174632. lajstromszámú szabadalom • Eljárás monomerek folytonos üzemű gőzfázisú polimerizálására és kopolimerizálására valamint fekvő elrendezésű polimerizáló reaktor
11 174632 12 A lapátkerék fordulatszámát úgy kell megválasztani, hogy az elegendően nagy legyen ahhoz, hogy biztosítsa a folyadék,- szilárd és gázfázis között kívánt hő- és anyagátadást, ugyanakkor ne legyen annyira nagy, hogy a polimer ágy finomabb részeit nagyobb mennyiségekben lökje az ágy feletti térbe. Ez annyit jelent, hogy az ágy osztatlanságának fenntartásához a lapátkerék forgássebességét jellemző módon a kb. 5 és kb. 30 ford./perc tartományban kell tartanunk. Az elvételi gát mögötti és a szedőedény fölötti tér hasonlóképpen egy vagy több ilyen 120 lapátkerékkel van ellátva. A lapátkerekek száma az elvétel méretezésétől függ. A szakember számára nyilvánvaló, hogy az elvételi gát elvételi részegységekkel, így például reaktorvégi vagy oldalsó elvételi nyílásokkal helyettesíthető. A 101 reaktorban egy sor katalizátor és hirtelenhűtő folyadék beömlőnyílást alkalmazhatunk, és a 167—173 reaktor rekeszek mindegyikében egy vagy több katalizátor és hirtelenhűtő folyadék beömlőnyílás párt alakíthatunk ki. A katalizátor és hirtelenhűtő folyadék beömlőnyílásokat jellemző módon úgy oldjuk meg, hogy azok a katalizátort és a hirtelenhűtő folyadékot a kevert ágy felszínére, nagyjából azonos helyre osszák szét. Azt találtuk, hogy a katalizátor és a hirtelenhűtő folyadék ilyen bevezetésének párosítása a lassú keveréssel egyenletesebb polimerizációt eredményez, és megakadályozza a helyi megolvadást a polimer ágyban. Ennek következtében csökkenti a megömledt dugók számát a keletkezett polimerben és problémamentesebb reaktor üzemet tesz lehetővé. A találmány szerinti eljárás egyik előnyös foganatosítási módjánál előnyösnek találtuk, ha gondoskodunk arról, hogy a reaktor különböző rekeszeibe — például szelepek beépítésével — külön-külön szabályozott módon táplálhassunk be katalizátor összetevőket és hirtelenhűtő folyadékot. A 167-173 rekeszekbe külön-külön végrehajtott ilyen szabályozott betáplálás elősegíti a polimerizációs hőmérsékletek és a polimer keletkezési sebességek külön-külön szabályozását az egyes rekeszekben és jól használható fel arra, hogy változtathassuk és szabályozhassuk a polimer molekulasúly- és szemcseméreteloszlását. A polimerizálható monomert vagy monomereket és - ha ilyet alkalmazunk — a hidrogént magában foglaló visszakeringtetett gőzt a 156 gőzvisszakeringtető vezetéken át olyan sebességgel vezetjük vissza a reaktorba a 175—181 visszakeringtetett gőz beömlőnyílásokhoz, amely megakadályozza az ágy fluidizálását. Az egyes 167—173 rekeszekbe bevezetett visszakeringtetett gőzök illetve gázok sebessége, időegység alatti mennyisége a 191—197 szelepekkel szabályozható. Ezt a szabályozási módot használhatjuk fel kívánt esetben az egyes rekeszek polimerizációs hőmérsékletei és polimer keletkezési sebességei változtatásának elősegítésére. A fentiekben már leírt, találmány szerinti reaktorral dolgozó találmány szerinti eljárás egyik olyan fontos foganatosítási módjánál, amelynél egy vagy több reaktor-rekesz polimerizációs hőmérsékletét a többiétől különböző értéken tartjuk (két hőmérsékletes vagy több hőmérsékletes üzemelés), előnyös, ha a különböző rekeszekbe betáplált valamelyik vagy valamennyi katalizátor összetevő