Способ получения компонента катализатора полимеризации Советский патент 1992 года по МПК B01J31/14 C07F5/06 C08F4/52 

Изобретение относится к способам получения алюминийорганичьских соединений и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ получения компонента катализатора полимеризации на основе триизобутилалюминия (ТИБА), заключающийся в синтезе последнего взаимодействием изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в среде толуола, включающем предварительную осушку реагентов силикагелем, активной окисью алюминия, азеотропную осушку растворителя.

и последующем разбавлении катализатора толуолом в присутствии модификатора.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения компонента катализатора полимеризации на основе ТИБА, заключающийся в синтезе последнего взаимодействием осушенных изобутилена, во- дорода с порошком активного алюминия в среде толуола, очистке раствора ТИБА от нерастворимых продуктов синтеза фильтрацией через периодически обновляемый намывной слой кизельгура или перлита на фильтрующей перегородке из пористого материала и последующем разбавлении очищенного компонента катализатора толуолом в присутствии модификатора.

Недостатками способа являются низкая производительность процесса вследствие большой продолжительности стадии подготовки намывного слоя и повышенного сопротивления проходу растворителя через фильтр, потери фильтрующего материала (кизельгура, перлита), ТИБА и толуола при регенерации фильтра, недостаточная чистота и активность катализатора и появление вторичных нерастворимых продуктов взаимодействия целевого вещества с микропри- месями толуола при разбавлении компонента катализатора, повышение расхода катализатора в процессе полимеризации и содержания золы и геля в каучуке.

Цель изобретения - повышение чистоты и активности катализатора, увеличение производительности процесса и снижение потерь толуола.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения компонента катализатора полимеризации на основе трии- зобутилалюминия путем взаимодействия предварительно осушенных изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в условиях высокотемпературного синтеза в среде растворителя - толуола с последующей фильтрацией полученного раствора триизобутилалюминия через фильтр, состоящий из фильтрующей перегородки и намывного слоя, и разбавлением полученного фильтрата растворителем, включающий периодическую регенерацию фильтра промывкой обратным потоком растворителя, в качестве фильтрующей перегородки используют слой минерала толщиной 300 - 500 мм с размером частиц 0,4 - 1,0 мм, в качестве намывного слоя - мелкодисперсный нерастворимый продукт синтеза триизобутилалюминия, который предварительно намывают в количестве 2,0 - 5,0 кг на 1 м2 фильтрующей перегородки, и регенерацию фильтра ведут в режиме псевдоожижения фильтрующей перегородки.

Кроме того, толуол подвергают дополнительной очистке путем пропускания его через фильтр перед регенерацией фильтра. Внедрение изобретения позволит в

1,5-1,8 раза увеличить производительность процесса, на 247 - 407 кг на 1 т ТИБА сократится расход толуола, активность катализатора возрастает на 50-67%

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно осушенные с помощью силикагеля или активной окиси алюминия изобутилен и водород при температуре 90 - 150°С и давлении 3,0 - 6,0 МПа реагируют с

порошком активного алюминия в среде толуола, подвергнутого азеотропной осушке. После завершения синтеза осуществляют очистку полученного раствора триизобутилалюминия (ТИБА) от нерастворимых продуктов синтеза. Нерастворимые продукты синтеза образуются в результате неполного взаимодействия порошка алюминия и ТИБА с влагой и хлорпроизводными, содержащимися в толуоле.

Очистку раствора ТИБА осуществляют

фильтрацией нисходящего потока через намывной слой и фильтрующую перегородку. В отличие от известного способа в качестве фильтрующей перегородки используют

горизонтально расположенный насыпной подвижный слой толщиной 300-500 мм из частиц минерала фракции 0,4 - 1,0 мм. Для изготовления такого насыпного слоя достаточно заполнить часть пространства между

двумя металлическими сетками частицами минерала указанной фракции. Преимуществом такого подвижного насыпного слоя является легкость его регенерации обратным током растворителя в режиме псевдоожижения.

В отличие от известного способа в качестве материала намывного слоя используют нерастворимые мелкодисперсные продукты синтеза ТИБА в количестве 2,0 - 5,0 кг/м2

фильтра. Эти нерастворимые продукты представляют собой гидриды и оксисоеди- нения алюминия и титана с размером частиц 80 - 250 мкм.

Двухслойный фильтр, состоящий из намывного слоя нерастворимых продуктов синтеза в количестве 2,0 - 5,0 кг/м фильтра и насыпного слоя частиц минерала фракции 0,4 - 1,0 мм толщиной 300 - 500 мм, обеспечивает качественную фильтрацию раствора ТИБА и последующую легкость его регенерации.

Накопление минимального (2 кг/м2) фильтрующего слоя проводят рециркуляцией первой порции фильтрата.

