203490. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a fluidizált ágy hőmérsékletének szabályozására folyamatos fluidizált ágyas polimer előállítási eljárásnál
1 HU 203 490 B 2 A találmány tárgya eljárás a fluidizált ágy hőmérsékletének szabályozására folyamatos fluidizált ágyas polimer előállítási eljárásnál, amelyben az exoterm polimerizációs reakció tér/idő kitermelése az eddig ismert eljárásokénál nagyobb. A találmány szerinti eljárásban a reaktorból folyamatosan eltávolított hűtőgázokkal nagyobb mennyiségű polimerizációs hőt távolítunk el a reaktorból az alkalmazott gázok harmatpontjánál alacsonyabb hőmérsékleten, majd az így kapott kétfázisú folyadékelegyet visszavezetjük a reaktorba és így a fluidizált ágy hőmérsékletét a kívánt szinten tartjuk. A különböző, széles körben alkalmazott polimereknek fluidizált ágyas eljárással történő előállításánál lényegesen kisebb beruházási költségek és kevesebb energia szükséges, mint az egyéb ismert eljárásoknál. A találmányunk szerinti eljárással még több költség és energia takarítható meg, mivel eljárásunkkal egyszerűen és hatásosan növelhető meg adott méretű reaktorban a kitermelés az eddig alkalmazott fluidizált ágyas eljárásokhoz viszonyítva. A szokásos fluidizált ágyas reaktorokban legáltalánosabban a visszavezetett gáznak a reaktoron kívül történő kompressziójával és hűtésével távolítják el a hőt. A polimerek, például a polietilén fluidizált ágyas rendszerben történő előállításánál a polimerizációs hő eltávolítására cirkuláltatott folyadék mennyisége nagyobb, mint amennyi a fluidizált ágy létrehozásához és a megfelelő szilárd anyag bekeveréséhez szükséges. A folyadék sebességét a reaktorban úgy szabályozzák, hogy felesleges mennyiségű szilárd anyag ne kerüljön be. Az ágy hőmérséklete akkor állandó, ha a polimerizációs reakcióban keletkező hő (ez arányos a polimer kitermelésével) ugyanannyi, mint az ágyon áthaladó fluidizált áram által adszorbeált hő és az egyéb módon eltávolított vagy veszendőbe ment hő összege. Hosszú idők óta úgy tartják, hogy a visszavezetett gáz hőmérséklete csak kicsivel a harmatpontja fölé csökkenthető. A harmatpont az a hőmérséklet, amelynél a folyadék kondenzátumgázzá kezd alakulni. Általános gyakorlat, hogy a visszavezetett gázáram hőmérsékletét a hőcserélő zóna kivezetésénél legalább 3- 10 °C-kal annak harmatpontja fölött határozzák meg (49 555 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentés, 0 021 605 számú európai közrebocsátási irat). Ez a feltételezés azon alapult, hogy folyadéknak gázfázisú fluidizált ágyas reaktorba való bevezetésénél az alkalmazott elosztó tányér eldugul, nem lesz egyenletes a fluidizált ágyon belül a monomerkoncentráció és a folyadék összegyűlik a reaktor alján és így megakadályozza a folyamatos üzemet, illetve működésképtelenné teszi a reaktort. Hexán komonomer alkalmazásánál a visszavezetett áram viszonylag magas dermedéspontja mind ez ideig nagymértékben csökkentette a kitermelést. A fluidizált ágyas reaktorban a reakciósebességet elsősorban az a sebesség határozza meg, amellyel a polimerizációs reaktorból a hőt el tudjuk távolítani. Azonos hőelvezetési problémák lépnek fel a különböző reakciórendszereknél, például a kevert ágyas reakciórendszereknél és bizonyos mértékben az iszapot alkalmazó rendszereknél is, bár ezek a rendszerek több lényeges ponton különböznek a gáz fluidizált ágyas rendszerektől. A 3 256 263 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a kevert ágyas reaktorban a hőt úgy vezetik el, hogy a visszavezetésre kerülő gázt komprimálják, majd a reaktorba való visszavezetésnél expandáltatják. Más kevert ágyas vagy keverőlapátos reaktorban további hűtést is alkalmaznak, mégpedig úgy, hogy az ágy tetejére folyadékot injektálnak (3 254 070, 3 300 457 és 3 652 527 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás). A 3 965 083 és a 3 971 768 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a kevert ágyas reaktorból kivezetett gázokat folyadékká kondenzálják és folyadékként vezetik vissza a kevert ágyas reaktorba és itt a kevert ágyban lévő polimerrel hozzák érintkezésbe. Az 55/045 744/80 számú japán és a 2 139 182 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás szerint a gázfázisú reaktor hűtésére folyadékok vagy visszagázosított folyadékok alkalmazását javasolják. Mindkét esetben a folyadékot, illetve a visszagázosított folyadékot az ágyba injektálják, nem pedig a fluidizált gázzal vezetik be azokat, mint tesszük azt találmányunk szerint. A 2 139 182 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás főként kevert ágyas, nem pedig fluidizált ágyas reaktorokra vonatkozik. Az 55/045 744/80 számú japán szabadalmi leírás szerint a folyadékot a fluidizált ágyba való bevezetés előtt gázzá alakítják. A fluidizált ágyas reakciórendszerben a kevert ágyas és a keverőlapátos rendszertől eltérően lényeges, hogy a monomer és a katalizátor egyenletes eloszlású legyen a felfelé mozgó gázáramban, mivel így kerülhető el egyes helyek túlmelegedése és polimercsomók keletkezése. Ezeket a problémákat a kevert ágyas és a keverőlapátos rendszereknél mechanikai keveréssel küszöbölik ki. A fluidizált ágyas rendszernél további követelmény, hogy a reaktoron átáramló gáz sebessége megfelelő legyen ahhoz, hogy az ágy fluidizált állapota fennmaradjon. A fluidizált ágyas szuszpenzió fenntartásához szükséges gázsebesség nem érhető el folyadéknak az ágy tetejére normál körülmények között történő beinjektálásával. így tehát a reaktornak folyadék közvetlen beinjektálásával való hűtése (4 012 573 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás) fluidizált ágyas reakciórendszereknél nem alkalmazható. A találmányunk szerinti eljárást nem korlátozzuk semmilyen speciális polimerizációs reakcióra (mindaddig, míg a reakció exoterm). A találmányunk szerinti eljárás különösen olyan polimerizációs reakciókban alkalmazható, amelyekben a következőkben felsorolt monomerekből egyet vagy többet alkalmazunk I. Olefin típusú monomerek etilén, propilén, butén- 1, pentén-1,4-metil-pentén-l, hexén-1, sztirol. II. Poláros vinil típusú monomerek vinil-klorid, vinil-acetát, vinil-akrilát, metil-metakrilát, tetrafluor-etilén, vinil-éter, akrilnitril. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
