СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА Советский патент 1973 года по МПК C08F110/02 C08F2/34 

1

Изобретение относится к способу проведения газофазной полимеризации этилева в изотермических условиях.

Известен способ получения полиэтилена газофазной полимеризацией этилена на окиснохромовых катализаторах в токе азота или метана.

Однако в этом случае трудно поддерживать изотермические условия в реакторе. Полимеризация этилена сопровождается выделением большого количества тепла (1000 ккал на 1 кг полимера), которое надо отвести для поддержания изотермических условий работы катализатора и реактора. Можно различить два основных уровня, на которых отвод тепла осуществляется, разными способами: отвод тепла из объема реактора и отвод тепла с поверхности катализатора, на которой идет реакция полимеризации, в окружающую газовую среду.

Отвод тепла из реактора достигается различными способами: через рубашку реактора, встраиванием теплообменных элементов внутри реактора или проведение реакции в псевдоожиженном слое полимера. Особенно эффективен метод отвода тепла проходящим через псевдоожиженный слой полимера газом (этиленом).

Эффективность таких методов определяется гидродинамическими условиями в реакторе.

Тепло реакции с поверхности катализатора, покрытой твердым полимером, отводится целиком за счет теплопроводности мономера. Эффективность теплоотвода зависит от теплопроводности газа и концентрации его в реакторе. На этот процесс гидродинамика в реакторе практически не влияет из-за малых разО

мерой частиц катализатора (600-100 А), покрытых твердым полимером. При недостаточном отводе тепла поверхность катализатора разогревается выше температуры плавления полимера. Расплавленный «а поверхности катализатора полимер затрудняет доступ этилева к поверхности, что приводит к резкому снижению скорости полимеризации. Полимер получается в виде спекщихся кусков, непригодных для использования. Повышение давления этилена для улучшения теплоотдачи от поверхности неприемлемо, так как ведет к увеличению скорости реакции.

Для создания изотермических условий при газофазной полимеризации, позволяющих устранить дезактивизацию катализатора, процесс полимеризации предлагается проводить в среде гелия и водорода.

При введении в реакционную среду инертных по отношению к катализатору газов (водород и гелий), обладающих малым размером молекул и, следовательно, высокой теплопроводностью, позволяет вести газофазный процесс полимеризации этилеаа на окиснохромовых катализаторах с высокой скоростью без спекания полимера в крупные куски и падения активности. Это происходит из-за увеличеиия коэффициента теплоотдачи от поверхности катализатора в реактора при наличии в реакционной среде подвижных молекул инертного газа. Пардиальное давление инертного газа 3-30 атм, а парциальное давление этилена в реакторе 1-20 атм.

Пример 1. Окиснохромовый катализатор, приготовленный на аэрогеле и содержащий 2,5% вес. хрома загружают в стальной автоклав емкостью 0,5 л с мешалкой. Навеска катализатора 0,051 г. Автоклав вакуумируют в течение 2 час при 160° С и остаточном давлении 1 10 мм рт. ст. После этого устанавливают необходимую для полимеризации температуру, нужное давление этилена и при включенной мешаЛКе разбивают стеклянную ампулу с катализатором. При полимеризации этилена в газовой фазе при давлении этилена 10 ата и 75° С за 1 час 55 мин. было получено 27 г полимера со средней, скоростью 275 г полимера/г кат. час. Полимер спекся в виде крупных кусков диаметром более 1 см.

Пример 2. Используют оксинохромовый катализатор, приготовленный на аэрогеле (2,5% вес. хрома). Павеска катализатора 0,051 г. Полимеризацию проводили так же, как в примере 1 и при тех же условиях.

В автоклав добавляют гелий (10 атм), так что о.бщее давление газов составляет 20 атм. За 1 час 15 мин было получено 27 г полимера со скоростью в среднем 425 г полимера/г кат. час.

Полимер был в виде мелкодисперсного порошка с диаметром частиц менее 3 мм. Увеличение скорости при проведении газофазной

полимеризации этилена в среде гелия составляет 55% по сравнению с тем, что было получено в примере 1, когда полимеризацию проводили без добавки гелия..

Пример 3. Используют окиснохромовый катализатор на аэрогеле (2,5% хрома), активированный восстановлением окисью углерода. Навеска катализатора 0,01 г. Полимеризацию проводят так же, как и в примере 1 в газовой фазе при температуре 75° С и давлении этилена 3 ата. За 50 мин. было получено 2 г полимера со средней скоростью 240 г полимера/г кат. час. Полимер спекся в виде крупных кусков, диаметром более 1 см.

Пример 4. Катализатор и условия полимеризации те же, что и в примере 3, за исключением того, что в реактор был добавлен водород. Навеска катализатора 0,01 г, температура полимеризации 75° С, парциальное давление этилена 3 ата и давление водорода 7 атм. За 45 мин. было получено 4,6 г полИ мера со средней скоростью 609 г полимера/г кат. час. Полимер был в виде мелкодисперсного порошка. Увеличение скорости в этом опыте при проведении газофаз.ной полимеризации этилена в среде водорода составляет 150% по сравнению с тем, что было получено в примере 3, когда полимеризацию проводили без добавки водорода.

Предмет изобретения

Способ получения полиэтилена газофазной полимеризации этилена на окиснохромовых катализаторах в токе инертного газа, отличающийся тем, что, с целью улучшения теплосъема И поддержания изотермических условий в процессе полимеризации, в качестве инертных газов применяют водород или гелий.