179795. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagynyomású polietilén előállítására
5 179795 6 mivel függ az alsó reakciózónában a reakcióhőmérséklettől, a polimerizációs iniciátor típusától, a használt reaktor kapacitásától és az etilén adagolási sebességétől. Ha azonban a szokásos polietiléngyártási eljárásban alkalmazott etilén adagolási arányt és az autokláv kapacitását számoljuk, akkor a térfogatarány felső határa 6 körül állapítható meg. A felső reakciózóna térfogataránya az alsó reakciózónához változhat az első és a soron következő autoklávokban. A találmány szerinti eljárással előállítható polietilén jobb optikai tulajdonsággal és feldolgozhatósággal rendelkezik, mint a szokásos eljárással gyártott termék, ha az etilént és a polimerizációs iniciátort az első és/vagy a soron következően kapcsolt autoklávokba a reaktor hossza mentén két vagy több, előnyösen 2—10, inkább azonban 2 helyen vezetjük be. A polimerizációs iniciátort az etilénnel azonos vagy attól különböző bevezetőnyílásokon adagoljuk. Az etilén és a polimerizációs iniciátor adagolására alkalmazott bevezetések különböző változatban helyezhetők el a felső reakciózónába. A bevezetőnyílásokat azonban úgy helyezzük el, hogy a felső reakciózónában lehetőleg egyenletes reakcióhőmérséklet-eloszlás legyen. Az ad a goi övezeté kék ilyen szerkezeti beállítása szakemberek számára külön útmutatást nem igényel. A találmány szerinti eljárásban az adagolt etilén jelentős részét az első reaktor felső reakciózónájába adagoljuk be. A jelentős rész az összes adagolt etilénre számít va 60% vagy ennél nagyobb részaránynak felel meg. Ha az első reaktor felső reaktorzónájába adagolt etilén mennyisége az összes adagolt etilén mennyiségére számolva 60%-nál alacsonyabb, akkor a polietilén minősége romlik. A reakció nyomását és hőmérsékletét az alábbiakban megadott határok között tartjuk annak érdekében, hogy a polietilén minőség javítható legyen. Az etílénreakció nyomása 1100—2800 kg/cm2, előnyösen 1100 —2500 kg/cm2. A találmány szerinti eljárásban a nyomást úgy szabályozzuk, hogy a soron következő reaktorba vezető csővezetékben kialakult nyomásveszteség következtében csökkent első reaktorban levő nyomást tekintjük maximális nyomásnak a második reaktorban így a reakció nyomását megfelelően beállíthatjuk az első reaktor kivezetésében elhelyezett nyomásszabályozó szelep segítségével. A találmány szerinti eljárásban az előnyös reakcióhőmérséklet mind az első, mind a soron következő reaktorokban 140—200, előnyösen 140—190 °C a felső reakciózónában; míg az alsó reakciózónában 220—280, előnyösen 230—270 °C. A felső reakciózónában alkalmazott hőmérséklet különbözhet az első és a második reaktorban. Ugyanez a szabály érvényes az alsó reakciózónákra is. Az első reaktor alsó reakciózónájának fenék részéről elvezetett reakciókeveréket 120 °C-nál magasabb, de az első reaktor alsó reakciózónájában kialakult hőmérsékletnél 50—150 °C-ka1 alacsonyabbra hűtjük hőkicserélő segítségével, amelyet az első és a második reaktor közé iktatunk be. A lehűtött reakcióelegyet ezután bevezetjük az első reaktor után kapcsolt második reaktor felső vagy alsó reakciózónájába. Az első és a második reaktor felső reakciózónájában használt polimerizációs iniciátor előnyösen 40—80 °C-on elbomlik, így felezési ideje 10 óra. Ezek közé az iniciátorok közé tartoznak a következő vegyületek: diizopropil-peroxidikarbonát, di-2-etilhexiI-peroxidikarbonát, terc-butil-peroxipivalát, 3,5,5-trimetilhexanoil-peroxid, oktanoilperoxid, dekanoilperoxid, lauoroilperoxid, propionilperoxid, peroxi-2-etilhexánkarbonsav-terc-butilészter, peroxi-izovajsav-terc-butilészter. A felső reakciózónában mindkét reaktorban az etilén polimerizációjához használt polimerizációs iniciátor mennyisége általában 1 millió súlyrész etilénre számítva 50—1000 súlyrész között ingadozhat. Mindkét autokláv alsó reakciózónájában használt polimerizációs iniciátort úgy választjuk meg, hogy 70— 140 °C között elbomoljon, felezési ideje így 10 óra legyen. Ezekre az iniciátorokra a következő példákat soroljuk fel: terc-butiI-peroxi-2-etilhexánkarbonsav, peroxi-izovajsav-terc-butilészter, peroxi-laurinkarbonsav-terc-butilészter, peroxi-izopropilkarbonsav-terc-butilészter, peroxi-ecetsav-terc-butilészter, peroxibenzoesav-terc-butilészter, dikumilperoxid, terc-butil-hidroperoxid, di-terc-butilperoxid. Az etilén polimerizációjára mindkét autokláv alsó reakciózónájában használt polimerizációs iniciátor mennyisége 1 millió súlyrész etilénre számítva rendszerint 5—500 súlyrész között ingadozik. A polimerizációs iniciátorokat külön-külön vagy egymással kombinálva alkalmazzuk az egyébként szokásos mennyiségekben, mind az első, mind a második autokláv felső és alsó reakciózónáiban. Az etilén kiindulási anyagra a találmány szerint rendszerint 0,1—10 mól% láncátvivőszert alkalmazunk. Láncátvivőszerekként a találmány szerint a következő vegyületek használhatók; paraffinszénhidrogének, így etán, propán, bután, pentán, hexán és heptán, a-olefinek, így propilén, butén-1, hexén-1 és 3-metilpentén-l ; aldehidek, így formaldehid, acetaldehid és propionaldehid; ketonok, így aceton, metiletilketon, dietilketon és ciklohexanon; aromás szénhidrogének, így benzol, toluol és xilol. A láncátvivőszereket külön-külön vagy egymással elkeverve alkalmazzuk. A találmány szerinti eljárással mind optikai, mind feldolgozhatósági tulajdonságok szempontjából kiváló minőségű polietilén magas hozammal és alacsony gyártási költséggel állítható elő, így az eljárásnak rendkívül nagy gazdasági és ipari jelentősége van. A találmány szerinti eljárást részletesebben a kiviteli és az összehasonlító példákban mutatjuk be a csatolt ábrákra való hivatkozással, megjegyezve azt, hogy az eljárást nem korlátozzuk a megadott példákra. 1. példa Az eljárást az 1. ábrán vázolt berendezésben végezzük. 1,5 mól% etánt tartalmazó 1300 kg/cm2 nyomásra komprimált 88 kg/h etilént adagolunk a 12 csővezetéken keresztül az 1 reaktor 3 felső reakciózónájába a 13 és 14 csővezetéken keresztül 22 kg/h és 44 kg/h adagolási sebességgel. A többi 22 kg/h etilént a második 2 autokláv 5 felső reakciózónájába vezetjük be a 15 csővezetéken keresztül. Mind az 1, mind a 2 reaktor a 7 és 8 terelőlemezek segítségével 3 és 5 felső továbbá 4 és 6 alsó reakciózónára van felosztva. A felső reakciózóna térfogataránya az alsó reakciózónához mind az 1, mind a 2 reaktorban 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
