Способ получения полиэтилена

110 02" С 08 Р 2 ЕТ ЗО ОПИСА К ПА(21 (22 (31 (32 Бюл, Р 7аи, Синичиро Китаи Иасаюки Симизу и и про ЕНИЯй этилена ГОСЗФЬЕГавжай Вакыт осамй ИВефВ ы аи йПЮ(72) Сецуо НакФумихико Хики(71) Сумитомо Кемикал КомпаЛимитед (Япония)(54)(57) 1. СПОСОБ НОЛуЧПОЛИЭТИЛЕНА полимеризацие в присутствии радикального инициатора при давлении 1000-1800 кг/смф в многозонном автоклавном реакторе, о т л и ч а ю щ н й с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса и улучыения оптических свойств и способности к обработке конечного продукта, попимернзацию проводят последовательно в первой зоне при 130200 фС и во второй зоне прн 220-280 С при объемном отношении первой зоны к второй от 1,5 до 6,0 причем в первую зону подают 75-100 мас.Ф этилена,2. Способ по п.1; о т л и ч а ю щ и й с я ,тем, что этилен и инициатор подают раздельно по крайней мере в два отверстия для каждо го, расположенных в первой зоне,Изобретение относится к промив"ленности пластмасс, а именно к спо"собу получения полиэтилена по методу высокого давления.Известен способ получения полиэтилена полимеризацией этилена пометоду высокого давления в реакто"ре автоклавного типа, разделенном на зоны. мутность продукта поди"меризацни составляет 4,3-6 0 Г 1).Наиболее близким к предлагаемому 10является способ получения полиэтилена полимеризацией этилена в присутствии радикального инициаторапри давлении 1000-1800 кг/см вмногозонногл автоклавном реакторе, 15причем реактор разделен на три зоны со следующим распределением режимов по зонам: 1-я 150-175 С, 2-я175-210 ф 3-я 200-280 С Г 2,3.Однако известный процесс сложен 2 Ов технологическом оформлении, мут"ность конечного продукта недостаточно низка.Целью изобретении является упрощение технологии процесса и улучшение оптических свойств и способности к обработке конечного продукта.Эта цель достигается тем, чтосогласно способу получения полиэтилена полимеризацией этилена в присутствии радикального инициаторапри давлении 1000-1800 кг/см в мно-гозонном автоклавном реакторе полимеризацию проводят последовательно в первой зоне при 130-200 С н во З 5второй зоне при 220-280 С при объемоном отношении первой зоны к второйот 1,5 до 6,0, причем в первуюзону подают 75-100 мас.Ъ этилена.Способ предусматривает раздельную подачу этилена и инициатора покрайней мере в два отверстия для каж" дого, расположенных в первой зоне,при проведении предлагаемого сгособа используют автоклавный реактор,имеющий в основном цилиндрическую формуили почти цилиндрическую форму, соотношение длины и диаметра реактора составляет от 2 до 20 (лучше всего от 5 до 15). Зтилен полимеризуют в верхней(первой зоне реакции и нижней (второй) зоне реакции при различных температурах с использованием инициатора. Такой способ может быть осуществлен В одном автоклавном реакторе имеющем две эоны реакции, разделенные перегородкой ( разграничивающей пластиной) или др 1 гими средствами,Кроме того, предлагаемый способ,мо жет осуществляться путем соединения двух автоклавмых реакторов и проведения отдельных реакций в двух реакто, рах. Для этого редукционный клапан может быть установлен на линии, соединяющей верхний реактор с нижним реактором. 65 Когда объемное соотношение составляет меньше, чем 1,5,среднее времяпребывания в верхней зоне реакцииувеличивается ненамного, так чтозначительного увеличения эективности инициатора в зоне не происходит.При полимеризации этилена полииеризационное .тепло (около 900 кал/Дгенерируется и используется для создания температурной разницы между реакционной смесью, выходящей из реактора, и холодным этиленом,выходящимиз реактора.