203490. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a fluidizált ágy hőmérsékletének szabályozására folyamatos fluidizált ágyas polimer előállítási eljárásnál
1 HU 203 490 B 2 A polimerizációs zónából elvezetett, visszavezetésre kerüld áramot a fluidizálő áramnak az a része képezi, amely az ágyban nem reagál. Ezt az áramot előnyösen a 14 sebességcsökkentő zónán vezetjük át az ágy felett és így meg van arra a lehetőség, hogy visszacseppenjen az ágyba. A visszavezetett áramot a 30 kompresszorban komprimáljuk, majd a hőcserélő zónába vezetjük, ahol az ágyba való visszavezetés előtt elvonjuk a reakcióhőt. A hőcserélő a szokásos típusú, lehet vízszintes vagy függőleges típusú. A visszavezetésre kerülő áramot a 26 ponton vezetjük be a reaktorba, majd a 28 elosztólemezen át juttatjuk a fluidizált ágyhoz. A reaktorba való bevezetésnél előnyösen egy 32 gázterelő lemezt helyezünk el, hogy megakadályozzuk a polimerrészecskék leülepedését és szilárd masszává való agglomerálódását. Az ágy hőmérsékletét állandó körülmények között lényegében állandó értéken tartjuk, ezt a reakcióhő folyamatos elvezetésével biztosítjuk. Az ágy felső részében nem lép fel észrevehető hőmérsékletgradiens. Hőmérsékletgradiens csak az ágy alsó 15,24* 10'2- 30,48*10*2 m magasságú rétegében lép fel, mégpedig a bevezetett folyadék és az ágy hőmérséklete között A jó gázeloszlás lényeges szerepet játszik a reaktor működésében. A fluidizált ágy növekvő és már kialakult polimerrészecskéket, valamint katalizátorrészecskéket tartalmaz. Mivel a polimerrészecskék főnők és a lehetőségekhez képest aktívak, meg kell akadályozzuk kiülepedésüket, mivel ha csak egy kis mennyiség is összegyűlik, a jelen lévő aktív katalizátor további reakciót indítana el és így polimerolvadék keletkezne. így tehát fontos, hogy az ágyon olyan sebességgel diffundáltassuk át a visszavezetett folyadékot, hogy a fluidizálás fennálljon. A 28 gázelosztó lemezt jó gázeloszlás elérése céljából alkalmazzuk, lehet szűrő, hornyolt lemez, perforált lemez vagy buboréksapkás lemez vagy más típusú lemez is. A lemezek elemei lehetnek rögzítve vagy mozoghatnak is (3 298 792 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás). Bármilyen típusú is a lemez, feladata, hogy a visszavezetett folyadékot úgy diffundálja az ágy alsó részének a szemcséi közé, hogy az ágy fluidizált állapotban maradjon. Feladata ezenkívül, hogy üzemen kívüli reaktor esetén a gyantarészecskéknek megfelelő helyet biztosítson. A 28 gázelosztó lemez előnyösen fémből készül és felületén lyukak vannak. A lyukak átmérője általában mintegy 1,21'Ky1 m. A lyukak az egész lemezt kitöltik, minden lyuk felett a 36 háromszögű vasidom helyezkedik el, melyeket a 28 lemezhez rögzítünk. A vasidomok feladata, hogy a folyadékáramot eloszlassák a lemez felületén, így küszöböljük ki a stagnáló szilárdanyag-zóna kialakulását Megakadályozzák ugyanakkor azt is, hogy az ágy süllyedése esetén a gyanta a lyukakon átjusson. A visszavezetett rendszerben a katalizátorral és a reakciópartnerekkel szemben inert anyag lehet jelen. A 24 hőcserélőből lefelé távozó reakciórendszerhez előnyösen aktivátort adhatunk. Az aktivátort ebben az esetben a 38 adagolóegységből a 40 vezetéken átjuttatjuk a visszavezetésre kerülő rendszerbe. A fluidizált ágyas reaktort lényegében olyan hőmérsékleten üzemeltetjük, amely alatta van a polimerrészecskék szintereződési hőmérsékletének, hogy szintereződés ne lépjen fel. A szintereződési hőmérséklet függvénye a gyanta sűrűségének. A kis sűrűségű polietiléngyanták szintereződési hőmérséklete általában alacsony, a nagy sűrűségű polietiléngyanták szintereződési hőmérséklete magasabb. így például mintegy 0,91- 0,95 g/cm3 sűrűségű etilén kopolimérek előállításánál a reakcióhőmérséklet mintegy 75-95 *C, mintegy 0,95- 0,97 g/cm3 sűrűségű etilén ko- és homopolimerek előállításánál pedig mintegy 100-115 *C. A fluidizált ágyas reaktor legfeljebb mintegy 6,89* 106 Pa nyomáson üzemelhet, poUolefingyanták előállításánál a nyomás előnyösen mintegy 7*105- 24,5* 105 Pa. Ha a megadott határon belül magasabb nyomáson dolgozunk, kedvezőbb a hőelvezetés, mivel a nyomás növekedésével nő a gáz térfogategységre eső hőkapacitása. A részlegesen vagy teljesen aktivált prekurzor keveréket és/vagy katalizátort (a továbbiakban együttesen katalizátornak nevezzük) a 42 pontnál vezetjük be az ágyba a fogyásának megfelelő sebességgel. A 42 bevezetés a 28 elosztólemez felett helyezkedik el. A katalizátort előnyösen olyan helyen vezetjük be a reaktorba, ahol a polimerrészecskék jó keverése biztosított. A fluidizált ágyas polimerizációs reaktor kielégítő működésének lényeges eleme, hogy a katalizátort az elosztólemez felett injektáljuk be. Mivel a katalizátorok nagyon aktívak, az elosztólemez alá történő injektálásuk esetén itt lépne fel polimerizáció és az az elosztólemez eltömődését okozná. Ha a katalizátort a fluidizált ágyba injektáljuk, ez elősegíti a katalizátor eloszlását az ágyban és megakadályozza a „forró helyeket” eredményező nagy katalizátor-koncentrációjú helyek kialakulását. Ha a katalizátort az ágy felett injektáljuk a reaktorba, felesleges katalizátor kerül a visszavezetett áramba, itt is megkezdődhet a polimerizáció és a vezeték eldugulása és hőcsere léphet fel. A katalizátort különböző módon injektálhatjuk a reaktorba. Előnyösen folyamatosan vezetjük be a katalizátort a reaktorba például a 3 779 712 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban leírt berendezéssel. A katalizátort előnyösen a reaktor falától a reaktor átmérője 20-40%-ának megfelelő távolságban és az ágy magassága 5-30%-ának megfelelő magasságban vezetjük be. A katalizátorral szemben inert gázt, példáufcniírogént vagy argont a katalizátornak az ágyba való bevitelére alkalmazzuk. Az ágyban keletkező polimer mennyisége függ a katalizátor beinjektálásának sebességétől és a monomer(ek)nek a visszavezetett rendszerben való koncentrációjától. A polimertermelést egyszerűen a katalizátor injektálásának sebességével szabályozzuk. Mivel a katalizátor injektálási sebességének változásával a reakciósebesség és így a reakcióhő mennyisége is változik, a reaktorba belépő visszavezetett ánm hőmérsékletét úgy csökkentjük vagy növeljük, hogy a termelődő reakcióhő ne változzon. így lényegében ál5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
