Способ получения полиэтилена Советский патент 1982 года по МПК C08F110/02 C08F2/02 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА

Изобретение отнсхзится к технологии получения полиэтиленапо методу высокого давления в многозонном трубчатом реакторе и может быть использовано в химической промьидленности,

Известен способ получения полиэти.лена в многозонном С2-3-зони ) трубчатом реакторе. Полимеризацию проводят при 2100-4000 атм и 1бО-350°С путем подачи компримированного этилена с кислородом в начало каждой зоны реактора и последукицим выделением полиэтилена при пониженном давленииС1.

Недостатком такого процесса является относительно невысокая производительность - максимальная конверсия 20%.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ получения полиэтилена полимеризацией этилена по методу высокого давления в многозонном трубчатом реакторе в присутствии радикальных инициаторов с распределением мономера и инициатора по зонам с последующим разделением продуктов полимеризации под реакционным давлением в отделителях на непрореагировавший зтилен и раствор этилена в полиэтилене и возвратом выделенного непрореагировавшего этилена в трубчатый реактор.

Полимеризацию этилена проводят в многозонном трубчатом реакторе в присутствии кислорода при 110-300 С и 1050-3160 атм путем подачи мономера и инициатора а начало реактора. Реакционную смесь, выходящую из любой точки,по длине реактора,

10 под реакционным давлением и при температуре реакции разделяют в циклонном сепараторе на две фракции: легкую фракцию (непрореагировавший этилен ) и тяжелую (полученный в ре15зультате полимеризации раствор этилена в полиэтилене). Шделенный этилен возвращают в начало трубчатого реактора в смеси с потоком свежего этилена и инициатора и проводят поли20меризацию. Полученный полиэтилен направляют в сепаратор, работающий под давлением не выше 310 атм и выделяют известным методом.