Полииеризация этилена проходит всоответствии с автотермической реакцией, где тепло, генерированноепрн полнмеризации, равняется количеству тепла, необходимого для поднятиятемпературы холодного этилена дотемпературы реакции,Соответственно, когда этилен подают иа определенной скорости, слишком большое объемное соотношениеверхней зоны реакции и нижней зоныреакции является ненужным, так каксреднее время пребывания в нижней зоне реакции становится слишком коротким, чтобы было возможным генерироватьдостаточное количество полниеризационного тепла для поднятия температурыэтилена, идущего в нижнюю зону реакции (точнее, реакционная смесь притемпературе от 130 фс дон 200 фс, получаемая в верхней зоне реакции 1 донеВбходимой реакционной теМпературыв нижней зоне реакции. Соответственно, необходимая реакционная температура не может быть достигнута внижней зоне реакции.Когда реактор имеет ограниченный объем, тогда объемное соотношение верхней эоны реакции и нижней зо.ны реакции становится также ограниченным.Верхний предел объемного соотношения не может быть определен потому, что он зависит в основном оттемпературы нижней зоны реакции,типа инициатора, объема реактораи скорости подачи этилена. Но, учитывая скорость подачи этилена иобъем автоклавного реактора, которые в настоящее время применяютв производстве полиэтилена, верхнийпредел составляет 6.Это также относится к тому случаю,когда соединяют два реактора. Положение впускных отверстий, через которые инициатор и этилен подают вверхнюю зону реакции, может бытьразным, Чтобы получить полиэтилен,имеющий высокие оптические н технологические свойства для химической обработки, положения впускныхотверстий должны быть такими, чтобыраспределение реакционной температуры в верхней зоне реакции былокак можно более ровным,1075978 еПоказатели Схематический чертеж реактораФкг.1Фиг.2 Фиг.4 Фиг.5 Фиг.б Объемное соотноЬение верхняя эона реакции нижняя зона реакции Скорость подачи этиленакг/ч:через линию 7 через линию 8 Среднее время пребывания, сверхняя эона реакции 4 9/23 59/14 нижняя зона реакции Агент передачи цепи Концентрация, мол.Ъ 36/34 59/14 Зб/34 Этан бтан Этан Этан Этан 0,8 2,8 4,2 0,7 Реакционное давление,кг/сьФ 1200 1200 12001200 1200 Реакционная темпераура: ерхняя эона реакции Т 170 170 170 170 170 верхняя зона реакции Т 3 170 170 170 260 260 260 260 260 нижняя эона реакции Т 4 3,5,5-Триметилгек-,санонл-,пероксид 20 3,5,5-Три метилгексанонл-,пероксид 28 Радикальный инициатор, г/чгверхняя зона реакциичерез линии 9,10 Реакционную температуру регулируют, например, подачей ннкциато ра автоматической системой, чтобы необходимые позиции в автоклавном реакторе имели нужную температуру.Хогда верхняя эона реакции иие ет одно впускное отверстие отдельно для инициатора и этилена или имеет одно впускное отверстие для инициатора и два впускных отверстия для этилена, полученный полиэтилен ни же по своим оптическим и.другим ка-чествам, чем полиэтилен изобретения, даже при условии, что позиции этим отверстий определены так, что распределение реакционной температуры в зоне является равномерным.. В верхнюю зону реакции подают 75 клн более этилена, а остальное в нижнюю. Когда количество, подаваемое в нижнюю зону реакции, превьаюает 25%,. качество полиэтилена снижаемся.На Фнг.1-3 даны схемы предпочктаераис Форм реактора, используемого в изобретении (на Фиг,З два автоклавных реактора соединены посредством системы труб , на Фиг.4-6 - схемыакторов, данных для сравнения Т-Т 4 это позицки, где измеряются рвакцйонные температуры.Реактор 1 (на Фиг.1,2,4,5-6разделяется ка верхнкао 3 и нижнюю 4 эоны реакции перегородкой 5. Реак,тор имеет меаалку б, приводимую в движенке мотором,а вал мешалки б имеет лопасти и перегородку.