CA1119750A - Procede pour purifier les gaz de recirculation de particules condensees de polymere - Google Patents
Procede pour purifier les gaz de recirculation de particules condensees de polymereInfo
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Abstract
Procédé pour éliminer les bas polymères des gaz de recirculation des installations effectuant la polymérisation ou la copolymérisation de l'éthylène sous une pression de 300 à 2500 bars et à une température de 130 à 350.degree.C, installations dans lesquelles le mélange de monomère et de polymère sortant du réacteur est détendu dans un séparateur fonctionnant sous pression de 50 à 500 bars. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que l'on fait passer ces gaz, à une température supérieure d'au moins 20.degree.C à la température de fusion des bas polymères, dans au moins un cyclone standard avec une vitesse d'entrée comprise entre 1 et 10 m/s, on refroidit ces gaz jusqu'à une température inférieure à la température de fusion des bas polymères, et on fait passer ces gaz dans au moins un cyclone chauffé avec une vitesse d'entrée comprise entre 2 et 20 m/s.
Description
La présente invention concerne un procédé pour éliminer les bas polymères des gaz de recirculation des installations de polymérisation de l'éthylène sous haute pression et haute température.
La polymérisation et la copolymérisation de l'éthylène sous une pression de 300 à 2500 bars et à une température de 130C à 350C sont des réactions connues. Dans ces installa~
tions, le mélange de monorn~re(s) gazeu~ non polymérisé(s) et de polymère-liquide sortant du réacteur est tout d'abord détendu dans un séparateur fonctionnant sous une pression de S0 à 500 bars. Lesdits monomères gazeux, non polymérisés seront appelés, dans la suite du te~te, les gaz de recircula-tion; après le séparateur, ces gaz sont refroidis jusqu'à une température de l'ordre de 20 à 60C, puis renvoyés à un compresseurr L'efficacité du séparateur n'étant pas parfaite, les gaz de recixculation contiennent du polymère soit sous forme de particules condensées ~solides ou liquides), soit sous forme de produits dissous dans lesdits gaz.
Le polymère présent dans les gaz de recirculation sous forme de particules condensées peut provenir:
- soit d'un entraînement vésiculaire du polymère se trouvant dans le séparateur, - soit d'une précipita~ion des polymères initialement dissous, au fur et à mesure de la diminution de leur solubilité
dans les gaz de recirculation lors de l'abaissement progressif de la température et de la pression de ces gaz. En général, les polymères présents dans les gaz de recirculation sont des produits de bas poids moléculaire, dénommés bas polymères ou graisses.
Les particules condensées de polymère présentes dans les gas de recirculation peuvent etre des particules liquides ou solides suivant la température du gaz de recircula-r~
tion b l'endroit considéré. ~n général, dans les installa-tions qui font la synthèse du polyéthylène haute densité, les particules condensées sont liquides Lorsque les gaz qui les contiennent sont ~ une température supérieure ~ 90C environ, dans les installations qui font la synthèse du polyéthylène basse densité, les particules condensées sont généralement liquides lorsque les gaz ~ui les contiennent sont ~ une tempé-rature supérieure à 60~C environ.
Il est bien connu dans cette technique de polymérisa-tion sous haute pression ~ue l'accumulation progressive de baspolymères dans les conduits de recirculation de yaz provoque le bouchage de ceux-ci, empêche le fonctionnement normal du compxesseur et entraîne intermittement d'importants frais d'entretien de l'installation. La présente invention a donc pour objet un procédé pour débarrasser les gaz de recircula-tion des polymères qu'ils contiennent sous forme de particules condensées.
Le procédé selon l'invention consiste à ~aire passer les gaz de recirculation, à une température supérieure d'au moins 20C à la température de fusion des bas polymères qui y sont contenus, dans au moins un cyclone standard avec une vitesse.d'entrée comprise entre 1 et 10 rn/s puis à refroidir ces gaz jusqu'~ une température inférieure à la température de fusion des bas polymères qui y sont encore contenus et à
les faire passer dans au moins un cyclone chauffé avec une vitesse d'entrée comprise entre 2 et 20 m/s.
L'emploi des cyclones pour effectuer la séparation de particules condensées contenues dans un yaz est bien connu et leur efficacité est excellente pour les particules condensées ayant un diamètre supérieur ou égal à 10 ,u la présente inven-tion porte donc sur le nombre et la position des cyclones sur le parcours du gaz de recirculation, ainsi que sur leurs ~: - 2 -conditions de fonctionnement qui sont particulières a la nature du gaz et des particules.
Les cyclones pour séparer les bas polymères fondus utilisés dans l'invention sont généralement situes à l'inté-rieur d'un récipient résistant à la pression. Dans ces condi-tions, les parois du cyclone n'auront pas à subir des diffé-rences de pression élevees; on pourra donc modeler aisément un tel cyclone pour qu~il soit aussi proche que possible des cyclones standards définis dans Perry's Chemical Engineers lQ Handbook (4e Edition, 1963), pages 20-68, en particulier, on pourra utiliser une tubulure d'amenée des gaz de forme rectan-gulaire qui correspond à un rendement optimal pour de tels cyclones.
