179321. lajstromszámú szabadalom • Eljárás etilén nagy nyomáson történő polimerizációjára
3 179321 4 Az előbb említett két reakciózónás eljárásban a felső reakciózónában alacsony reakcióhőmérsékleten dolgoznak, ezért olyan iniciátorokat használnak, amelyek alacsony hőmérsékleten aktívak, vagyis nagy a bomlási sebességük alacsony hőmérsékleten. De amint fent bemutattuk, az iniciátor hatásfoka szükségképpen kicsi, még akkor is, ha aktivitása alacsony hőmérsékleten éri el maximumát. Az iniciátor kis hatásfoka azt jelenti, hogy egy adott mennyiségű polietilén -^állításához nagy mennyiségű iniciátorra van szükség. A két reakciózónás eljárások hátránya tehát az, hogy nagy mennyiségű iniciátort igényelnek egy adott mennyiségű polietilén előállításához, ami gazdasági szempontból veszteséget jelent. A találmány célja, hogy olyan két reakciózónás eljárást biztosítson kis sűrűségű polietilén előállítására, amely mentes a fenti hátrányoktól. A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy ha az etilént egy meghatározott térfogatú reaktorba meghatározott sebességgel tápláljuk be, akkor az iniciátor hatásfoka arányos az etiléngáz reaktorban való tartózkodásának átlagos idejével. Ez azt jelenti, hogy a találmány szerinti eljárással csökkenthetjük az egy adott mennyiségű polietilén előállításhoz szükséges iniciátor mennyiségét. A találmány további célja, hogy olyan polietilén előállítását biztosítsa, amely optikai sajátságai és feldolgozhatósága szempontjából felülmúlja a szokásos két reakciózónás eljárásokkal előállított polietiléneket. A találmány további céljai kiviláglanak az alábbi példákból. A találmány szerinti eljárásban az iniciátor hatásfoka nagy, így kis mennyiségű iniciátor elegendő egy adott mennyiségű polietilén előállításához, és az eljárással előállított polietilén kiváló optikai sajátságokkal rendelkezik és jobban feldolgozható, mint a szokásos eljárásokkal előállított polietilén. Következésképpen a találmány igen jelentős ipari szempontból. Az etilénnek egy felső reakciózónát és egy alsó reakciózónát tartalmazó kétzónás autokláv reaktorban való polimerizálására vonatkozó találmány lényegét úgy foglalhatjuk össze, hogy a találmány szerinti eljárás során az etilént a felső reakciózónában 130—200°C-on és 1000—1800 kg/cm1 nyomáson polimerizáljuk iniciátor használata mellett, a kapott reakcióelegyet a felső reakciózónából az alsó reakciózónába visszük át, és a polimerizációt 220—280 °C-on folytatjuk tovább egy iniciátorral, amely a felső reakciózónában használt iniciátorral azonos vagy attól eltérő, és amely eljárást a találmány szerint úgy tökéletesítünk, hogy a kétzónás reaktor felső reakciózónájába az etilénnek legalább 75%-át tápláljuk be, és olyan kétzónás reaktorban hajtjuk végre az eljárást, amelynek felső reakciózónája 1,5-6-szor nagyobb térfogatú, mint az alsó reakciózóna és amely reaktor felső reakciózónájában az etilén számára és az iniciátor számára külön-külón legalább két bevezető nyílás van a két reakciózóna hossztengelyének irányában. A csatolt rajzokon az 1., 2. és 3. ábra a találmány szerinti eljárásban használt reaktorok előnyös típusainak vázlata, míg a 4., S. és 6. ábra az összehasonlításként megadott reaktorokat ábrázolja. Az ábrákon feltüntetett számok jelentése az alábbi: 1 autokláv reaktor 2 autokláv reaktor 3 felső reakciózóna 4 alsó reakciózóna 5 keverő 6 elválasztó fal 7 és 8 vezetékek (az etilén betáplálására) 9, 10 és 11 vezetékek (az iniciátor betáplálására). Ha olyan reaktort használunk, amelynek térfogataránya, vagyis a felső reakciózónának az alsó reakciózónához való viszonya 1,5 és 6 közé esik, és az etilént egy adott sebességgel tápláljuk be a felső reakciózónába, akkor az etüéngáz felső reakciózónában való tartózkodásának átlagos ideje megnyúlik ahhoz az átlagos tartózkodási időhöz képest, amelyet olyan reaktorban figyelhetünk meg, amelyekben a két zóna térfogata azonos. Ugyanolyan reakcióhőmérséklet mellett a találmány szerinti eljárásban az iniciátor hatásfoka nagyobb mint más körülmények között. Meg kell jegyezni másrészt, hogy az iniciátor hatásfoka az alsó reakciózónában természetesen lecsökken, hiszen az átlagos tartózkodási idő megrövidül ebben a zónában. Minthogy azonban az iniciátornak az alsó reakciózónában megfigyelt hatásfoka az e zónában uralkodó magas reakcióhőmérséklet következtében eredetileg nagy, az iniciátor hatásfokának az e zónában a rövid tartózkodási idő miatt bekövetkező csökkenése nem jelent súlyos hátrányt, ha a felső reakciózóna térfogata 1,5-6-szor nagyobb, mint az alsó reakciózóna térfogata, amint ez a találmány szerinti eljárás reaktorára jellemző. Az iniciátor teljes hatásfokát az a tény határozza meg, hogy az iniciátor hatásfokának a felső reakciózónában bekövetkező növekedése kielégítően kompenzálja a hatásfoknak az alsó reakciózónában bekövetkező csökkenését. Ha csupán az iniciátor hatásfokának növelésére törekszünk, akkor ezt a szokásos reaktorokkal is kielégítően elérhetjük, vagyis olyan reaktorokkal, amelyek felső és alsó reakciózónája azonos térfogatú, mégpedig oly módon, hogy az etilénnek egy rendkívül csekély hányadát tápláljuk be a felső reakciózónába, a többit pedig az alsó reakciózónába. Az így kapott polietilénnek azonban az a jellegzetessége, hogy viszonylag nagy része képződik nagy hőmérsékleten az alsó reakciózónában. Ezért igen nehéz ilyen módon olyan polietilént kapni, amely a fólia- és csomagolóanyag-gyártás szempontjából kielégítő kiváló optikai sajátságokkal rendelkezik és megfelelően feldolgozható. A szokásos kétzónás eljárásoknál tapasztalt iniciátor-hatásfok növelésének és egyúttal jó optikai sajátságú és könnyen feldolgozható polietilén előállításának (ami a találmány másik célja) az a feltétele, hogy az etilénnek legalább 75%-át a felső reakciózónába tápláljuk be, és a zónát legalább két etilénbevezető és legalább két iniciátor-bevezető nyílással lássuk el, amely a két reakciózóna hossztengelyének irányába mutat. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