Однако известному способу присущ

25 тот недостаток, что производительность процесса низкая - Максимальная конверсия составляет 14,8% (ввиду :уменьшения теплопередачи через стенку с ростом концентрации полиэтиле30на в реакционном потоке ). Целью, изобретения является повышение конверсии этилена в полиэтилен за один проход через реактор. Эта цель достигается тем, что согласно способу получения полиэтилена полимеризацией этилена по методу высокого давления в многозонном трубчатом реакторе в присутствии радикальных инициаторов с распределением мономера и инициатора по зонам с последукзщим разделением продуктов полимеризации под реакционным давле нием в отделителях на непрореагировавший этилен и раствор этилена в полиэтилене и возвратном выделенног непрореагировавшего этилена в трубчатый реактор, подают в отделители часть исходного потока этилена или часть потока этилена, выделенного н .предшествующей ступени разделения и подвергнутого охлаждению,причем соотношение потока реакционной смеси и указанной части исходно.го пото ка этилена или охлажденного потока .этилена поддерживают в таких предела чтобы температура в отделителях cocтaвJ:IЯлa 130-180°С. Полимеризацию этилена проводят, например, в четырехзонном реакторе при 150 310°С, 1700-3000 атм в присутствии кислорода, или перекисного инициатора, или их смеси. На чертеже представлена принципи альная схема получения полиэтилена предлагаемым способом. Компримированный до реакционного давления этилен из компрессора 1 вы сокого давления делят на три потока исходного газа. Первый поток направ ляют на вход первой зоны 2 трубчатого реактора, куда.,одновременно подают поток инициатора (раствор ки лорода в этилене, или раствор перекисного инициатора в парафиновом ма ле или их смесь. После прохождения полимеризации реакционный поток в K це зоны 2 смешивают под реакционным давлением со вторым Ьотоком исх ного этилена, температуру которого регулируют пропусканием его через теплообменник 3, и полученную смесь направляют в отделитель 4, в которо происходит расслаивание ее на две фазы: легкую и тяжелую. Тяжелую фазу (раствор этилена в полиэтилене ) направляют через дросселирующий кла пан 5 под давлением не выше 300 атм на вторую ступень разделения в отде литель, б. Легкую фазу (практически чистый этилен, содержащий в виде примесей низкомолекулярные продукты реакции ) из отделителя 4 с помощью вентиля 7 делят на две части, одну из которых направляют в начало второй зоны S, куда одновременно подают поток инициатора и проводят полимеризацию. Друхую часть легкой фазы направляют в теплообменник 9, температуру легкой фазы в котором регулируют путемизменения расхода теплоносителя в теплообменнике. Полученный охлажденный поток смешивают в конце зоны 8 с реакционным потоком, (полученным в результате полимеризации в этой зоне. Полученную смесь направляют в отделитель 10, в котором проводят разделение смеси на легкую и тяжелую фазы. Полученную в отделителе 10 тяжелую фазу с помощью дросселирующего клапана 11 под давлением не выше 00 атм направляют на вторую ступень разделения в отделителе 6. Поток легкой фазы из отделителя 10 поступает в третью зону 12, куда одновременно подают поток -инициатора. После прохождения полимеризации в третьей зоне реакционный поток смешивают в конце зоны с третьим потоком Исходного этилена и потоком инициатора, а далее реакционный поток поступает в четвертую, т.е. последнюю зону реактора 13. После прохождения полимеризации реакционный поток через продуктовый холодильник 14 и дросселирующий вентиль 15 под давлением не выше 300 атм поступает в отделитель 6. Поток из отделителя 6 далее обра.батывается известным способом. Расчет соотношения потоков, поступающих в отделители 4 и 10|И регулирование этого соотношения производят с учетом зависимости заданной температуры разделения по известной формуле (G saAaiw.) .i)-, Р очевидном соблюдении неравенства:, Т2(Тздд5,,, , где i - номер зоны, залоя.Г заданная температура в отделителе в соответствии с реакционным давлением, Tj,- - температуры реакционного потока и части исходного или части охлажденного потока на входе в отделитель данной зоны соответственно,G,-и Сл - массовый расход реакционного потока в данной зоне и части исходного или части охлажденного потока в отделитель данной зоны соответственно. ТЗДДУ -В отделителе устанавливается по данным диаграг 1мы фазового равновесия системы этилен-полиэтилен в области гетерофазности этой системьл. Пример. Этилен под давлением 2000 атм из компрессора 1 делят на три потока в соотношении 1:2:1 первый поток 13,5 т/ч, второй 27 т/ч, третий 13,5 т/ч. Первый поток, содержащий 13 ч. кислорода на . этилена, направляют на вход в первую зону 2 трубчатого реактора, имеющую длину 300 м и внутренний диаметр трубы 0,04 м. Температура теплоносителя в рубашке первой зоны 200°С. Температура потока, после разогрева в зоне предварительного нагрева, на входе в первую зону , Максимальная температура в первой зоне достигает 298°С, температура реакционного потока на выходе из первой зоны (от.метка 260 м ) 282°С. В конец первой з ны (.отметка 290 М) подают под реакционным давлением второй поток исход ного этилена, предварительно прошедший через теплообменник 3 и имеющий температуру 54с, Полученный сме шанный поток направляют в отделитель 4, Отделитель высокого давления объемом О , 3 м,рассчитанный на ра (бочее давление до 3000 атм.