Les cyclones utilisés dans l'invention pour séparer des bas polymères solides son~ au contraire généralement à l'air libre du fait même que leurs parois doivent pouvoir être ré-chauffées, si bien qu'un tel cyclone aura des parois pou~ant résister à des pressions très élevées (de 50 à 500 bars par exemple). Dans ces conditions, il n'est pas toujours possible d'usiner Utl cyclone répondant aux normes connues et on pourra être conduit à utiliser un cyclone forgé sur lequel l'enveloppe de chauffage pourra etre montée selon la technique du brevet ouest-allemand 2.64~.613. Dans un tel cas, la tubulure d'amenée des gaz devra, pour des raisons de construction, être de forme circulaire.
Pour améliorer l'efficacité de la séparation, il est généralement souhaitable, selon la présente invention, d'utiliser plusieurs cyclones successifs de l'une et/ou l'autre des deux catégories précitées, ces cyclones pouvant être séparés par des réfrigérants~ Cette solution présente cependant l'inconvénient d'augmenter de manière importante à la fois le volume total du dispositif de séparation et le . ~ - 3 -coût de l'investissement. C'eLst pourquoi, selon un nouvel aspect de l'invention, on propose d'associer aux cyclones d'autres moyens de séparation de coût et d'encombrement réduit 5 .
Selon cette variante perfectionnée, le procédé selon l'invention consiste, après le passage des gaz de recircula-tion dans un cyclone standard et avant leur refroidissement, ~ faire passer les gaz de recirculation à travers un dévésicu-leur capable de coalescer les particules liquides de dimension inferieure ou égale à 5,u.
Par dévésiculeur on entend une paroi ou un ensemble de parois poreuses à orifices très fins dont le diamètre est proche de l'amplitude moyenne de diffusion pendant la traversée de l'orifice. Un tel dispositif assure une excellente coales~
cence en fabriquant des particules plus grosses qu'il est aisé de piéger ensuite au moyen d'un cyclone.
De préférence,les devésiculeurs utilisés dans l'inven-tion sont constitués d'acier inoxydable ayant une porosité
comprise entre 0,2 et 1,0 et se présentent soit sous la forme d'un matériau fritté, soit sous la orme d'un matériau textile tel que voile ou feutre. De plus, comme cela a été suggéré
plus haut, il peut être particulièrement avantageux de faire passer les gaz de recirculation, avant leur refroidissement, à travers une association constituée en série par un cyclone, un dévésiculeur et un cyclone.
Enfin, un dernier aspect de l'invention réside dans la contribution du procédé aux efforts de lutte contre la pollution et d'économies d'énergies qui est apportée par le recyclage des bas polymères éliminés des gaz de recirculation.
Il était habituel en effet jusqu'à présent de collec-ter ces bas polymères dans des récipients et de les considérer comme des déchets non valorisables dont il fallait se débarrasser soit par dispersion dans la nature, soit par combustion, bien que ces produits soient de mauvais combustibles.
Une variante du procédé selon l'invention consiste donc à collecter les bas polymères issus d'au moins un cyclone dans au moins un décanteur puis à les injecter dans un circuit de polymère de l'installation à une pression inférieure à
celle du séparateur. Par circuit de polymère on entend un conduit dans lequel ci~cule soit un mélange de polymère et de monomère non polymérisé soit du polymère fondu quasiment pur~
Par exemple, lorsque le procëdé de polymérisation comporte l'injection de monomère en amont du séparateur à une pression inférieure à celle du séparateur comme dans le brevet fran~cais
La polymérisation et la copolymérisation de l'éthylène sous une pression de 300 à 2500 bars et à une température de 130C à 350C sont des réactions connues. Dans ces installa~
tions, le mélange de monorn~re(s) gazeu~ non polymérisé(s) et de polymère-liquide sortant du réacteur est tout d'abord détendu dans un séparateur fonctionnant sous une pression de S0 à 500 bars. Lesdits monomères gazeux, non polymérisés seront appelés, dans la suite du te~te, les gaz de recircula-tion; après le séparateur, ces gaz sont refroidis jusqu'à une température de l'ordre de 20 à 60C, puis renvoyés à un compresseurr L'efficacité du séparateur n'étant pas parfaite, les gaz de recixculation contiennent du polymère soit sous forme de particules condensées ~solides ou liquides), soit sous forme de produits dissous dans lesdits gaz.
Le polymère présent dans les gaz de recirculation sous forme de particules condensées peut provenir:
- soit d'un entraînement vésiculaire du polymère se trouvant dans le séparateur, - soit d'une précipita~ion des polymères initialement dissous, au fur et à mesure de la diminution de leur solubilité
dans les gaz de recirculation lors de l'abaissement progressif de la température et de la pression de ces gaz. En général, les polymères présents dans les gaz de recirculation sont des produits de bas poids moléculaire, dénommés bas polymères ou graisses.
