Способ полимеризации газообразных олефинов Советский патент 1974 года по МПК C08F3/02 

1

Изобретение относится к производству полиолефинов.

Известен ряд способов полимеризации олефинов, по которым полимеризацию проводят в присутствии катализаторов в среде углеводородного растворителя, например бензина. Температура и давление полимеризации соответствуют оптимальным условия.м процесса, определяемым прежде всего выходом полимера, а также качеством и требуемыми свойствами его. Для регулирования молекулярного веса образующегося полимера в реакционную среду вводят газообразный регулятор, в качестве которого обычно используется водород. При этом концентрация водорода при получении определенных марок полимера может быть достаточно большой (до 25% и выше от объема газовой фазы). При аппаратурном оформлении процесса полимеризации наибольшую трудность представляет отвод значительного количества тепла реакции, что часто осложняется налипанием полимера на поверхность теплообмена.

Проблема теплосъема усложняется еще в большей степени для крупнотоннажных установок, использующих высокоактивные каталитические системы при относительно низких значениях температуры полимеризации (10- 30°С) и повышенных давлениях (до 60 кгс/см) В этом случае съем полимера с единицы объема реакционного пространства возрастает, удельная поверхность теплообмена сокращается, а разница температур хладагента и рабочей среды уменьшается. При этих условиях отвод тепла от реакционной среды через стенку практически невозможен. Известный способ отвода тепла за счет испарения расвотрителя при циркуляции через реактор значительных количеств газообразного мономера нерационалеи из-за повышенного уноса реакционной среды при барботаже. Отвод тепла при циркуляции через реактор суспензии, охлаждае.мой при дросселировании за счет испарения растворителя, возможен для процесса полимеризации при низких температурах лишь при использовании весьма иизкокипящих растворителей, например этана.

Известен способ полимеризации газообразных олефинов с отводом тепла за счет вскипания жидкого мономера, подаваемого в полимеризатор в виде конденсата паров непрореагировавшего моно.мера. Согласно этому способу образующийся при вскипании газообразный мономер сжимается компрессором и охлаждается в выносном теплооб.меннике ниже те.мпературы конденсации. В этот же теплообменник подается мономер, выделившийся из суспензии полимера при выгрузке ее на дальнейшую обработку. Сжиженный мономер насосом подается в полимеризатор. Кроме того,

3 в установке предусмотрен снециальиый компрессор для циркуляцин газообразного мономера через реакннонную среду. Этот снособ имеет ряд недостатков, которые не позволяют нспользовать его в опнсанных выше условнях ведения процесса нолимеризадии:1.Унос вместе с наро-газовой смогью нз полнмеризатора канель растворителя с частнцами нолимеря II катализатора, которые, высажмаясь на стенках теплообменника, ухудшают условия теплообмена. 2.Снижение коэффициента теплоотдачи при конденсации вследствие иаличия газа в составе конденсирующегося моиомера. 3.Необходимость в непрерывном отборе из теилообменника присутствующего водорода в паро-газовой смеси, ностунающей на конденсацию. Для использования водорода как регулятора молекуляриого веса необходима цнркуляция его через полимеризатор. При этом циркулирующий через теплообменник водород будет насыщаться нарами мономера, заметно снижая количество сжиженного мономера, поступающего в полимеризатор. Для восстановления теплового баланса потребуется увеличить кратность циркуляции паро-газовой смеси. 4.Необходимость повышать давление или снижать температуру коидепсации (за счет применения более низкотемпературного хладагента), наличие водорода в наро-газовой смеси снижает парциональное давление мономера. Целью изобретения является устранение указанных недостатков. Эта цель достигается тем, что используемый для отвода теила моиомер десорбнруют цутем дросселирования из реакционной среды, циркулируемой через полимеризатор, а затем выделившийся мопомер с минимальным содержанием газа-редуктора компремируют, конденсируют и вводят полимеризатор, где переходящий в газообразное состояние мономер барботпрует через реакционную среду и полиостью растворяется в ней. Кроме того, с целью исключения расслоения компонентов газовой фазы полимеризатора и обеспечения интенсивного массообмена 1ежду газом-редуктором молекулярного веса и реакционной средой, производят циркуляцию газа в полимеризаторе, исиользуя эжектирую:дий эффект потоков реакционной среды или мономера, которые циркулируют через полимеризатор. В качестве примера реализации предлагаемого способа полимеризации иа чертеже изображена схема полимеризации газообразного олефина в присутствии водорода как регулягора молекулярного веса. Сусиензию полимера в растворителе, например в бензине, с растворенным мономером, налример этиленом, из полимеризатора 1 выгружают через дроссельный клапан 2 в емхость для дегазации 3. Нри сбросе давления :аэ бензина выделяется избыточный этилен,