В отличие от известного способа введена стадия дополнительной очистки толуола от микропримесей. Для этого толуол пропускают через намывной и насыпной фильтрующие слои, смоченные раствором ТИБА. В процессе фильтрации толуола содержащиеся в нем примеси - влага, хлорпроизводные энергично взаимодействуют с гидридами алюминия и остатками ТИБА с образованием нерастворимых продуктов, остающихся на фильтре. Указанный прием пригоден и для дополнительной очистки от микропримесей изобутилена и водорода.

Дополнительно очищенный толуол используют в процессе синтеза ТИБА и его последующего разбавления.

Фильтр регенерируют в режиме псевдоожижения частиц подвижного насыпного слоя восходящим обратным током толуола при средней скорости его прохождения через фильтр 0,15 - 0,40 м/мин. Поскольку пространство между металлическими сетками заполнено неполностью, при подаче толуола снизу вверх происходит витание частиц насыпного слоя, что способствует быстрому очищению фильтра (в течение 1-3 мин).

Допустимо совмещение стадий регенерации фильтра и дополнительной очистки толуола при наличии вспомогательного фильтра, установленного параллельно основному.

Пример 1 (контрольный). Компонент катализатора на основе ТИБА получают по известному способу взаимодействием осушенных изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в среде толуола, подвергнутого азеотропной осушке. Синтез ТИБА осуществляют в следующей последовательности. В реактор с мешалкой, заполненный 150л толуола, загружают 65 кг порошка активного алюминия. Затем в реактор вводят затравку: 100 л 50%-ного раствора ТИБА в толуоле и 700 л изобутилена. Заполнение реактора водородом осуществляют сначала до давления 2,5 МПа, затем после разогрева реакционной смеси до 90- 150°С давление в реакторе выдерживают 3-6 МПа. Окончательное алкилирование продуктов реакции осуществляют введением 200 л изобутилена. После непродолжительного отстоя часть 50%-ного раствора ТИБА возвращают в качестве затравки в реактор, а основное количество подвергают фильтрации. Содержание в растворе твердых продуктов синтеза составляет 0,9 мас.%. Фильтрацию раствора ТИБА проводят через намывной слой перлита толщиной 6 мм (2,5 кг/м ) и фильтрующую перегородку из пористого минерала. Регенерацию фильтра осуществляют обратным током толуола. Толуольную суспензию перлита, загрязненную твердыми продуктами синтеза, полученную в процессе регенерации фильтра, выводят на сжигание. Фильтрат разбавляют толуолом до концентрации 2-5 мас.% в присутствии модификатора - дифенилоксида и направляют на приготовление катализатора. Катализатор полимери0 зации получают смешением разбавленного раствора ТИБА с четыреххлористым титаном в молярном соотношении 1:1.

Продолжительность стадий, мин: фильтрация 1000 кг раствора ТИБА через фильтр

5 площадью 1 м2 30; регенерация фильтра обратным током толуола 10; намывание слоя перлита на фильтрующую перегородку 10.

Удельная производительность фильтра по фильтру 1200 ;.

0 Потери при регенерации, кг/т ТИБА: перлит 5,5; толуол 417,

Содержание нерастворимых веществ в фильтрате 0,1 мас.%. Активность катализатора (50%-ная ампульная полимеризация

5 стандартного раствора изопрена) 15 мин. Содержание в полимере, мас.%: зола 0,5; титан 0,06; гель 20.

Примеры 2иЗ. Раствор компонента катализатора на основе ТИБА получают по

0 предлагаемому способу. Синтез ТИБА осуществляют в следующей последовательности. В реактор с мешалкой заливают 150 л толуола тонкой очистки, загружают 65 кг порошка активного алюминия. Затем в ре5 актор вводят затравку: 100 л 50%-ного раствора ТИБА в толуоле и 700 л изобутилена. Заполнение реактора водородом осуществляют сначала до давления 2,5 МПа, затем после разогрева реакционной смеси до 90- 150°С давление в реакторе выдерживают 3-6 МПа. Окончательное алкилирование продуктов реакции осуществляют введением 200 л изобутилена. После завершения синтеза и непродолжительного отстоя часть

5 50%-ного раствора ТИБА возвращают в качестве затравки в реактор, а основное количество раствора ТИБА подвергают фильтрации. Горизонтально расположенная фильтрующая перегородка представля0 ет собой слой песка толщиной 400 мм из частиц фракции 0,6 мм, огороженный двумя сетчатыми фиксирующими перегородками с размером ячеек 0,3 мм.

Намывной фильтрующий слой состоит

5 из нерастворимых мелкодисперсных продуктов синтеза ТИБА и наносится при рециркуляции первой порции фильтрата, Результаты приведены в табл. 1. Отсюда оптимальное количество намытого слоя составляет 2-5 кг/м2 фильтра.

0

Уменьшение количества слоя нерастворимых продуктов синтеза ТИБА на поверхности фильтра менее 2 кг/м2 приводит к заметному проскоку нерастворимых веществ. В свою очередь, увеличение количества слоя более 5 кг/м усиливает гидравлическое сопротивление фильтрации.