Les particules condensées de polymère présentes dans les gas de recirculation peuvent etre des particules liquides ou solides suivant la température du gaz de recircula-r~
tion b l'endroit considéré. ~n général, dans les installa-tions qui font la synthèse du polyéthylène haute densité, les particules condensées sont liquides Lorsque les gaz qui les contiennent sont ~ une température supérieure ~ 90C environ, dans les installations qui font la synthèse du polyéthylène basse densité, les particules condensées sont généralement liquides lorsque les gaz ~ui les contiennent sont ~ une tempé-rature supérieure à 60~C environ.
Il est bien connu dans cette technique de polymérisa-tion sous haute pression ~ue l'accumulation progressive de baspolymères dans les conduits de recirculation de yaz provoque le bouchage de ceux-ci, empêche le fonctionnement normal du compxesseur et entraîne intermittement d'importants frais d'entretien de l'installation. La présente invention a donc pour objet un procédé pour débarrasser les gaz de recircula-tion des polymères qu'ils contiennent sous forme de particules condensées.
Le procédé selon l'invention consiste à ~aire passer les gaz de recirculation, à une température supérieure d'au moins 20C à la température de fusion des bas polymères qui y sont contenus, dans au moins un cyclone standard avec une vitesse.d'entrée comprise entre 1 et 10 rn/s puis à refroidir ces gaz jusqu'~ une température inférieure à la température de fusion des bas polymères qui y sont encore contenus et à
les faire passer dans au moins un cyclone chauffé avec une vitesse d'entrée comprise entre 2 et 20 m/s.
L'emploi des cyclones pour effectuer la séparation de particules condensées contenues dans un yaz est bien connu et leur efficacité est excellente pour les particules condensées ayant un diamètre supérieur ou égal à 10 ,u la présente inven-tion porte donc sur le nombre et la position des cyclones sur le parcours du gaz de recirculation, ainsi que sur leurs ~: - 2 -conditions de fonctionnement qui sont particulières a la nature du gaz et des particules.
Les cyclones pour séparer les bas polymères fondus utilisés dans l'invention sont généralement situes à l'inté-rieur d'un récipient résistant à la pression. Dans ces condi-tions, les parois du cyclone n'auront pas à subir des diffé-rences de pression élevees; on pourra donc modeler aisément un tel cyclone pour qu~il soit aussi proche que possible des cyclones standards définis dans Perry's Chemical Engineers lQ Handbook (4e Edition, 1963), pages 20-68, en particulier, on pourra utiliser une tubulure d'amenée des gaz de forme rectan-gulaire qui correspond à un rendement optimal pour de tels cyclones.
Les cyclones utilisés dans l'invention pour séparer des bas polymères solides son~ au contraire généralement à l'air libre du fait même que leurs parois doivent pouvoir être ré-chauffées, si bien qu'un tel cyclone aura des parois pou~ant résister à des pressions très élevées (de 50 à 500 bars par exemple). Dans ces conditions, il n'est pas toujours possible d'usiner Utl cyclone répondant aux normes connues et on pourra être conduit à utiliser un cyclone forgé sur lequel l'enveloppe de chauffage pourra etre montée selon la technique du brevet ouest-allemand 2.64~.613. Dans un tel cas, la tubulure d'amenée des gaz devra, pour des raisons de construction, être de forme circulaire.
Pour améliorer l'efficacité de la séparation, il est généralement souhaitable, selon la présente invention, d'utiliser plusieurs cyclones successifs de l'une et/ou l'autre des deux catégories précitées, ces cyclones pouvant être séparés par des réfrigérants~ Cette solution présente cependant l'inconvénient d'augmenter de manière importante à la fois le volume total du dispositif de séparation et le . ~ - 3 -coût de l'investissement. C'eLst pourquoi, selon un nouvel aspect de l'invention, on propose d'associer aux cyclones d'autres moyens de séparation de coût et d'encombrement réduit 5 .
Selon cette variante perfectionnée, le procédé selon l'invention consiste, après le passage des gaz de recircula-tion dans un cyclone standard et avant leur refroidissement, ~ faire passer les gaz de recirculation à travers un dévésicu-leur capable de coalescer les particules liquides de dimension inferieure ou égale à 5,u.
Par dévésiculeur on entend une paroi ou un ensemble de parois poreuses à orifices très fins dont le diamètre est proche de l'amplitude moyenne de diffusion pendant la traversée de l'orifice. Un tel dispositif assure une excellente coales~
cence en fabriquant des particules plus grosses qu'il est aisé de piéger ensuite au moyen d'un cyclone.
De préférence,les devésiculeurs utilisés dans l'inven-tion sont constitués d'acier inoxydable ayant une porosité
comprise entre 0,2 et 1,0 et se présentent soit sous la forme d'un matériau fritté, soit sous la orme d'un matériau textile tel que voile ou feutre. De plus, comme cela a été suggéré
plus haut, il peut être particulièrement avantageux de faire passer les gaz de recirculation, avant leur refroidissement, à travers une association constituée en série par un cyclone, un dévésiculeur et un cyclone.
Enfin, un dernier aspect de l'invention réside dans la contribution du procédé aux efforts de lutte contre la pollution et d'économies d'énergies qui est apportée par le recyclage des bas polymères éliminés des gaz de recirculation.
Il était habituel en effet jusqu'à présent de collec-ter ces bas polymères dans des récipients et de les considérer comme des déchets non valorisables dont il fallait se débarrasser soit par dispersion dans la nature, soit par combustion, bien que ces produits soient de mauvais combustibles.
Une variante du procédé selon l'invention consiste donc à collecter les bas polymères issus d'au moins un cyclone dans au moins un décanteur puis à les injecter dans un circuit de polymère de l'installation à une pression inférieure à
celle du séparateur. Par circuit de polymère on entend un conduit dans lequel ci~cule soit un mélange de polymère et de monomère non polymérisé soit du polymère fondu quasiment pur~
Par exemple, lorsque le procëdé de polymérisation comporte l'injection de monomère en amont du séparateur à une pression inférieure à celle du séparateur comme dans le brevet fran~cais
2.313.399, il pourra être avantageux d'injecter les bas poly mères séparés des ~az de recirculatlon en même temps que ledit monomère et au moyen du même in~ecteur. Selon un autre exemple, il est également possible et avanta~eux de détendre ces bas polymères après les avoir collectés à la sortie du cyclone, puis de les injecter dans le polymère fondu issu de la trémie à basse pression tl à 20 bars) que l'on trouve dans toute installation cle polymérisation haute pression de l'éthylène en aval du séparateur. On a constaté dans les deux cas que ce recyclage des bas polymères ne nuit pas au bon fonctionne-ment de l'installation, ni à la qualité du polyéthylène produit.
La présente invention est aussi applicable à la i~ copplymérisation de l'éthylène avec les ~oléfines telles que propylène, butène~l, hexène-l. Lorsqu'on emploie un catalyseur capable de produire des radicaux libres, l'invention es-t applicable ~ la copolymérisation de l'ethylène avec des comono-mères polaires tels que l'oxyde de carbone, l'anhydride maléi-que, les esters vinyliques~ Lorsqu'on emploie un catalyseurrenfermant un composé d'un métal de transition, l'invention est applicable à la terpolymérisation de l'éthylène avec uIle ~l9~
~-oléfine telle que le propène et avec une diol.éfine non conjugée.
De manière parfaitement connue, on pourra aussi trouver d.ans le mélange réactionnel un ou plusieurs agents de transfert de chaîne, tels que par exemple l'hydrogène, pour régler et con-trôler les caractéristiques du polymère. Le mélange réactionnel pourra encore comporter un diluant inerte;
lorsque le catalyseur renferme un composé d'un métal de transition, il pourra s'agir d'un hydrocarbuxe tel que propane ou butane à raison de 1 à 20% en poids par rapport au mélange gazeux.
Ainsi, dans l'exposé précédent de l'invention et de ses aspects particuliers, on doit entendre par gaz de courant d'éthylène renfermant éventuellement un ou plusieurs comonomères e~/ou un ou plusieurs agents de transfert et/ou un ou plusieurs diluants inertes. Par catalyseur capable de produire des radicaux libres, on doit entendre l'oxygène, les peroxydes et les peresters. Par catalyseur renfermant un composé d'un metal de transition, on doit entendre un système catalytique comprenant (a) un activa-teur tel qu'un trialkylaluminium, un halogénodialkylalumini.um ou un alkylsiloxalane et (b) un composé halogéné d'un métal de transition des groupes IV A à
VI A éventuellement fixé sur un support. Parmi ces composés, on peut citer comrne les plus usuels les complexes jt -allylique ou benzylique du chrome, du zirconium et du titane, ainsi que le-trichlorure de titane éventuellernent syncristallisé avec le chlorure d'aluminium, les composés de formule (TiCla) (M C12)y (AlC13)z (RMgCl)b dans laquelle 2.~a ~3, O.~Z~ 3, 0~= b ~ 1 et R est un radical. hydrocarboné, et les produits obtenus par réaction entre un dérivé halogéné de métal de transition et un composé de formule C12_n Mg(OR)n dans laquelle n = 1 ou 2 et R est un radicaL hydrocarboné. Les catalyseurs ~: - 6 -sont de préférence employés sous forme de solutions dans un diluant inerte ou bien sous forme de dispersion.
