Способ получения полиэтилена

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совэ Советских .СоциалистическихРеспублик 975719Госудзрствеииый омитет СССР ио делам изобретеиий и открытий331 УДК 678. 7422.02,088.8) вител 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА с Изобретение относится к технологии получения полиэтилена по методу высокого давления в миогозонном трубчатом реакторе и может быть использовано в химической промышленности.Известен способ получения полиэти.- лена в многозонном (2-3-зоны ) трубчатом реакторе, Полимеризацию проводят при 2100-4000 атм и 160-350 С путем подачи компримированного этилена с кислородом в начало каждой эоны реактора и последующим выделением полиэтилена при пониженном давлении 13.Недостатком такого процесса является относительно невысокая производительность - максимальная конверия 20.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ получения полиэтилена полимеризацией этилена по методу высокого давления в миогозонном 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 этилен и раствор этилена в полиэтилене и возвратом выделенного непрореагировавшегоэтилена в трубчатый реактор.Полимеризацию этилена проводятв многозонном трубчатом реакторе вприсутствии кислорода при 110-300 оСи 1050-3160 атм путем подачи мономера и инициатора в начало реактора, Реакционную смесь, выходящуюиз любой точки, по длине реактора,под реакционным давлением и при тем"пературе реакции разделяют в циклонном сепараторе на две фракции легкую Фракцию непрореагировавшийэтилен ) и тяжелую (полученный в ре зультате полимеризации раствор этилена в полиэтилене). Выделенный этилен возвращают в начало трубчатогореактора в смеси с потоком свежегоэтилена и инициатора и проводят полимеризацию. Полученный полиэтилен направляют в сепаратор, работающий поддавлением не выше 310 атм и выделяют известным методом.Однако известному способу присущтот недостаток, что производительность процесса низкая - Максимальная конверсия составляет 14,8 Ъ ввид,уменьшения теплапередачи через стенку с ростом концентрации полиэтилена в реакционном потоке ).Целью. изобретения янляется повышение конверсии этилена н полиэтилен за один проход через реактор.Эта цель достигается тем, что согласно способу получения полиэтилена полимеризацией этилена по методу высокого давления н многозонном трубчатом реакторе н присутствии радикальных инициаторов с распределением мономера и инициатора по зонам, с последующим разделением продуктов полимеризации под реакционным давлением н отделителях на непрореагиронанший этилен и раствор этилена в полиэтилене и возвратном выделенного. непрореагиронавшего этилена в трубчатый реактор, подают н отделители часть исходного потока этилена или часть потока этилена, выделенного на ,предшествующей ступени разделения и подвергнутого охлаждению,причемсоотношение потока реакционной смеси и указанной части исходного потока этилена или охлажденного потока ,этилена поддерживают в таких пределах, чтобы температура н отделителях составляла 130-180 ОС.Полимеризацию этилена проводят, например, н четырехзонном реакторе при 150-310 С, 1700-3000 атм н присутствии кислорода, или перекисного инициатора, или их смеси.На чертеже представлена принципиальная схема получения полиэтилена предлагаемым способом.Компримиронанный до реакционного давления этилен из компрессора 1 высокого давления делят на три потока исходного газа. Первый поток направляют на вход первой зоны 2 трубчатого реактора, куда, одновременно подают поток инициатора ( раствор кислорода н этилене, или раствор перекисного инициатора в парафйновом масле или их смесь. После прохождения полимеризации реакционный поток в кон це эоны 2 смешивают под реакционным давлением со вторым йотоком исход ного этилена, температуру которого регулируют пропусканием его через теплообменник 3, и полученную смесьнаправляют н отделитель 4, в котором происходит расслаинание ее на две фазы: легкую и тяжелую. Тяжелую фазу (раствор этилена и полиэтилене ) направляют через дросселирующий клапан 5 под давлением не выше 300 атм на вторую ступень разделения н отделитель.