После завершения фильтрации раствора ТИБА через слой нерастворимых продуктов синтеза и песчаную фильтрующую перегородку пропускают толуол для дополнительной тонкой очистки от микропримесей. После этого очищенный толуол направляют на стадию синтеза ТИБА и стадию приготовления катализатора разбавлением растворителем отфильтрованного раствора ТИБА в присутствии модификатора - дифенилоксида до концентрации 2-5 мас.%. Катализатор полимеризации получают смешением разбавленного раствора ТИБА с четыреххлористым титаном в молярном соотношении 1:1.

Регенерацию фильтра проводят восходящим потоком толуола в режиме псевдоожижения, подаваемого в обратном направлении. Скорость прохождения толуола через песчаный фильтр 0,27 м/мин (или объемная скорость 0,675 мин ).

Продолжительность стадий, мин: тонкая очистка толуола 10; регенация фильтра восходящим потоком толуола 2; регенерации фильтра с одновременной тонкой очисткой толуола 10; создание намывного слоя 2.

Удельная продолжительность установки фильтрации по раствору ТИБА 1765 - 2142 кг/(ч.м

Потери толуола при регенерации фильтра без одновременной очистки толуола 140 - 170 кг/т ТИБА, а при регенерации фильтра одновременно с очисткой толуола 10 кг/т ТИБА.

Активность катализатора (50%-ная полимеризация стандартного раствора изопрена в изопентане) 5-7 мин, Содержание в полимере, мас.%: зола 0,2 - 0,3, титан 0,04; гель 5.

Пример 4. Катализатор компонента катализатора на основе ТИБА получают по предлагаемому способу. Условия синтеза ТИБА аналогичны условиям, приведенным в примерах 2-3. Синтезированный раствор ТИБА подвергают фильтрации. Количество

намывного слоя мелкодисперсных продуктов синтеза ТИБА 4 кг/м2. Фильтрацию толуола и регенерацию фильтра осуществляют аналогично условиям, приведенным в примерах 2 - 3.

Результаты даны в табл. 2. Отсюда уменьшение размера фракции частиц песка менее 0,4 мм, а толщины слоя менее 300 мм приводит к проскоку частиц

песка через металлическую сетку в раствор ТИБА.

Превышение размера фракции частиц песка более 1 мм несмотря на рост толщины слоя, более 500 мм приводит к заметному

проскоку нерастворимых продуктов синтеза в фильтрат. Следовательно, оптимальные показатели размера фракции частиц песка ограничиваются интервалом 0,4 - 1,0 мм, а толщина слоя 300 - 500 мм.

Формула изобретения 1. Способ получения компонента катализатора полимеризации на основе триизо- бутилалюминия путем взаимодействия

предварительно осушенных изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в условиях высокотемпературного синтеза в среде растворителя - толуола с последующим отстоем и фильтрацией полученного

раствора триизобутилалюминия через фильтр, состоящий из фильтрующей перегородки и намывного слоя, и разбавлением полученного фильтрата растворителем, включающий периодическую регенерацию

фильтра промывкой обратным потоком растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты и активности катализатора, увеличения произодительности процесса и снижения потерь толуола, в качестве фильтрующей перегородки используют слой минерала толщиной 300-500 мм с размером частиц 0,4-1,0 мм, в качестве намывного слоя - мелкодисперсный нерастворимый продукт синтеза триизобутилалюминия, который предварительно намывают в количестве 2,0-5.0 кг на 1 м2 фильтрующей перегородки и регенерацию фильтра ведут в режиме псевдоожижения фильтрующей перегородки.

2. Способ поп. 1,отличающийся тем, что толуол подвергают дополнительной очистке путем пропускания его через фильтр перед его регенерацией.

Таблица 1

Изобретение касается технологии получения катализатора полимеризации на основе триизобутилалюминия (ТИБА) и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Цель изобретения - повышение чистоты и активности катализатора, увеличение производительности процесса и снижение потерь толуола, Получение ТИБА ведут взаимодействием предварительно осушенных изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в условиях высокотемпературного синтеза в среде толуола. Полученный раствор ТИБА фильтруют через фильтр, состоящий из фильтрующей перегородки и намывного слоя. В качестве фильтрующей перегородки используют слой минерала толщиной 300- 500 мм с размером частиц 0,4-1,0 мм, В качестве намывного слоя используют предварительно намытый в количестве 2,0-5,0 кг на 1 м фильтрующей перегородки мелкодисперсный нерастворимый продукт синтеза ТИБА. Полученный фильтрат разбавляют толуолом и используют при приготовлении катализатора полимеризации. Фильтр периодически регенерируют промывкой обратным потоком растворителя в режиме псевдоожижения фильтрующей перегородки. Толуол также может быть подвергнут дополнительной очистке пропусканием его через фильтр перед регенерацией фильтра. Использование фильтрующей перегородки и намывного слоя позволяет повысить активность катализатора полимеризации на 50-67%, снизить остаточное содержание золы и геля в полимере. Производительность процесса возрастает в 1,5-1,8 раза, расход толуола снижается на 247-407 кг/т ТИБА. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. f о сл с а 00 сл

Таблица 2