koncentrációját változtatjuk. Ezzel előnyösen befolyásolhatjuk a polimer szemcseméret- és molekulasúly-eloszlását. E célt azzal érhetjük el, hogy a különböző rekeszek katalizátor beömlő nyílásait külön-külön tápláljuk. Még egységes hőmérsékletű üzem esetében is előnyös lehet, ha egy vagy több rekeszbe a katalizátor összetevőket a többiétől eltérő koncentrációkban vezetjük be. A polimerizáció teljes reaktor hőmérséklet tartománya a polimerizálni kívánt adott monomer és az abból előállítani szándékozott kereskedelmi tennék függvénye. Ez a szakember számára nyilvánvaló tény. Az alkalmazott hőmérséklet tartomány általában kb. 40 C°, és az ágy lágyulási hőmérséklete között változik. A polimerizáció teljes nyomása a polimerizálható monomer nyomásából, a gőzzé alakult hirtelenhűtő folyadék nyomásából és — amennyiben használunk — a hidrogén nyomásából tevődik össze, és az így kapott összes nyomás jellemző módon a valamivel a légkörit meghaladó értéktől a kb. 42 at (600 psig)-ig változhat. Az egyes összetevőknek az összes nyomást kialakító egyedi résznyomásai határozzák meg a polimerizáció sebességét, és az előállítani kívánt polimer molekulasúlyát, valamint molekulasúly-eloszlását. A polimerizáció hőmérséklete, a szakember számára nyilvánvaló módon szabályozható. Gépészeti szerkezeti célokból a 101 reaktorba 124-gyel és 126-tal jelölt hamis véglemezeket iktatunk be. A 2. sz. ábrán az 1. sz. ábrán bemutatott 101 reaktornak a 2—2 vonal menti nézetét láthatjuk. Az ábra szemlélteti a szomszédos lapátkerekeken lévő lapátok egymáshoz képest 90°-kal eltérő irányítását, a 218 szabályozható elvételi gát nyílást és a 216 elvételi gátat. Bemutatja az ábra a 214 bukógát irányítottságát, a polimer ágy irányítottságát a 201 reaktorban, valamint a lapát mozgásának az ágy irányítottságához viszonyított vonalát is. A 3. sz. ábra az 1. sz. ábrán szemléltetett 101 reaktor 3—3 vonal menti nézetét mutatja. Láthatók az ábrán a 316 elvételi gát, annak 318 nyílása, a lapátoknak az elvételi gát 318 nyílásához viszonyított mozgásiránya, valamint a polimer ágy irányítottsága is. A találmány szerinti és a fentiekben leírt készülék és eljárás jól használhatók olyan polimerizálható monomerek polimerizálására, amelyek polimer alakjuk lágyulási pontja alatti hőmérsékleten polimerizálhatok. Ilyenek például az etilén, a propilén, a 4-metil-l -pentán-, 1-butén, a vinil-klorid, a butadiének, a sztirol, és ezen vagy ezekhez hasonló monomerek elegyei. Különösen alkalmasak az etilén és a propilén polimerizálására. A hőmérséklet szabályozására használt hirtelenhűtő folyadék olyan könnyen illó folyadék, amely a polimer ágy felszínére permetezhető, hogy onnan elpárologva vezesse el a polimer ágyban keletkező hőt. Ezért a hirtelenhűtő folyadéknak a polimerizálni kívánt monomer és a polimerizációban alkalmazott katalizátor összetevők szempontjából inertnek kell lennie, és olyan párolgási hővel kell rendelkeznie, ami összhangban áll könnyű elgőzölgésével a reaktor polimerizációs hőmérsékletén. E célra általában alkánokat, így propánt, butánt, valamilyen pentánt vagy hexánt vagy ezek szűk tartományában forró, elegyeit használhatunk, illetve használhatjuk. Etilén polimerizálása esetén a legelőnyösebb hirtelenhűtő folyadék az izobután vagy az izopentán. Nyilvánvaló, hogy olyan esetekben, ahol a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