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 н начало второй зоны 8, куда одновременно подают поток инициатора и проводят полимеризацию. Другую часть легкой Фазы направляют н теплообменник 9, температуру легкой Фазы н которомрегулируют путем изменения расходатеплоносителя в теплообменнике. Полученный охлажденный поток смешивают 5 н конце зоны 8 с реакционным потоком,полученным в результате полимеризациив этой зоне. Полученную смесь направляют н отделитель 10, н котором проводят разделение смеси на легкую и тяже О лую фазы. Полученную н отделителе 10тяжелую фазу с помощью дросселирующего клапана 11 под давлением не выше 300 атм направляют на вторую ступень разделения в отделителе б.15 Поток легкой Фазы из отделителя 10поступает в третью зону 12, куда одновременно подают поток инициатора.После прохождения полимеризациин третьей зоне реакционный поток смещ шивают в конце зоны с третьим потоком исходного этилена и потоком инициатора, а далее реакционный лотокпоступает в четвертую, т.е. последнююзону реактора 13, После прохожденияполимеризации реакционный поток через продуктовый холодильник 14 и дросселирующий вентиль 15 под давлениемне выше 300 атм поступает в отделитель б. Поток из отделителя б далее обрабатывается известным способом.Расчет соотношения потоков, поступающих в отделители 4 и 10,и регулирование этого соотношения производят с учетом зависимости заданнойтемпературы разделения по известнойФормуле (ь;/ь 2 д = Озадсн.1 21)(Ъ Задан.1). при очевидном соблюдении неравенстваощгде 1 - номер эоны, Т ц , заданная 40 температура в отделителе н соответствии с реакционным давлением, Т;и Т; - температуры реакционного потока и части исходного или части охлажденного потока на входе в отдели тель данной зоны соответственно,С 1. иС; - массовый расход реакционного потока в данной зоне и части исходногоили части охлажденного потока в отделитель данной зоны соответственно, 50 Задом;в отделителе устанавливается по данным диаграммы фазового равновесия системы этилен-полиэтилен вобласти гетерофазности этой системы.П р и м е р 1. Этилен под давлением 2000 атм из компрессора 1 делятна три потока в соотношении 1:2:1первый поток 13,5 т/ч, второй .27 т/ч,третий 13,5 т/ч. Первый поток, содержащий 13 ч. кислорода на 10 бч этилена, направляют на вход в первую60 зону 2 трубчатого реактора, имеющуюдлину 300 м и внутренний диаметр трубы 0,04 м. Температура теплоносителя н рубашке первой эоны 200 ОС, Температура потока, после разогрева в зоне предварительного нагрева, на нхолирования через вентиль 11 под давлением 300 атм в отделитель б.После прохождения полимеризациив третьей зоне 11 реакционный потокиэ нее смешивают в конце трубы (наотметке 250 м третьей зоны) с третьим потоком исходного этилена, имеющимтемпературу 40 С и содержащим 18 ч.кислорода на 10 ч. этилена. Темпера 6,тура в точке смешения составляет235 С. Смешанный поток из третьей эоны 12 направляют в четвертую зону 13реактора. Четвертая зона 13 имееттрубу длиной 400 м и внутренним диаметром 0,06 м. Максимальная темпера тура в четвертой зоне составляет300 С. Реакционный поток из четвертой зоны 13 через продуктовый холодильник 14 и вентиль 15 дросселируюти под давлением 300 атм направляют в 20 отделитель б. В отделитель б дросселируют через клапаны 5 и 11 также тяжелые фазы из отделителей 4 и 10.Поток из отделителя б далее обрабатывают известным способом.25 Выход полиэтилена составляет15,93 т/ч конверсия 29,5 1, Показатель текучести расплава полимера2,0 г/10 мин,плотность 0,9212 г/см .П р и м е р 2, Опыт проводят в усЗ 0 ловиях примера 1, но при 1900 атм,содержании кислорода на входе в первую зону 2 14 ч. на 10 ч. этилена,6максимальная температура в зоне составляет 301 С, температура реакционного потока на выходе из первой зоны 300 С. Заданная тем-,.ература в отделителе 4-140 С. Второй поток, подаваемый в конец эоны, охлаждают в теплообменнике 3 до 60 С. Максимальнаятемпература во второй зоне 8 295 С,отемпература реакционного потока навыходе из второй зоны 292 С. Заданнаятемпература в отделителе 10 140 С.Поток, проходящий через теплообменник9, охлаждают до 64 С.5 Потоки из второй зоны 8 иэ теплообменника 9 смешивают на выходе из эоны (отметка 290 м второй зоны) 4 и направляют в отделитель 10. Соотношение потоков во вторую зону 8 и в теплообменник 9 регулируют по заданной температуре 130 С в отдели- теле 10 с помощью вентиля 7. Отде литель 10 - обычный отделитель высокого давления объемом 0,3 м , рассчи 3танный на рабочее давление до 3000 атм. Давление в отделителе 8 составляет 1850 атм, температура реакционной смеси 127 С,50 После разделения реакционной сме.