Способ получения полимеров изобутилена и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК C08F110/10 C08F2/06 

Изобретение относится к технологии получения полимеров на основе изобутилена и к устройству для ,его осуществления и может быть использо вано в нефтехимической промьшшенности, а полимеры - в качестве присадок к маслам, основы клеящих составов, компонентов масел и т.д.

Применяемые, в промышленности процессы получения полимеров изобутилена, в том числе олигоизобутиленов, характеризуются трудностями отвода тепла, поддержания изотермического характера процесса, и как следствие, трудностями в получении однородного по молекулярным массам (ММ) продукта. Поэтому регулирование процессов полимеризации изобутилена направлено на поиск технических приемов, позволяющих поддерживать, по возможности, постоянньй температурны режим или, по меньшей мере, сглаживать температурные поля в реакционно объеме по координатам реактора.

Наиболее часто применяемые приемы термостатирование процесса за счет кипения или испарения части мономера (растворителя), уменьшение тепловыделения в единичном аппарате за счет использования каскада реакторов или увеличение эффективности теплосъема с помощью комбинированной системы рубашек, теплообменников и охлаждающих поверхностей различных конфигураций - недостаточно эффективны и к тому же отличаются сложностью и громоздкостью аппаратурного оформления.

Известен способ получения полимеров изобутилена, в котором совершенствование введения катализатора в реактор, заключающееся в его улучшенном распределении в реакционной массе, позволяет решать задачи повьшгения производительности аппарата и улучшения качества продукта за счет сглаживания температурного поля реакции.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ получения полимеров изобутилена полимеризацией содержащих изобутилен углеводородных фракций С под действием хлорсодержащих алюминиевых катализаторов в реакторах трубчатого типа при турбулентном характере движения реакционной массы.

Согласно этому способу процесс осуществляют в устройстве, выполненном в вкде трубы с патрубком для ввода сырья, расположенным на входе трубы под углом 90 к ее оси, и патрубком для ввода катализатора, расположенным на входе трубы по ее оси и внутри ее с отверстиями, направленньми под УГЛОМ 90° к оси патрубка. По этому способу достигнута высокая производительность (1500 кг полимера в час) при конверсии мономера в среднем 90% и стабильном качестве продукта (ММ и другие свойства .соответствуют товарным маркам олигоизобутиленов). Процесс протекает в условиях относительно невысоких колебаний температур (от 1 до 5 ).

Несмотря- на очевидные, преимущества этого способа получения полимеров изобутилена ему присущи недостатки -производительность трубчатого реакто превьщ1ает максимальную (1500 кг полимера в час), производительность промьппленного аппарата и качественная характеристика полимерного продукта (индекс полидисперсности РУ,/РП 6-13) относительно низкая

Целью изобретения является повышение удельной производительности реактора и получение -полимеров с более узким молекулярным массовым распределением.

Эта цель достигается тем, чтопри способе получения полимеров изобутилена полимеризацией, содержащих изобутилен углеводородных фракций С под действием хлорсодержащих алюминиевых катализаторов в реакторах трубчатого типа при турбулентном характере движения реакционной массы, реакционную зону автотермической реакции разделяют на отдельные зоны с регулируемым температурным полем и процесс ведут при линейной скорости движения реакционной массы 73-100 см/с

Эта цель достигается также тем, что в известном устройстве для осуществления способа получения полимеров изобутилена, выполненном в виде трубы с патрубком для ввода сырья, расположенным на входе трубы под углом 90 к ее оси, и патрубком для ввода, катализатора, расположенным на входе трубы по ее оси и внутри ее с отверстиями, направленными под углом 90 к оси патрубка, труба-снабжена. насадком., устанбвленным на патрубке для ввода катализатора и состоящим из радиально расположенных под углом друг к другу металлических пластин.

естко соединенных между собой вдоль своей длины по оси трубы и образующих отдельные реакционные зоны с внутренней поверхностью трубы.

Количество пластин насадка выбрано таким образом, что каждой образованной реакционной зоне соответствует по крайней мере одно отверстие на поверхности патрубка для ввода ката- д изатора. Пластины насадка располоены под углом 8 друг к другу, определяемым соотноше нием & 360 /2п, где п - число пластин.

