выходные каналы сопл расположены по разные стороны от оси корпуса.

3. Реактор ио и. 2, отличающийся тем, что

ЗВ выходные каналы сопл расположены от диа. метральной плоскости, делящей корпус попо-, лам, иа расстоянии, равном 1/10:I/4 его длины.

4. Реактор по пи. 1-.-3, отличающийся тем, что выходные каналы соил расположены под углом от 5 до 45 к оси корпуса.

5. Реактор по и. 4, отличающийся тем, что выходные каналы сопл расположены.под углом от Ю до 30 к оси корпуса.

6. Реактор по пп. I — 5, отличающийся тем, что ои снабжен дополнительным тангеициаль4в яо установленным соплом дйь ввода моиомера, . расположенным между упомянутыми соплами.

Источники информации, принятые во внимание нр» эиспертязе:

1. Патент Англии Рй 1312639, кл. С 3 Р, ° 04.04.73.

Редактор! о Уи.вко -a

Заказ 3542)i : "«". в и те л ь т 1 Вол Ги и а

l ехред О. Луговая Корректор Е. Папи

Тираж 964 Подгисное

ЦНИИ ПИ Государсз зc.!ваго комитета (овета Мииистров (,(.t:Ð ио дслîи Йао5ретении и ОткрытHA

< 3035,,Москва, „ %-35, Рауви:наи наб. д. 4/5

Филиал ППП еПатеитъ, т. У ксород„„ул. Проектная, . 4