4 который вместе со свежим этиленом, поступающим по трубопроводу 4, компрессором 5 при давлении, несколько превышающем давление полимеризации, подают в конденсатор 6. Выделившийся нри дросселировании этилеи содержит весьма незначительное количество водорода, вследствие Jмaлoй его растворимости в бензине, которое практически пе влияет на условия теплообмена в конденсаторе и на снижение количества коиденсируемого мономера. Сконденсироваиньи этилеи чореч кланан 7 вводят в полимеризатор 1. Нереходя в газообразное состояние, мономер барботирует через реакционную среду, полностью растворяясь в бензине. Р1аличие кланана иа линии нодачи моиомера в полимеризатор иозволяет вести полимеризацию при разных режимах, т. е. делает независимым режим поли.меризации от дав.тения мономера после компрессора и в конденсаторе, что упрощает систему автоматического регулирования ироцесса. Кроме того, за счет перепада давления при вводе мопомера в полимеризатор улучщаются условия распределения мономера в реакционной среде. Суснензию из емкости 3 насосом 8 возвращают в полимеризатор I, а часть суспензии по линии 9 отбирают на дальнейшую обработку. При дросселировании суснензии происходит захолаживаиие суспензии и выделяющегося моиомера. Подача в полимеризатор захоложенной суспензии позволяет компепсировать тепло, В1з1деляющееся при растворении газообразного мономера (количество мономера, растворившегося в реакционной среде, примерно равно количеству десорбированного мономера при дегазации суспензии). Катализатор со свежим растворителем подают в полимеризатор по линии 10. За счет циркуляции суспеизии и барботажа газа осуществляется интенсивпое перемешивание реакционной среды. При отсутствии протока газа через газовое пространство полимеризатора в верхней части его может нроизойти накопление водорода, что не позволит эффективно использовать водород для регулирования молекулярного веса полимера. Во избежание расслоения водорода и мономера газовой фазы ввод циркулируемой суспензии в полимеризатор 1 осуществляют через эжектор-смеситель И, с помощью которого происходит циркуляция газа в газовом пространстве и интенсивный массообмеп газа с вводимой в полимеризатор суспензией. Таким образом, энергия циркулирующего потока суспеизии используется для перемешивания как жидкой, так и газовой фазы, что позволяет исключить устаиовку компрессора для циркуляции неконденсирующихся газов. Непроточность системы по газу нри этом остг. ется, вследствие чего отсутствует унос из поимеризатора. Аналогичный результат может быть достигнут при использовании энергии поока мономера, подаваемого в полимеризатор после клапана 7. Все это значительно упрощает схему, а также оборудование установки для полимеризации.

Предмет изобретения

Способ полимеризации газообразных олефинов в среде углеводородного растворителя в присутствии катализатора и неконденсирующегося газа, например водорода, в качестве регулятора молекулярного веса полимера с отводом тепла реакции полимеризации за счет вскипания сжиженного мономера, отличающийся тем, что, с целью предотвращения

расслаивания компонентов газовой фазы в полимеризаторе л устранения отрицательного влияния газа - регулятора молекулярного веса на теплообмен п уноса частиц реакционной среды, последнюю отбирают из полимеризатора, дросселируют и возвращают в полимеризатор через эжектор-смеситель, куда также подают циркулирующий газовый поток из полимеризатора, а выделивщийся при дросселировании реакционной среды мономер с минимальным содержанием газа - регулятора молекулярного веса компремируют, конденсируют и возвращают в полимеризатор.