181980. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagysűrűségű etilénpolimerek előállítására
11 181980 12 fejezzük további mennyiségű aktiváló vegyület beadagolása útján. Az utólag adagolt aktiváló vegyület a részleges aktiváláshoz használt aktiváló vegyülettel azonos vagy attól eltérő lehet. A polimerizációs reaktorba a teljes aktiváláshoz szükséges aktiváló vegyületet és a részlegesen aktivált impregnált prekurzor kompozíciót előnyösen különálló tápvezetékeken juttatjuk be. A teljes aktiváláshoz használt aktiváló vegyület bepermetezhelő a reaktorba egy szénhidrogén oldószerrel, például izopentánnal, hexánnal vagy ásványolajjal alkotott oldata formájában. Ez az oldat rendszerint mintegy 2— 30 súly% aktiváló vegyületet tartalmaz. A teljes aktiváláshoz használt aktiváló vegyületet a reaktorba olyan mennyiségekben adagoljuk be, hogy a reaktorban az aktiváló vegyület és a részlegesen aktivált impregnált prekurzor kompozíció titánvegyülete közötti arány, pontosabban az összes alumíniumvegyület és a titánvegyület közötti mólarány 10—400 : 1, előnyösen mintegy 15—60 : 1 legyen. A reaktorba további aktiváló vegyületként beadagolt alumíniumvegyület tehát reakcióba lép a reaktorban levő titánvegyülettel, illetve befejezi annak aktiválását. Egy folyamatos gázfázisú eljárás — például a későbbiekben ismertetett fluidágyas eljárás — végrehajtása során a részben vagy teljesen aktivált, hordozóanyaggal felitatott prekurzor kompozíció diszkrét adagjait — adott esetben a részben aktivált prekurzor kompozíció aktiválásának befejezéséhez szükséges további aktiváló vegyület diszkrét adagjaival együtt — folyamatosan tápláljuk be a polimerizációs folyamat előrehaladtával abból a célból, hogy a polimerizáció során kimerülő katalitikusán aktív helyeket pótoljuk. A polimerizációs reakciót tehát úgy hajtjuk végre, hogy gázfázisú eljárásban — például a későbbiekben ismertetett fluidágyas eljárásban — a monomereket tartalmazó gázáramot katalizátormérgek, például nedvesség, oxigén, szén-monoxid, szén-dioxid vagy acetilén csaknem teljes távollétében a teljesen aktivált és hordozóanyaggal felitatott prekurzor kompozíció katalitikusán hatásos mennyiségével érintkeztetjük a polimerizációs reakció beindulásához szükséges hőmérsékleten és nyomáson. A találmány szerinti polimerizálási eljárás gyakorlati végrehajtására alkalmas fluidágyas reakciórendszert ábrázolunk az 1. ábrán. Áttérve az 1. ábra ismertetésére, a 10 reaktor a 12 reakciózónából és a 14 sebességcsökkentő zónából áll. A 12 reakciózónában van a növekvő polimerszemcsék, a már kialakult polimerszemcsék és — kisebb mennyiségben — a katalizátorszemcsék fluidágya, amelyet a kiindulási gázáram és a reaktoron át keringtetett gázáram formájában felhasznált polimerizálható és módosító gáz alakú komponensek folyamatos áramlása tart fenn, illetve fluidizál. A gyakorlatban is működő fluidágy fenntartása céljából az ágyon át áramló gáz áramlási sebességének meg kell haladnia a fluidizáláshoz minimálisan szükséges áramlási sebességet és előnyösen a Gmf mintegy 1,5—10-szeresének, különösen előnyösen mintegy 3—6-szorosának kell lennie. A Gmf rövidítés a fluidizáláshoz minimálisan szükséges áramlási sebességre utal. Az utóbbi meghatározását lásd Wen, C. Y. ét Yu, Y. H. „Mechanics of Fluidization” című munkájában [Chemical Engineering Progress Symposium Series, 62. kötet, 100—111. oldal (1966)]. Rendkívül lényeges, hogy a fluidágy mindig tartalmazzon szemcséket, hogy