. Le procédé de l'invention est mis en oeuvre de façon continue, la polymérisation pouvant etre ef-fectués dans un réacteur autoclave agité ou bien dans un réacteur tutulaire ce derniex type de réacteur est en effet constitué de zones successives délimitées par des points d'alimentation en monom~re et en catalyseur, comme` par exemple dans le brevet est-allemand 53.387.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples non limitatifs suivants et des desslns ci-joints, dans lesquels-- la figure 1 représente de façon schématique une installation de fabrication de copolymère éthylène-acétate de vinyle telle ~u'utilisée dans l'exemple 1, - la figure 2 représente de fa~con schématique une installation de fabrication de copolymère éthylène-acétate de vinyle telle qu'utilisée dans l'exemple 2, et la figure 3 représente de fa~con schématique une installation de fabrlcation de polyéthylène telle qu'utilisée dans l'exemple 6a EXEMPLE 1 (comparatif) - On considère une installation (schématisée sur la :~-figure 1) de ~abrication de copolymère éthyLène-acétat.e de vinyle par copolymérisati.on dans un réacteur sous haute pression, ~ haute température et en présence d'un initiateur radicalaireO
A la sortie du réacteur, le mélange est envoyé dans un sépara-teur 1 dont la pression est de 250 barsa Les gaz sortant de ce séparateur subissent un premier refroidissement jusqu'à une température d'environ 190C; ils sont alors envoyés ~vec une vitesse d'entrée de 2,25 m/s dans un cyclone standard 2, monté
sur un décanteur 3, les gaz sont ensuite refroidis jusqu'a une température de 20C au moyen d'un réfrigérant 4 puis s ~ 7 ;'SID , envoyés dans un second décanteur 5 puis dans le filtre d'aspira-tion 6 du compresseur. En ~onctionnement continu régulier de l'installation, pour 1 tonne de copolymère produit, on récupère en 3, en 5 et en 6 les quantités de graisses indiquées dans le tableau I ci-apres. On constate de plus que le ~iltre 6 se bouche facilemen-t et doit donc être nettoyé fréquer~ment.
EXEMæLE 2 ~ n considère,une installation de copolymérisation d'éthylène et d'acétate de vinyle dont le réacteur et le sépara-teur fonctionnent dans les conditions de l'exemple 1. Danscette installation (schématisée sur la figure 2~, les gaz de recirculation, après avoir travexsé le cyclone 2 monté sur le décanteur 3 et avoir été refroidis jusqu'à 20C, sont envoyés avec une vitesse d'entrée de 2,25 m/s dans un cyclone 7 monté sur le décanteur 5 puis, comrne précédemment, dans le filtre 6. En fonctionnement continu régulier de l'installa-tion, pour une tonne de copolymère produit, on récupère en 3, en 5 et en 6 les quantités de ~raisses indiquées dans le ta~leau I ci-après. Les bouchages du -filtre 6 sont nettement moi~s fréquents clue dans l'exemple 1.
On considère une installation de copolymérisation d'éthylène et d'acétate de vinyle identique ~ celle de l'exemple 2 a l'exception du fait que le cyclone 2 est monté non pas sur, mais dans, le décanteur 3. Toutes les conditions de fonctionne-ment sont é~ales par ailleurs. En fonctionnement continu ré~ulier de l'installation, Pour 1 tonne de copolymère produit, on récupere en 3, en 5 et en 6 les quantités de graisses indiquées dans le tableau I ci-après.
EXEMPLE_~
On considère une installation de copolymérisation d'éthylène et d'acétate de vinyle iden-tique à celle de l'exemple J;- 8 -
La présente invention est aussi applicable à la i~ copplymérisation de l'éthylène avec les ~oléfines telles que propylène, butène~l, hexène-l. Lorsqu'on emploie un catalyseur capable de produire des radicaux libres, l'invention es-t applicable ~ la copolymérisation de l'ethylène avec des comono-mères polaires tels que l'oxyde de carbone, l'anhydride maléi-que, les esters vinyliques~ Lorsqu'on emploie un catalyseurrenfermant un composé d'un métal de transition, l'invention est applicable à la terpolymérisation de l'éthylène avec uIle ~l9~
~-oléfine telle que le propène et avec une diol.éfine non conjugée.
De manière parfaitement connue, on pourra aussi trouver d.ans le mélange réactionnel un ou plusieurs agents de transfert de chaîne, tels que par exemple l'hydrogène, pour régler et con-trôler les caractéristiques du polymère. Le mélange réactionnel pourra encore comporter un diluant inerte;
lorsque le catalyseur renferme un composé d'un métal de transition, il pourra s'agir d'un hydrocarbuxe tel que propane ou butane à raison de 1 à 20% en poids par rapport au mélange gazeux.
Ainsi, dans l'exposé précédent de l'invention et de ses aspects particuliers, on doit entendre par gaz de courant d'éthylène renfermant éventuellement un ou plusieurs comonomères e~/ou un ou plusieurs agents de transfert et/ou un ou plusieurs diluants inertes. Par catalyseur capable de produire des radicaux libres, on doit entendre l'oxygène, les peroxydes et les peresters. Par catalyseur renfermant un composé d'un metal de transition, on doit entendre un système catalytique comprenant (a) un activa-teur tel qu'un trialkylaluminium, un halogénodialkylalumini.um ou un alkylsiloxalane et (b) un composé halogéné d'un métal de transition des groupes IV A à
VI A éventuellement fixé sur un support. Parmi ces composés, on peut citer comrne les plus usuels les complexes jt -allylique ou benzylique du chrome, du zirconium et du titane, ainsi que le-trichlorure de titane éventuellernent syncristallisé avec le chlorure d'aluminium, les composés de formule (TiCla) (M C12)y (AlC13)z (RMgCl)b dans laquelle 2.~a ~3, O.~Z~ 3, 0~= b ~ 1 et R est un radical. hydrocarboné, et les produits obtenus par réaction entre un dérivé halogéné de métal de transition et un composé de formule C12_n Mg(OR)n dans laquelle n = 1 ou 2 et R est un radicaL hydrocarboné. Les catalyseurs ~: - 6 -sont de préférence employés sous forme de solutions dans un diluant inerte ou bien sous forme de dispersion.
. Le procédé de l'invention est mis en oeuvre de façon continue, la polymérisation pouvant etre ef-fectués dans un réacteur autoclave agité ou bien dans un réacteur tutulaire ce derniex type de réacteur est en effet constitué de zones successives délimitées par des points d'alimentation en monom~re et en catalyseur, comme` par exemple dans le brevet est-allemand 53.387.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples non limitatifs suivants et des desslns ci-joints, dans lesquels-- la figure 1 représente de façon schématique une installation de fabrication de copolymère éthylène-acétate de vinyle telle ~u'utilisée dans l'exemple 1, - la figure 2 représente de fa~con schématique une installation de fabrication de copolymère éthylène-acétate de vinyle telle qu'utilisée dans l'exemple 2, et la figure 3 représente de fa~con schématique une installation de fabrlcation de polyéthylène telle qu'utilisée dans l'exemple 6a EXEMPLE 1 (comparatif) - On considère une installation (schématisée sur la :~-figure 1) de ~abrication de copolymère éthyLène-acétat.e de vinyle par copolymérisati.on dans un réacteur sous haute pression, ~ haute température et en présence d'un initiateur radicalaireO
A la sortie du réacteur, le mélange est envoyé dans un sépara-teur 1 dont la pression est de 250 barsa Les gaz sortant de ce séparateur subissent un premier refroidissement jusqu'à une température d'environ 190C; ils sont alors envoyés ~vec une vitesse d'entrée de 2,25 m/s dans un cyclone standard 2, monté
sur un décanteur 3, les gaz sont ensuite refroidis jusqu'a une température de 20C au moyen d'un réfrigérant 4 puis s ~ 7 ;'SID , envoyés dans un second décanteur 5 puis dans le filtre d'aspira-tion 6 du compresseur. En ~onctionnement continu régulier de l'installation, pour 1 tonne de copolymère produit, on récupère en 3, en 5 et en 6 les quantités de graisses indiquées dans le tableau I ci-apres. On constate de plus que le ~iltre 6 se bouche facilemen-t et doit donc être nettoyé fréquer~ment.
EXEMæLE 2 ~ n considère,une installation de copolymérisation d'éthylène et d'acétate de vinyle dont le réacteur et le sépara-teur fonctionnent dans les conditions de l'exemple 1. Danscette installation (schématisée sur la figure 2~, les gaz de recirculation, après avoir travexsé le cyclone 2 monté sur le décanteur 3 et avoir été refroidis jusqu'à 20C, sont envoyés avec une vitesse d'entrée de 2,25 m/s dans un cyclone 7 monté sur le décanteur 5 puis, comrne précédemment, dans le filtre 6. En fonctionnement continu régulier de l'installa-tion, pour une tonne de copolymère produit, on récupère en 3, en 5 et en 6 les quantités de ~raisses indiquées dans le ta~leau I ci-après. Les bouchages du -filtre 6 sont nettement moi~s fréquents clue dans l'exemple 1.
On considère une installation de copolymérisation d'éthylène et d'acétate de vinyle identique ~ celle de l'exemple 2 a l'exception du fait que le cyclone 2 est monté non pas sur, mais dans, le décanteur 3. Toutes les conditions de fonctionne-ment sont é~ales par ailleurs. En fonctionnement continu ré~ulier de l'installation, Pour 1 tonne de copolymère produit, on récupere en 3, en 5 et en 6 les quantités de graisses indiquées dans le tableau I ci-après.
EXEMPLE_~
On considère une installation de copolymérisation d'éthylène et d'acétate de vinyle iden-tique à celle de l'exemple J;- 8 -
3 à l'exception du fait que le cyclone 7 est chauffé au moyén d'une enceinte de controle de température. En fonctionnement continu réyulier de l'installation, pour 1 tonne de copolymère produit, on récupère en 3, en S et en 6 les quantités de graisses indiquées dans le tableau I ci-après. Les bouchages du filtre 6 disparaissent alors totalement~
EXEM_LE 5 (comparatif) On considère ~aintenant une installation de fabrica-tion de polyéthylène haute densité par polymérisation de l'éthy-lène dans un reacteur sous haute pression et à haute température au moyen d'un catalyseur de type Ziegler (selon, par exemple, la technique du hrevet franc,ais 2~202n897) ~ installation schéma-tisée sur la figure 1 à i'exception du fait qu'elle ne comprend pas de cyclone 2, c'est-à-dire que les gaz de recirculation provenant du séparateur 1 (pression : 250 bars) traversent directement le décanteur 3 avant d'être refroidis de 190C
à 20C~
En fonctionnement continu régulier de cette installa-tion, on récupère~en 5 et en 6, pour 1 tonne de polyéthylène produit, des quantités de graisses qui sont exprimées dans le tableau II ci-après relativement à la quan-tité de graisses récupérée en 3; cette quantité, à laquelle on donne donc arbitrairement la valeur 1, jouera également le role d'unité
pour les exemples 6 à 8. On observe un bouchage fréquent du filtre 6, qu'il est donc nécessaire de nettoyer.