На фиг. 1 показана схема устрой- g ства для осуществления способа; на фиг. 2 разрез-А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из трубы 1, патрубка 2 для ввода сырья, патрубка 3 для ввода катализатора и насадка 4. 20

Приме р. Полимеризацию промышленной фракции углеводородов С проводят на действующей по непрерывной схеме установке синтеза полимеров изобутилена завода СК и К Салаватско- 25 го НХК, в которой в качестве реактора-полимера используют реактор-трубу диаметром 52 мм и длиной 2000 мм. Реактор снабжен вмонтированным патрубком ввода катализатора длиной 500 мм зО с диаметром 25 мм, на котором по винтовой линии с шагом 300 мм расположены отверстия диаметром 1 мм. На патрубке установлен металлический насадок в виде восьми радиально распрло- „ женных пластин длиной 1900 мм. Применяется сырье - сумгаитская фракция углеводородов С следующего состава, мас.%: CjHg 1-2; С,Иь 0,6-1,2; изо-С4К,о 47-54; ,„ 1,3-3; 0 0,4-1; изо-С Нд 40-55; 0,2-1,2; 0,2-0,3. Перед полимеризацией сырье подвергают ректификации и сушке.

Раствор катализатора (AlClj в g хлорэтиле, AlClj в хлорэтиле с добавкой 0,1% стеарата натрия,.C H AlClj и его аквакомплекс - С.Н5-А1С12-Н О) подают через патрубок под давлением бухарского газа.CQ

Контроль за процессом осуществляют по температуре в реакционной зоне

и х1 1оматографически по величине .конверсии мономера. Подбирают оптимальные в случае каждой каталитической системы соотношения скоростей подачи сырья и катализатора , обеспечивающие высокие конверсии мономера и получение продукта с молекулярной массой, соответствующей товарным продуктам.

Реакционную массу - олигомеризат после окончания реакции дегазируют, в результате чего полимерные продукты отделяют от непрореагировавших компонентов сырья..

Качество получаемых продуктов оце нивают по стерени ненасыщенности (йодное число), значениям молекулярных масс (криоскопически или методом ИТЭК) .и молекулярно-массовых распределений (метод гель-хроматографии,прибор G-200 Waters Asl5ociates i стирогель, растворитель - тетрагид- рофуран, скорость подачи 1 мл/мин, температура 30°СЗ.

Результаты опытов по полимеризации фракции С вместе с технологическими параметрами процесса приведены Б таблице.

. Каждый опыт является результатом устойчивого режима работы реакторатрубы в течение указанного в таблице времени.

Как видно из таблицы, несмотря на очень высокие скорости движения реакционной массы в трубе (75100 см/с) и очень малое время пребывания сырья в зоне реакции, достигаются высокие превращения мономера в полимер (в среднем 90% и вьше). При этом даже при скорости подачи сырья 100 см/с не наблюдается падения конверсии, производительность при этом почти в 1,5 раза выше, чем в прототипе (2100 кг полимера/ч против 1500 кг полимера/ч впрототипе), Следует отметить, что получаемые олигомерные октолы с ММ в пределах 600-1000 характеризуются узки ММР . (высоким качеством), что являетсй следствием обеспечения температурного режима, близкого к изотермическому.

f Qmo/iu3amoo

fpU9.1

Сд/р(,е

Pt/f.f

1. Способ получения полимеров изобутилена полимеризацией, содержащи.изобутилен углеводородных фрайций С под действием хлорсодержащих алюминиевых катализаторов в реакторах трубчатого типа при турбулентном характере движения реакционной массы, отличающийся тем, что, с целью повьшения удельной производительности реактора и получения полимеров с более узким молекулярномассовым распределением, реакционную зону автотермической реакции разделяют на отдельные зоны с регулируемым температурным полем и процесс ведут При линейной скорости движения реакционной массы 75-100 см/с. 2.Устройство для осуществления способа по п. 1, выполненное в виде трубы с патрубком для ввода сырья, расположенным на входе трубы под углом 90 к ее оси, и патрубком для ввода катализатора, расположенным на входе трубы по ее оси и внутри ее с отверстиями, направ хенными .под углом 90° к оси патрубка, отличающееся тем, что, с целью повышения удельной производительности реактора и получения полимеров с более узким молекулярно-массовым распределением, труба снабжена насадком, ус(Л тановленным на патрубке для ввода катализатора и состоящим из радиально расположенных под углом друг к другу металлических пластин, жестко соединенных меяоду собой вдоль своей длины по оси трубы и образующих 00 отдельные реакционные зоны с внута ренней поверхностью трубы. о 3.Устройство по п. 2, отли 4 1 чающееся тем, что количество пластин выбрано таким образом, что каждой отдельной реакционной зоне соответствует по крайней мере одно отверстие на поверхности патрубка для ввода катализатора.