megelőzhető legyen a helyi „forró foltok" (hot spots) képződése, illetve a szemcsés katalizátornak a fluidágyból való kilépése és a reakciózónában való eloszlása. Induláskor a reakciózónába rendszerint szemcsés polimerrészecskék alapadagját tápláljuk be még a gázáram betáplálásának megindítását megelőzően. Ezek a polimerszemcsék az előállítandó polimerrel azonosak vagy attól eltérőek lehetnek. Ha eltérőek, akkor eltávolítjuk őket a reaktorból az előállítani kívánt polimer szemcséivel alkotott keverék formájában úgynevezett első termékként. Egyes esetekben az előállítani kívánt polimerszemcsékből álló fluidágy képezheti a reakció indításakor a fluidágyat. A fluidágyban felhasználásra kerülő, részben vagy teljesen aktivált impregnált prekurzor kompozíciót, azaz a tulajdonképpeni katalizátort előnyösen a 32 tartályban a tárolt anyaggal szemben kémiailag közömbös gáz, például nitrogén vagy argon párnája alatt tároljuk. A fluidizálást azáltal érjük el, hogy a keringtetett gázt nagy sebességgel vezetjük az ágyhoz, illetve az ágyon át, rendszerint a kiindulási gázelegy áramlási sebességénél mintegy ötvenszer nagyobb sebességgel. A fluidágy tulajdonképpen az ágyon áthaladó gáz mozgásának hatására szabadon örvénylő szemcsék sűrű tömege. Az ágyon bekövetkező nyomásesés egyenlő vagy valamivel nagyobb, mint az ágy tömege osztva keresztmetszeti területével. így a nyomásesés függ a reaktor geometriájától. Az úgynevezett „make-up” gázt, vagyis a reagáltatandó komponenseket tartalmazó gázt olyan arányban tápláljuk be a fluidágyba, amilyen arányban távolítjuk el a szemcsés polimerterméket a reaktorból. A make-up gáz összetételét a fluidágy fölött elhelyezett 16 gázelemző elemzési eredményei alapján határozzuk meg, illetve állítjuk be. A gázelemző megállapítja ugyanis a keringtetendő gáz összetételét és ennek az összetételnek a függvényében állítjuk be a make-up gáz összetételét úgy, hogy a reakciózónán belül a gázösszetétel lényegében állandó legyen. A fluidizálás teljessé tétele céljából a keringtetett gázt és kívánt esetben a make-up gáz egy részét a fluidágy alatti 18 ponton át vezetjük be a reaktorba. A reaktorban a 20 gázelosztó lemez van elhelyezve az említett beadagolási pont fölött az ágy fluidizálásának elősegítése céljából. A gázáramnak a fluidágyban reakcióba nem lépő része képezi a keringtetett gázt, amelyet a polimerizációs reakciózónából eltávolítunk, és előnyösen az ágy fölött elhelyezkedő 14 sebességcsökkentő zónába vezetünk. Az utóbbiból a gázáram által elragadott szemcsék viszsza tudnak esni a fluidágyba. A szemcsék elválasztását és a fluidágyba való visszajuttatását elősegíthetjük a 22 ciklonnal is, amely képezheti a sebességcsökkentő zóna egy részét vagy pedig a reaktoron kívül lehet elhelyezve (miként ezt például az 1. ábrán ábrázoltuk). Kívánt esetben a keringtetett gázt a 24 szűrőn át vezethetjük, amely úgy van kialakítva, hogy nagy gázáramlási sebességeknél is képes kisméretű szemcséket eltávolítani és így megakadályozni azt, hogy por érintkezzék hőcserélők munkafelületeivel és kompresszor lapátozatával. A keringtetett gázt ezután a 25 kompresszorral komprimáljuk és a 26 hőcserélőbe vezetjük, ahol leadja a reakcióhőt, mielőtt visszatérne a fluidágyba. Ha a reakcióhőt folyamatosan eltávolítjuk, akkor a fluidágy felső részén nem észlelhető figyelemreméltó hőfokgradiens. Az ágy alsó vagy fenékrészén hőfokgradiens fog kiala5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