On considère une installation de fabrication de polyéthylène haute densité (schématisée sur la figure 3) dont le réacteur et le séparateur fonctionnent dans les conditions 30 de l'exemple 5. Les gaz de recirculation, à la température de 190C, passent d'abord dans un premier cyclone standard 8 avec une vitesse d'ent.rée de 5 m/s, puis à travers un dévésiculeur g _ 9, puis ~ travers un second cyclone standard 10 identique au premier. Le dévésiculeur 9 est constitué de deux concen-triques en acier inoxydable ~ritté de porosité 0,33, la cartouche intérieure assure la coalescence des microparticules, la cartouche extérieure assure le drainage de la précédente.
L'ensernble en série du cyclone 3, du dévésiculeur 9 et du cyclone 10 est monté ~ l'intérieur du décanteur 3. Comme dans les exemples précédents, les gaz de recirculation déj~ partielle-ment purifiés des bas polymères qu'ils contenaient .son-t refroidis jusqu'à 20C en traversant le réfrigérant 4. Les gaz sont ensuite envoyés dans le cyclone chauffé 11, monté sur le décanteur 5, avec une vitesse d'entrée de 12 m/s puis vers le filtre 6. En fonctionnement continu régulier de l'ins-talLation, on récupère en 3, en 5 et en 6 les quantités relatives de bas polymères qui sont indiquées dans le tableau II ci-après.
Ce système de purification des gaz peut fonctionner pendant plusieurs mois sans qu'on soit oblige de nettoyer aucun de ses éléments, il permet donc des économies substantielles de frais d'entretien.
. EXEMPLE 7 On considère une installation de fabrication de poly-éthylène haute densité identique à celle schématisée sur la figure 3 à l'exception du fait qu'on supprime le second cyc:lone standard 10, c'est~-dire que les gaz passent directement du dévésiculeur 9 vers le réfrigérant 4. Toutes les conditions de fonctionnement sont égales par ailleurs à celles de l'exemple ~. En marche continue régulière de l'installation, on récupère en 3, en 5 et en 6 les quantités relatives de bas polymères qui sont indiquées dans le tàbleau II ci-après~
On considère une insl:allation de fabrication de polyé-thylène haute densité identique à celle schématisée sur la figure 3 à liexception du fait que l'on supprime le second cyclone standard 10 et le dévésiculeur 9, c'est-~-dire que les gaz passent directement du cyclone standard 8 au réfri-gérant 4. Toutes les conditions de fonctionnement sont égales par ailleurs à celles de l'exemple 6. En marche continue régulière de l'installation, on récupère en 3, en 5 et en 6 les quantités relatives de bas polymères qui sont indiquées dans le tableau II ci-après.
TABLE~U I
10 ~
Décanteur 31,30 kg 1,60 kg 1,30 kg 1,20 kg Décanteur 50,05 kg 0,20 kg 0,30 kg 1,20 kg -.:-~
Filtre 6~ 0,30 kg 0,30 kg 0,01 kg .
TABLEAU II
_ . _ _ Exemple 5 6 7 ~
Décanteur 3 1,00 kg 3,20 kg 3,00 kg 2,50 kg Décanteur 5 0,50 kg 0,70 kg 0,30 kg 1,00 kg Filtre 6 0,50 kg 0,20 kg 0,20 kg 0,05 kg .
EXEM_LE 5 (comparatif) On considère ~aintenant une installation de fabrica-tion de polyéthylène haute densité par polymérisation de l'éthy-lène dans un reacteur sous haute pression et à haute température au moyen d'un catalyseur de type Ziegler (selon, par exemple, la technique du hrevet franc,ais 2~202n897) ~ installation schéma-tisée sur la figure 1 à i'exception du fait qu'elle ne comprend pas de cyclone 2, c'est-à-dire que les gaz de recirculation provenant du séparateur 1 (pression : 250 bars) traversent directement le décanteur 3 avant d'être refroidis de 190C
à 20C~
En fonctionnement continu régulier de cette installa-tion, on récupère~en 5 et en 6, pour 1 tonne de polyéthylène produit, des quantités de graisses qui sont exprimées dans le tableau II ci-après relativement à la quan-tité de graisses récupérée en 3; cette quantité, à laquelle on donne donc arbitrairement la valeur 1, jouera également le role d'unité
pour les exemples 6 à 8. On observe un bouchage fréquent du filtre 6, qu'il est donc nécessaire de nettoyer.