Этклен сжимают до .реакционного давления и подают в верхншо зону реакции по линиям 7 и 8. Инициатор подают в верхнюю зону реакции полиниям 9 и 10, тем самым поддерживают нужные температуры на необхо дкьых позициях.Инициатор подают в нижнюю зону . реакции через линию 11,тем самым поддерживают необходнвые температуры в зоне в нужных местах. Познцки, где регулируют реакционную температуру к этк температуры показаны в таблице.1075978 Продолжение таблицы Показатели Фиг.б нижняя эона реакциичерез линию 11 2,8 1,4 Скорость полученияполиэтилена, кг/ч 15,1 15,1 Плотность, г/см 0,923 0,923 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,9 5,6 5,2 5,0 3,3 100 100 130 100 120 20 1322 20 14 Продолжение таблицы Показатели Фиг.2 нижняя зона реакции 44 44 44 44 44 через линию 8 51/24 61/14Иропан Пропан 0,9 4,5 2,7 4,0 1200 1800 1400 1400 1350170 170 170 170 165 170 170 170 165 265 260 260 265 240 Показатель плавления,г/10 мин Оптические свойства:.помутнение,%масса,Ъпластичность Объемное соотношение верхняя зона реакции Скорость подачи этиленачерез линию 7 Среднее время пребывания, сверхняя зона реакции нижняя зона реакции Агент передачи цепи концентрация, мол.% Реакционное давление,кг/см Реакционная температура:верхняя эона реакции Т верхняя эона реакции Тнижняя эона реакции Т 4 С ема ч Ц р ре Ршшв ееевш а ею авшю Фиг, 1, Фиг. 2 Фиг., 4,Фиг, 5 к ти еск й че теж акто а Ди тре т -бу- Ди-трет-бутиловый пе- . тилперокроксид 2,2 сид 3,0 1,3 15,2 15,1 15,10,923 0,923 0,923 Схематический чертеж реакторафиг.1 Фиг.4 Фиг.З Фиг.1 38/34 74/17 54/26Этан Пропилеи Пропан1975978 Продолжение таблицы тщетевюавввщветщт щщтщщщттавююевютсхематический чертеж реактора щщющ аСфиг.1 фиг.2 Фиг.4 иг.3 1Показатели Фиг. 1 Радикальный инициатор,г/чверхняя зона реакциичерез линии 9,10 3,5,6-Трищ метклгек- саноилпероксид 17 Пятиокисьоктаноила20Терцюбутил 14пероксибен-зоат 2,0 1,8 10 нижняя эона реакциичерез линию 11 2,5 0,8,0,6 Скорость получения полиэтилена, кг/ч 15,4 11,3 15,50,926 0,923 15,7 15,3 Плотность, г/см 3 0,922 0,922 0,923 Показатель плавления, г/10 мин 2 0,3 1,5 3,5 Оптические свойства;помутнение, Вмасса,Ъпластичность 3,1 3,6 6,3 6,8 140 110 90 13 20 - 32 120 85 14 17ввюююватт тавтаввеющювюютщтваававтююющютююювеюююеюююю Полиэтилен и непрореагировавший этилен вводят в обычный сепаратор иэ нижней зоны реактора через редукт 35 ционный клапан, помещенный на дне. Полиэтилен отделяют и непрореагировавший этилен сжимают и. рециркулкруют в реактор.Все Физические свойства полкэтнав 4 ленов, полученных таким образом, были измерены так плотность измеряют согласно МТИ Д 1501, показатель плавления согласно А 3 ТИ Д 1238, помутнение согласно АВТИ Д, массу согласно МТИ Ди Д 2103.Чем меньше степень помутнения и больше иасса, тем выше онтическке свойства пленки.Качество, необходимое для тонкой пленки, показывают минимальной толщи) ной пленки (и, что может быть достигнуто, когда полиэтилен превращают в пленку при 160 с. чем меньше толщина пленки, тем вьане это качество.Результаты примеров 15 и сопоставительных примеров 1 ю 5 показаны в таблице. Сопоставительные примеры 1"и 3 являются модификацией примера 1Сопоставительный пример 2 является модификацией примера 2.Сопоставит тельный пример 4 является модификацией примера 4. Сопоставительный прииер 5 - это пример, иллюстрирующий тот факт, что оптические свойства полиэтилена становятся хуже при реакционном давлении 1800 кг/см;Таким образом, предлагаемы способ позволяет получать продукт сулучшенными оптическими свойствами.Редак Подписи акаэ 10 ТиражНИИПИ ГосУдаРс о делам иэобре 13035, Иосква,венного комитета ССРений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная