148518. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés polietilén nagynyomású előállítására

Megjelent: 1961. október 31. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 148.518. SZÁM 39. c. OSZTÁLY — LE—365. ALAPSZÁM Eljárás és berendezés polietiién nagynyomású előállítására VEB Leuna-Werke „Walter Ulbricht" cég, Leuna, NDK Feltalálók i Clausnitzer Martin oki. mérnök, Merseburg, dr. Geiseler Gerhard prof. vegyész, Leuna A bejelentés napja: 1959. november 9. NDK-beli elsőbbsége: 1959. június 30. A polietilén nagynyomású előállításánál döntő problémát jelent a reakcióhő elvezetése. Ismeretes, hogy 1 kg polietilén képződésekor kb. 900 kcal hő fejlődik. Ha ezt a hőt nem vezetjük el kielégítő mértékben, a hőmérséklet meg nem engedhető módon emelkedik, ami végül az etilén leggyakrabban robbanásszerű pufogások közben történő elbomlásához vezet; ennek során az etilén főleg korommá és hidrogénné bomlik. Ilyen módon a nyomással és oxigénadagolással befolyásolható átalakulást a hőelvezetés korlátozza. Ha a polimerizálást reaktorcsőben folyamatosan végezzük, a belső átmérőnek lehetőleg kicsinek kell lennie. Az átmérő növelésével ezzel arányosan a hűtőfelület növekszik ugyan, az áramlási sebesség viszont négyzetes arányban csökken. Ha az átmérőt" pl. megduplázzuk, az áthaladási keresztmetszet négyszeresére növekszik. Ugyanakkor az átáramlás sebessége négyszer kisebbé válik és ebből következően a hőfejlődés négyszeresére nő. Mivel a hűtőfelület azonban csak kétszeresére növekedett, a polimerizációshő elvezetése nagyobb átmérőnél kedvezőtlenebb. Ehhez járul, hogy kis áramlási sebesség mellett a polimerizátum rétegként a cső falán lerakódik, miáltal a hőátadás jelentősen romlik. Kis csőkeresztmetszetű reaktoroknak viszont a nagyipari eljárásokban, azaz nagy etilénmennyiségek beadagolása esetén igen hosszúaknak kell lenniök ahhoz, hogy a szükséges benntartózkodási időt biztosítsák. Ezzel azonban kezelésük technikailag kényelmetlenné válik és könnyen hajlamosak eltömődésekre. Az előzőekben említett nehézségek elkerülésére már javasolták, hogy etilént azonos mennyiségekben több párhuzamos elrendezésű csövön vezessenek át, mineksorán az egyenletes és folyamatos reakciólefolyás biztosítására ezeknek a csöveknek bemenetébe fojtást építettek be, melyeknek áramlási ellenállása egymásközt egyenlő, a reaktoresövekéinél azonban sokkal nagyobb (Bundespatent 1 016 934). Ez a munkamódszer a hőelvezetésben jelentős javulást eredményez ugyan, azonban még mindig számottevő hátrányai vannak. Technikailag ugyanis csak nagyon, nehezen kerülhető el az, hogy a nagynyomású polietilénnel együtt finom mechanikai alkatrészek, mint por, rozsda stb. fojtásba kerüljenek és ott lerakódásokat létesítsenek. Ezen túlmenően a hűtőköpenyes nagynyomású csöveknek és a hűtőberendezéshez szükséges hozzá- és elvezető csőcsonkok párhuzamos elrendezése körülményes berendezéseket követel. Azt találtuk, hogy a fent vázolt hátrányok kiküszöbölhetők, ha az etilén polimerizálását három egymásban elrendezett különböző nagyságú csőből kialakított gyűrűsterű reaktorban foganatosítjuk, amelyet több szegmensre -osztunk fel, minek során a fűtő- ill. hűtőközeg a külső gyűrűtéren és a hengeres középső téren át áramlik, míg a polimerizálandó gázt a közte levő és a továbbiakban röviden ,,belső gyűrű-térként" feltüntetett gyűrűtéren át vezetjük. Ennél a reaktor-kivitelnél az egyes szegmenseket célszerűen úgy kapcsoljuk össze, hogy az egyes szegmenseknek csak gázátáramolta belső gyűrűterei álljanak egymással kapcsolatban, míg minden egyes szegmensnek a fűtő- ill. hűtőközeget vezető hengeres közép-térrésze és külső gyűrű-tere végeikkel a szabadba torkollik ós egyenként, vagy csoportosan a fűtő- ill. hűtőrendszerhez van kapcsolva. Azt találtuk, hogy ez technikailag kifagástalan módon kivitelezhető, ha a szegmensek összekapcsolására olyan kapcsolóelemeket használunk, amelyeken egyrészt furat van, amely gáznak az egyik szegmens belső gyűrűteréből a következő szegmenséhez való átáramlását lehetővé teszik, és másrészt olyan furataik is vannak, amelyeken keresztül a hengeres középső térrészből érkező fű-