164125. lajstromszámú szabadalom • Eljárás javított optikai tulajdonságokkal rendelkező polietilén nagy nyomáson történő előállítására
3 164125 4 vagy az atomok közötti kötések útján létrejött származékok. Kimutatták, hogy összefüggés van a polimer átlátszósága és molekulaeloszlása között, így mennél pontosabb egy ilyen eloszlás, annál jobbak a polimer optikai tulajdonságai. 5 A szokásos csőreaktorokban előállított polimerek meglehetősen széles molekulaeloszlással rendelkeznek. Ez lényegében annak a ténynek köszönhető, hogy az előző technológiák szerint működő csőreaktorban szükség van arra, hogy a 10 reakcióelegyet olyan hőmérséklet-értékekre hűtsék, amelyeken lehetővé válik az elegy kis nyomáson, bomlás nélkül történő expanziója. Ez azonban azt eredményezi, hogy hosszú hűtőzónára van szükség, ahol a magas hőmérsékletű polimer 15 érintkezésben van az etilénnel és így telítetlen, erősen elágazó melléktermékek, valamint katalizátor-bomlástermékek keletkeznek. Ez viszont a bomlási reakciókat, láncátalakulásokat, oxidálódást, térhálósodást segíti elő. Ennek eredményeképpen 20 az előbb említett termékek keletkeznek, amelyek rontják a polimer tulajdonságait. Ráadásul e termékek némelyike nem oldódik megfelelően a monomerben, ez azt hozza magával, hogy megnövekszik a polimer lerakódása a 25 reaktor falára. Ez a lerakódás sokáig megmarad, a keverék még jobban bomlik és így az oxidált és térhálósodott polimerek mennyisége megnövekszik, ami az előbb említett zavarokhoz vezet. Ezeket a lerakódásokat mindenek előtt a 30 reaktorban mesterségesen, körülbelül minden 30 másodpercben, a késztermékig tartó szakaszon mesterségesen előidézett nyomásváltoztatással választják le. Ilyen lerakódások növekedése szükségessé teszi — a hőcsere javítása érdekében — a 35 periodikus nyomásváltozások frekvenciájának és nagyságának növelését a reaktorban, ami folyamatos termeléseséssel jár. Megállapították, hogy a polietilén minőségét a lánc egyenes vagy elágazó volta befolyásolja, így 40 az a polimer, amely tovább tartózkodik a reaktorban elágazóbb. Ennek megfelelően a csőreaktorokban egész sói: különböző molekulasúlyú és különböző elágazási fokú polimer keletkezik, ami inhomogén termék keletkezéséhez vezet. A 45 nagyon kis-molekulasúlyú termékek hajlamosak zárványok képzésére, amelyek csökkentik az olvadáspontot és amelyek különböző átlátszósággal rendelkező végtermékét eredményeznek. Ezek a kis-molekulasúlyú polimerek könnyebben is oxidá- 50 lódnak és ennek következtében a végtermék többé-kevésbé erősen színezett pontokat tartalmaz, ami rontja a termék külsejét és tulajdonságait. A nagy-molekulasúlyú, térhálósodott vagy oxidálódott polimerek másrészről növelik a termék 55 olvadáspontját, csökkentik az átlátszóságot és rontják a megmunkálásbeli tulajdonságokat. Látható, hogy a hagyományos nagynyomású eljárásokkal csőreaktorokban előállított polietilén termékek nem homogének. 60 Különböző megoldásokat javasoltak már az említett nehézségek megszüntetésére, így például a reaktorba oxidációt gátló anyagokat, antioxidánsokat, kis-molekulasúlyú gyantákat és hasonló anyagokat táplálnak be, de mindezek csupán 65 költségnövekedést okoznak, csökkentik a katalizátor hatását, növelik az anyagfelhasználást és egyéb nem kívánt hatást idéznek elő. A találmány tárgya nagynyomású eljárás jó átlátszósággal és javított fizikai tulajdonságokkal rendelkező polietilén megnövelt hozammal nyújtott csőreaktorban történő előállítására. Meglepő módon azt találtuk, hogy a végtermékkel kapcsolatos, előzőekben említett hibákat sikerül kiküszöbölni, továbbá lehetőség nyílik a hozam növelésére és a csőreaktor hosszának a csökkentésére oly módon, hogy komprimálás után friss etilént keverünk a reakcióelegyhez a reaktor reakciózónájának a végén, így azt elegendően lehűtjük és egyúttal folyamatosan polimer nélküli etilént táplálunk be egy másik komprimálás után a polimerizációs reaktorba és ily módon megakadályozzuk a polimer hosszabb ideig való tartózkodását a reaktorban. A polimerizációs iniciátorokat friss etillénnel és/vagy a polimerizációs reaktor meghatározott helyein adaguljuk. Polimerizációs iniciátorokként, mint említettük, oxigént és/vagy szerves peroxidokat, azovegyületeket és egyéb szabadgyökös aktivátorokat használunk. Az etilénen kívül más láncátvivő reagensek, így propán, bután, propilén, butén vagy komonomerek, mint vinilacetát, vinilakrilát és egyéb ilyen anyagok lehetnek jelen. A polimerizációt 50 C° és 350 C° közötti, előnyösen 100 C° és 320 C° közötti hőmérsékleten és 1000-4000 atmoszféra, előnyösen 1500-3500 atmoszféra nyomáson vitelezzük ki. A találmány szerinti eljárás könnyebben megérthető, ha azt a csatolt 2. ábrán szemléletesen is bemutatjuk, megjegyezzük azonban, hogy ez nem lehet korlátozó jellegű a találmány szerinti eljárásra. Az 1 friss etilént a 2 visszakerihgtetett etilénnel egy 3 kompresszorba visszük és a 4 vezeték útján 200-350 kg/cm2 nyomáson és 20-120 C°-os hőmérsékleten a reaktor alján levő 5 expanziós szelephez visszük, ahol az találkozik a 6 reaktorból jövő polimer és a nem reagált etilén elegyével és azt lehűti. A polimer és etilén elegyét a 7 vezeték segítségével a 8 elválasztóba visszük, amelyből az etilén eltávozik és a 9 vezetéken keresztül egy 10 hűtőbe kerül, onnan pedig egy 11 kis-molekulasúlyú polimer elválasztóba jut; az etilént ezután a 12 vezeték útján a 13 kompresszorba tápláljuk be; ez a 14 vezeték segítségével látja el a 6 reaktort, amely két szakaszra van osztva: az egyik a melegítő szakasz, amelyet (a) folyadékkal melegítünk, a másik pedig egy tényleges és valódi reakció-zóna, amelyet a (b) folyadékkal hűtünk. A polimer oldat a 15 vezetéken keresztül hagyja el a 8 nagynyomású elválasztót és a 16 szelepen történő expandáltatás után a 17 kisnyomású elválasztóba kerül, amelynek a felső részéről az az etilént elvesszük és a 18 vezetéken át a 19 hűtőbe, innen pedig a kis-molekulasúlyú polimerek elválasztására szolgáló 20 hűtőbe visszük. Innen ezt az etilént ä 2 vezeték útján az első'kompresszor-2