Давление э отделителе составляет 1УЗО атм, температура реакционной смеси (заданная). После разделения легкую фазу из отделителя 4 распределяют с помощью вентиля 7 на два потока, первый из которых поступает на вход во вторую зону 8 реактора, а второй - на вход в теплообменник 9. Вто рая зона реактора имеет длину 300 м и внутренний диаметр трубы 0,04 м. Температура теплоносителя в рубашке второй зоны 200°С. Одновремен;но подают 8%-ный раствор трет-бутилпербензоата (ТБПВ) в парафиновом масле в количестве 10 л/ч, количество раствора регулируют по за данной максимальной температуре. Мак симальная температура во второй зоне достигает 300°С. Температура реак ционного потока на выходе из второй 3OHU (отметка 260 м второй зоны) 285С, температура охлажденного пото ка на выходе из теплообменника 9 . Потоки из второй зрны 8 из теплообменника 9 смешивают на выходе из зоны (отметка 290 м второй зоны) и направляют в отдел.итель 10. Соотношение потоков во вторую зону 8 и в теплообменник 9 регулируют по Зсщанной температуре 130С в отдели теле 10 с помощью вентиля 7. Отделитель 10 - обычный отделитель высо кого давления объемом 0,3 м,рассчи танный на рабочее давление до 3000 а Давление в отделителе 8 составляет 1850 атм, температура реакционной смеси 127С. После разделения реакционной сме -си легкую фазу из отделителя 10 нап ляют в третью зону 12 реактора, в начало которой подают 8%-ный раствор ТБПБ в количестве 15 л/ч, количество раствора регулируют по задан ной максимальной температуре в третьей зоне. Третья зона 12 имеет длину 250 м и внутренний диаметр трубы 0,06 м. Температура теплоносителя в рубашке третьей зоны 200°С. Макси мальная .температура в третьей зоне составляет . Тяжелую фазу из о делителя 10 направляют после дроссе лировакия через вентиль 11 под давлением 300 атм в отделитель 6. После прохождения полимеризации в третьей зоне 11 реакционный поток из нее смешивают в конце трубы (на отметке 250 м третьей зоны), с третьим потоком исходного этилена, имеющим температуру 40°С и содержащим 18 ч. кислорода на . этилена. Темпера.тура в точке смешения составляет 235°С. Смешанный поток из третьей зоны 12 направляют в четвертую зону 13 реактора. Четвертая зона 13 имеет трубу длиной 400 м и внутренним диаметром 0,06 м. Максимальная температура в четвертой зоне составляет 300°С. Реакционный поток из четвертой зоны 13 через продуктовый холодильник 14 и вентиль 15 дросселируют и под давлением 300 атм направляют в отделитель 6. В отделитель 6 дросселируют через клапаны 5 и 11 также тяжелые фазы из отделителей 4 и 10. Поток из отделителя 6 далее обрабатывают известным способом. Выход полиэтилена составляет 15,93 т/ч (конверсия 29,5%.). Показатель текучести расплава полимера 2,0 г/10 мин,плотность 0,9212 г/см . П р и м е р 2. Опыт проводят в условиях примера 1, но при 1900 атм, содержании кислорода на входе в первую зону 2 14 ч. на . этилена, максимальная температура в зоне составляет 301°С, температура реакционного потока на выходе из первой зоны 300°С, Заданная температура в отделителе 4-140°С. Второй поток, .подаваемый в конец зоны, охлаждают в теплообменнике 3 до 60°С. Максимальная температура во второй зоне 8 295°С, температура реакционного потока на выходе из второй зоны 292°С. Заданная температура в отделителе 10 140°С. Поток, проходящий через теплообменник 9, охлаждают до 64°С. Максимальная температура в третьей, зоне 302°С. Максимальная температура в четвертой зоне 300°С. Выход полиэтилена составляет 15,12 т/ч (конверсия 28%К Показатель текучести расплава полимера 2,2 г/ /10 мин, плотность 0,9205 г/см. П р и м е р 3. Опыт проводят в условиях примера 1, но этилен, выходящий из компрессора 1, делят на три потока в соотношении 1,5:1,5:1 (.т.е. 20,25 т/ч; 20,25 т/ч; 13,5 т/ч, а заданную температуру в отделителях 4 и 10 устанавливают равную 180°С, для чего температуру второго потока исходного газа и охлажденного потока из теплообменника 9 поддерживают равной 60°С. Выход полиэтилена составляет 14 ,04 т/ч(конверсия 26,0%), Показатель текучести расплава полиэтилена 2,3 /10 мин. Плотность 0,9196 г/см. Как видно из примеров, предлагае мый способ позволяет значительно ув личить Конверсию этилена. Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого способа на установке мощностью 65 тыс.т/год со тавит 170 тыс.руб. Фррмула изобретение Способ получения полиэтилена полимеризацией этилена по методу, высокого давления в многозонном труб чатом реакторе в присутствии радикальных инициаторов с распределение мономера и инициатора по зонам с последуаддим разделением продуктов п лимеризации под реакционным давлением в отделителях на непрореаги- ровавший этилен и раствор этилена в -полиэтилене и- возвратом выделенного непрореагировавшего этилена в трубчатый реактор, о т л и ч а rant и и с я тем, что, с целью повышения конверсии этилена в полиэтилен за один проход через реактор, подают в отделители часть исходного потока этилена или часть потока этилена, выделенного на предшествующей ступени разделения и подвергнутого охлаждению, причем соотношение потока реакционной смеси и указанной части исходного потока этилена или охлажденного потока этилена поддерживают в таких пределах, чтобы температура в отделителях сое т ав лял а 130-180 t:. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент OUft 3917577, кл. 260-94.9, опублик. 1976. 2.Патент Великобритании 1039911, кл. С ЗР, опублик. 1966, (прототип).