си легкую фазу из отделителя 10 направляют в третью зону 12 реактора, в начало которой подают 8.-ный раствор ТБПБ в количестве 15 л/ч, количество раствора регулируют по заданной 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. Максимальная температура в третьей зоне составляет 302 С. Тяжелую фазу из отделителя 10 направляют после дроссе де в первую зону 165 фС. Максимальнаятемпература в первой зоне достигает 298 фС, температура реакционногопотока на выходе иэ первой зоны (от,метка 260 м ) 282 С. В конец первой зоны (отметка 290 М) подают под реакционным давлением второй поток исходного этилена, предварительно прошедший через теплообменник 3 и имеющий температуру 54 С. Полученный смешанный поток направляют в отделитель 4. Отделитель высокого давления объемом 0,3 м,.рассчитанный на рабочее давление до 3000 атм.ДавлениеВ отделителе составляет 1930 атм,температура реакционной смеси 130 С(заданная). После разделения легкуюфазу из отделителя 4 распределяютс помощью вентиля 7 на два потока,первый из которых поступает на входво вторую зону 8 реактора, а второй - на вход в теплообменник 9. Вторая зона реактора имеет длину 300 ми внутренний диаметр трубы 0,04 м.Температура теплоносителя в рубашкевторой зоны 200 фС. Одновременно подают 8-ный раствор трет. бутилпербензоата (ТБПБ) в парафиновом масле в количестве 10 л/ч,количество раствора регулируют по заданной максимальной температуре. Максимальная температура во второй зоне достигает 300 С. Температура реакционного потока на выходе из второй.зоны (отметка 260 м второй эоны)285 фС, температура охлажденного потока на выходе из теплообменника 950 С. Максимальная температура в третьейзоне 302 С. Максимальная температурав четвертой зоне 300 С.Выход полиэтилена составляет15,12 т/ч (конверсия 28), Показательтекучести расплава полимера 2,2 г//10 мин, плотность 0,9205 г/смП р и м е р 3. Опыт проводят в условиях примера 1, но этилен, выходящий из компрессора 1, делят на трипотока в соотношении 1,5:1,5:1 (т.е,20,25 т/ч; 20,25 т/ч; 13,5 т/ч, азаданную температуру в отделителях 4о,и 10 устанавливают равную 180 С, длячего температуру второго потока исходного газа и охлажденного потокаиз теплообменника 9 поддерживаютравной 60 С.Выход полиэтилена составляет14,04 т/ч(конверсия 26,0 ). Показатель975719 Формула изобретение Составитель А,ГорячевРедактор Н,Рогулич ТехредКастелевич Корректор С.щекмар 514венного комиретений и от Ж, Раушск аказ 892 аддисноета СССРытийнаб д. 4/ 7/39 ТиражВНИИПИ Государспо делам изо113035, Иосква,Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная текучести расплава полйэтилена 2,3 г/ /10 мнн. Плотность 0,9196 г/смЗ,Как видно из примеров, предлагаеМый способ позволяет значительно увеличить конверсию этилена.Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого способа на рстановке мощностью 65 тыс.т/год составит 170 тыс.руб. Способ получения полиэтилена полимеризацией этилена по методу высокого давления в многозонноМ труб" 15 чатом реакторе в присутствии радикальных инициаторов с распределением мономера и инициатора по зонам с .последующим разделением продуктов по.лимеризации под реакционным давле О нием в отделителях на непрореаги ровавший этилен и раствор этилена в полиэтилене и возвратом выделенного непрореагнровавшего этиленав трубчатый реактор, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью повышенияконверсии этилена в полиэтилен заодин проход через реактор, подаютв отделители часть исходного потокаэтилена или часть потока этилена,выделенного на предшествующей ступени разделения и подвергнутого охлаждению, причем соотношение потокареакционной смеси и указанной частиисходного потока этилена или охлаж-денного потока этилена поддерживаютв таких пределах, чтобы температурав отделителях составляла 130-180 С. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент СЗИ 9. 3917577,кл. 260-94.9, опублик. 1976. 2. Патент Великобритании Р 1039911,кл. С ЗР, опублик. . 1966, прототип),