182996. lajstromszámú szabadalom • Eljárás polietilén előállítására
1 182 996 2 használt iniciátor mennyisége, és ez gazdasági és kereskedelmi szempontból igen nagy eredmény. A csatolt 1., 2. és 3. ábrák a találmány szerinti reaktor előnyös kiviteli módjának sematikus diagramjai, míg a 4. ábrán egy ismert reaktor vázlatos felépítését mutatjuk be összehasonlítás céljából. Az ábrákon a következő jelöléseket alkalmazzuk: 1,2 autokláv reaktor, 3,20 az 1 reaktor első reakciózónája, 4, 21 az 1 reaktor második reakciózónája, 5 a 2 reaktor reakciózónája, 6, 8 nyomásszabályozó szelep 7 hőkicserélő 9, 10, 11, 12 csővezeték a kiindulási etilén adagolására. 13, 14, 15, 16, 17, 22,23 csővezeték a polimerizáció iniciátor adagolására. 18. 19 terelőlemez. A találmány szerint az etilént az első és a második reakciózónában különböző hőmérsékleten polimerizáljuk. A reakciózónákat úgy hozzuk létre, hogy az első autokláv reaktort terelőlapáttal (osztó lemezzel) vagy bármely más módon két részre osztjuk. Az első reaktorban az első reakciózóna és a második reakciózóna térfogatarányának nem kell szükségképpen 1-nek lennie (azaz az első és második zónának nem kell azonos térfogatúnak lennie). Az ( 1) reakcióegyenlet értelmében, ha az etilén átlagos tartózkodási ideje az első reakciózónában megnő, és ugyanakkor az etilén betáplálási sebességét a polimerizációs iniciátor hatékonyságának megnövelése érdekében állandó értéken tartjuk, a polimerizáciös iniciátor hatékonysága csaknem az átlagos tartózkodási idő arányában nő. Az ( 1 ) egyenletből következik az is, hogy a fenti térfogatarány 1-nél nagyobb is lehet. A térfogataránynak azonban természetesen van egy felső határa, és gyakorlatilag lehetetlen 6-nál nagyobb térfogatarány beállítása. Ez a következőképpen magyarázható. Általában az etilén polimerizációja körülbelül 800 cal/g hőt fejleszt, és az autokláv típusú reaktort vagy reaktorokat tartalmazó polimerizáciös rendszerekben a polimerizáciös hő elvezetése a reaktorból távozó reakcióelegy és a kiindulási anyagként betáplált hideg etilén közötti érzékelhető hőkülönbség segítségével történik úgy. hogy az első reakciózónának a másodikhoz viszonyított térfogatarányát túlságosan megnöveljük, miközben az etilén betáplálási sebességét állandó értéken tartjuk, az átlagos tartózkodási idő alatt termelődött polimerizációs hő kisebb lesz, mint az a hőmennyiség, ami ahhoz szükséges, hogy a második zónába betáplált etilén hőmérsékletét a második (pontosabban az első zónában reagáltatott reakcióelegy 140—280°C-os hőmérsékletét) a második zóna kívánt hőmérsékletére emelje, és így lehetetlenné válik, hogy a második zóna hőmérséklete megfelelő értékre álljon be. Amint az előző tárgyalásból nyilvánvaló, a térfogatarány felső határa a második reaktorzóna hőmérsékletének. az iniciátor típusának, a reaktor kapacitásának és az etilén betáplálási sebességnek függvénye, de ha feltesszük, hogy az etilén betáplálási sebessége és az autokláv reaktorok kapacitása megfelel a polietilén előállítására általában használt paramétereknek, az adódik, hogy a térfogatarány felső határa körülbelül 6. Az első autokláv reaktor teljes térfogata (az első és a második reakciózóna térfogatának összege) nagyobb lehet, mint a második autokláv reaktor térfogata. Ugyanabból az okból, amiért az első reakciózónának a második reakciózónához viszonyított térfogataránya 1—6 kell hogy legyen, az első reaktor teljes térfogata is legfeljebb 1 -6-szorosa lehet a második reaktor térfogatának. A találmány szerint a kiindulási anyagként felhasznált etilén túlnyomó részét az első reaktor első reakciózónájába tápláljuk. A „túlnyomó rész” kifejezés alatt legalább 60%-ot, előnyösen 70—90%-ot értünk. Ha az első reakciózónába betáplált etilén mennyisége kisebb, mint a teljes mennyiség 60%-a, erősen romlik a kapott polietilén minősége. A kapott polietilén minőségét a reakciónyomás és a reakció-hőmérséklet is jelentősen befolyásolja. A nyomást 1000 és 2800kg/cm2 között, előnyösen 1100 és 2500 kg/cm2 között kell megválasztani. Az az érték, amelyet úgy kapunk, hogy az első és a második reaktort összekötő csővezetékben bekövetkező nyomásveszte séget levonjuk az első reaktorban uralkodó nyomás értékéből, egyenlő a második reaktor maximális nyomásával. Ezt az értéket könnyen beállíthatjuk a fent megadott tartományba az első reaktor kivezetéséhez csatlakoztatott nyomásbeállító szeleppel. A reakció-hőmérséklet 130—200 °C, előnyösen 140—180 °C az első reakciózónában és 210—280 °C, előnyösen 220-270 °C a második reakciózónában. A második reaktorban 210-280 °C, előnyösen 215- 275 °C a hőmérséklet. Tovább javítja a kapott polietilén optikai tulajdonságait és feldolgozhatóságát, ha az etilént és az iniciátort is két-két vagy több, a reaktor hosszában elhelyezett bevezetőjén juttatjuk az első reaktor első reakciózónájába. Az iniciátor a kiindulási etilénnel egy nyíláson vagy külön bevezető nyíláson egyaránt bevezethető. Az etilén és az iniciátor bevezető nyílásai számos különböző változatban és elrendezésben helyezhetők el az első reaktor első reakciózónájában. Annak érdekében azonban, hogy kiváló optikai tulajdonságú és jól feldől gozható polietilént kapjunk, a nyílásokat úgy kell elhelyezni, hogy az első reaktor első reakciózónájában a lehető legegyenletesebb legyen a hőmérséklet-eloszlás. A megfelelő elrendezés megválasztása szakember számára nem jelenthet problémát. A találmány szerint az első reaktor második reakciózónájából elvezetett reakcióelegy et a második reaktorba való bevezetés előtt hőcserélővel lehűtjük. A hütest 120°C-nál nem alacsonyabb, de az első reaktor második reakciózónájának hőmérsékleténél legalább 20 °C-al alacsonyabb hőmérsékletig végezzük. A lehűtött elegyet vezetjük be a második reaktorba. A második reaktorban a lehűtött elegyet és a fennmaradó, a teljes mennyiség legfeljebb 40%-ának, előnyösen 10—30%-ának megfelelő etilént polimerizáciös iniciátor jelenlétében polimerizáljuk. A második reaktor hőmérséklete 210—280 °C, előnyösen 215—275 °C. A reakcióelegy természetétől és a fennmaradó etilénmennyiség és az iniciátor levezetésére szolgáló nyílások elrendezésétől függően a reaktor alján a hőmérséklet 0—70 °C-nál magasabb lehet, mint a reaktor felső részén. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
