179795. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagynyomású polietilén előállítására
3 179795 4 tett hőmérsékleti szint közötti különbséggel. így megállapítható, hogy ha az előbb hivatkozott amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett kétzónás polimerizációs módszert alkalmazzuk, akkor a kívülről történő hőelvezetés igen kismértékű egyrészt, mert az első reaktorszakaszban levő reakcióhőmérséklet rendszerint alacsony, másrészt, mert a reakcióelegy hőmérséklete a hő kicserélőben 120 °C alá nem csökkenthető, így a polietilénhozam növelésének mértéke igen korlátozott. A mellékelt 1., 2. és 3. ábrán vázlatosan szemléltetjük a találmány szerinti eljárásban alkalmazott reaktorok előnyös változatait. A 4. ábrán összehasonlítási célból a szokásos reaktorrendszert mutatjuk be. Az ábrákon alkalmazott számjelölések a következőket jelentik: 1, 2 autokláv; 3, 5 felső reakciózóna; 4, 6 alsó reakciózóna; 7, 8 terelők; 9, 11 nyomásszabályozó szelepek; 10 hőkicserélő; 12, 13, 14, 15 etilénadagolásra szolgáló csővezetékek; 16, 17, 18, 19, 20, 21 a polimerizációs iniciátor adagolására szolgáló csővezetékek, A találmány egyik célkitűzése a polietilén gyártási eljárást tökéletesíteni a 3 875 128 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett kis sűrűségű polietilén gyártására szolgáló kétzónás polimerizációs eljáráshoz képest, a fennálló problémák kiküszöbölése és a polietilén hozam növelése. A másik fontos célkitűzés a szokásos két reakciózónás polimerizációs eljáráshoz képest jobb optikai és feldolgozhatósági tulajdonsággal rendelkező polietilén előállítása. A találmány szerinti eljárással elérhető egyéb előnyök a további leírásból kitűnnek. A találmány szerinti eljárásban az etilén polimerizációját magas hőmérsékleten és nagy nyomáson végezz ük egymásután kapcsolt két autokláv reaktorból álló rendszerben. Az eljárás során az első reaktorból távozó reá kciókeveréket lehűtjük és a lehűtött reakciókeveréket a második reaktorba vezetjük be. A találmány szerinti eljárást oly módon hajtjuk végre, hogy a betáplált etilén jelentős részét, vagyis legalább 60%-át, amely az etilén mennyiségére számítva 0,10—10 mól% láncátvivőszert tartalmaz, az 1 : 6 térfogatarányú felső és alsó reakciózónával rendelkező első autoklávreaktor felső reakciózónájába vezetjük, míg a betáplált etilén megmaradt részét az 1 : 6 térfogatarányú felső és alsó reakciózónával rendelkező második autoklávreaktor felső reakciózónájába vezetjük be. Az etilént az első autoklávreaktor felső reakciózónájában 1 000 000 súlyrész etilénre számítva 50—1000 súlyrész ismert polimerizációs iniciátor jelenlétében 140—200 °C hőmérsékleten, 1200 — 2800 kg/cm2 nyomáson polimerizáljuk. Az így kapott reakcióelegyet az első autoklávreaktor alsó reakciózónájába vezetjük be és ott 1 000 000 súlyrész etilénre számítva 5—500 súlyrész ismert polimerizációs iniciátor jelenlétében 220—280 °C hőmérsékleten polimerizáljuk, ezután az első reaktor aljáról elvezetett reakcióeleg} et 120 °C-nál magasabb, de az első reaktor alsó reakciózónájában uralkodó reakcióhőmérsékletnél 50—150 °C- kal alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük le. A lehűtött reakcióelegyet a második reaktorba vezetjük és itt 1 000 000 súlyrész etilénre számított 50—1000 súlyrész ismert polimerizációs iniciátor jelenlétében 140—200 °C hőmérsékleten, 1100—2800 kg/cm2 nyomáson polimerizáljuk. Az így kapott reakcióelegyet a második reaktor alsó reakciózónájába vezetjük és 1 000 000 súlyrész etilénre számítva 5—500 súlyrész ismert polimerizációs iniciátor jelenlétében 250—280 °C hőmérsékleten tovább polimerizáljuk. Ennek megfelelően a találmány szerinti eljárásban, az első autokláv alsó reakciózónájában levő reakcióhőmérséklet sokkal magasabbra állítható be, mint a 3 875 128 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett, két reakciózónából álló polimerizációs eljárás első reaktorában. A reakciókeverék lehűtésével elért hőmérsékletkülönbség szükségszerűen megnövekszik, ennek megfelelően nő a külső hőelvezetés hatékonysága is, a polietilén hozama pedig növelhető. A reakció hozamának emelése ipari szempontból rendkívüli fontosságú. A találmány szerinti eljárás kivitelezése során lényegében hengeres vagy közel hengeres alakú reaktorokat alkalmazunk, amelyeknél a hosszúság és átmérő aránya 2—20, előnyösen 5—15. A találmány szerinti eljárást a következőkben közelebbről ismertetjük: A találmány szerinti eljárásban használt minden egyes autokláv terelőtárcsával (választólemezzel) vagy egyéb elválasztó szervvel két zónára van elválasztva, és az etilént ebben a két zónában különböző reakcióhőmérsékleten polimerizáljuk. Az eljárás gyakorlatbavétele során az első és második autokláv felső reakciójának az alsó reakciózónához való térfogataránya nem szükségszerűen 1 (vagyis a felső és alsó reakciózónának nem szükségszerűen azonos kapacitása van). A térfogatarány egynél magasabbra választható abból a meggondolásból kiindulva, hogy a polimerizációs iniciátor hatékonysága (vagyis 1 mól polimerizációs iniciátorra számítva a polimerizált etilénmólok mennyisége) a felső reakciózónában javítható lényegében az átlagos tartózkodási idővel arányosan, ha a felső reakciózónában a gáz átlagos tartózkodási idejét megnöveljük az adott reaktorban beadagolt összes etilén mennyiségéhez képest. Azonban a térfogataránynak van egy felső határértéke és gyakorlatilag lehetetlen ezt a térfogatarányt 6 fölé emelni a következő okokból kifolyólag: az etilén polimerizációnál általában körülbelül 800 cal/g hő fejlődik. Ha a polimerizációs eljárást egy vagy több autoklávban végezzük, akkor a polimerizációs hő elvezetése úgy történik, hogy a reaktorból távozó reakcióhő fizikai hőmennyisége és a kiindulóanyagként használt hideg-etilén közötti hőmérsékletkülönbséget használjuk ki. Ennek megfelelően ha a felső reakciózóna térfogatának arányát az alsó reakciózónához képest túlságosan megnöveljük, miközben az etilén adagolási sebességét konstans értéken tartjuk, akkor az etilén polimerizációnál képződő hőmennyisége az átlagos tartózkodási idő alatt alacsonyabbra csökken, mint az alsó reakciózónába bevezetett etilén hőmérsékletének emelésére szükséges hőmennyiség (közelebbről a felső reakciózónában 130 °C-ról 200 °C-ra való hőmérsékleti emelkedés), ezáltal lehetetlenné válik az alsó reakciózónában a hőmérsékletet a kívánt szintre emelni. Az előző fejtegetésből kitűnik, hogy a térfogatarány felső határa átfogóan és pontosan nem állapítható meg, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