On considère une installation de fabrication de polyéthylène haute densité (schématisée sur la figure 3) dont le réacteur et le séparateur fonctionnent dans les conditions 30 de l'exemple 5. Les gaz de recirculation, à la température de 190C, passent d'abord dans un premier cyclone standard 8 avec une vitesse d'ent.rée de 5 m/s, puis à travers un dévésiculeur g _ 9, puis ~ travers un second cyclone standard 10 identique au premier. Le dévésiculeur 9 est constitué de deux concen-triques en acier inoxydable ~ritté de porosité 0,33, la cartouche intérieure assure la coalescence des microparticules, la cartouche extérieure assure le drainage de la précédente.
L'ensernble en série du cyclone 3, du dévésiculeur 9 et du cyclone 10 est monté ~ l'intérieur du décanteur 3. Comme dans les exemples précédents, les gaz de recirculation déj~ partielle-ment purifiés des bas polymères qu'ils contenaient .son-t refroidis jusqu'à 20C en traversant le réfrigérant 4. Les gaz sont ensuite envoyés dans le cyclone chauffé 11, monté sur le décanteur 5, avec une vitesse d'entrée de 12 m/s puis vers le filtre 6. En fonctionnement continu régulier de l'ins-talLation, on récupère en 3, en 5 et en 6 les quantités relatives de bas polymères qui sont indiquées dans le tableau II ci-après.
Ce système de purification des gaz peut fonctionner pendant plusieurs mois sans qu'on soit oblige de nettoyer aucun de ses éléments, il permet donc des économies substantielles de frais d'entretien.
. EXEMPLE 7 On considère une installation de fabrication de poly-éthylène haute densité identique à celle schématisée sur la figure 3 à l'exception du fait qu'on supprime le second cyc:lone standard 10, c'est~-dire que les gaz passent directement du dévésiculeur 9 vers le réfrigérant 4. Toutes les conditions de fonctionnement sont égales par ailleurs à celles de l'exemple ~. En marche continue régulière de l'installation, on récupère en 3, en 5 et en 6 les quantités relatives de bas polymères qui sont indiquées dans le tàbleau II ci-après~
On considère une insl:allation de fabrication de polyé-thylène haute densité identique à celle schématisée sur la figure 3 à liexception du fait que l'on supprime le second cyclone standard 10 et le dévésiculeur 9, c'est-~-dire que les gaz passent directement du cyclone standard 8 au réfri-gérant 4. Toutes les conditions de fonctionnement sont égales par ailleurs à celles de l'exemple 6. En marche continue régulière de l'installation, on récupère en 3, en 5 et en 6 les quantités relatives de bas polymères qui sont indiquées dans le tableau II ci-après.
TABLE~U I
10 ~
Décanteur 31,30 kg 1,60 kg 1,30 kg 1,20 kg Décanteur 50,05 kg 0,20 kg 0,30 kg 1,20 kg -.:-~
Filtre 6~ 0,30 kg 0,30 kg 0,01 kg .
TABLEAU II
_ . _ _ Exemple 5 6 7 ~
Décanteur 3 1,00 kg 3,20 kg 3,00 kg 2,50 kg Décanteur 5 0,50 kg 0,70 kg 0,30 kg 1,00 kg Filtre 6 0,50 kg 0,20 kg 0,20 kg 0,05 kg .
Claims (7)
1. Procédé pour éliminer les bas polymères des gaz de recirculation des installations effectuant la polymérisation ou la copolymérisation de l'éthylène sous une pression de 300 à 2500 bars et à une température de 130 à 350°C, installations, dans lesquelles le mélange de monomère et de polymère sortant du réacteur est détendu dans un séparateur fonctionnant sous pression de 50 à 500 bars, caractérisé en ce que l'on fait passer ces gaz, à une température supérieure d'au moins 20°C
à la température de fusion des bas polymères, dans au moins un cyclone standard avec une vitesse d'entrée comprise entre 1 et 10 m/s, on refroidit ces gaz jusqu'à une température inférieure à la température de fusion des bas polymères, et on fait passer ces gaz dans au moins un cyclone chauffé avec une vitesse d'entrée comprise entre 2 et 20 m/s.
à la température de fusion des bas polymères, dans au moins un cyclone standard avec une vitesse d'entrée comprise entre 1 et 10 m/s, on refroidit ces gaz jusqu'à une température inférieure à la température de fusion des bas polymères, et on fait passer ces gaz dans au moins un cyclone chauffé avec une vitesse d'entrée comprise entre 2 et 20 m/s.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cyclones standards sont disposés à l'intérieur d'un récipient résistant à la pression des gaz de recirculation.
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caracté-risé en ce que les cyclones chauffés sont conçus de façon à
résister à une pression de 50 à 500 bars.
résister à une pression de 50 à 500 bars.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'après le passage des gaz de recirculation dans un cyclone standard, et avant leur refroidissement, on fait passer ces gaz à travers un dévésiculeur capable de coalescer les particules liquides de bas polymères ayant une dimension inférieure ou égale à 5 µ.
en ce qu'après le passage des gaz de recirculation dans un cyclone standard, et avant leur refroidissement, on fait passer ces gaz à travers un dévésiculeur capable de coalescer les particules liquides de bas polymères ayant une dimension inférieure ou égale à 5 µ.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé
en ce que, après le passage des gaz de recirculation à travers un dévésiculeur et avant leur refroidissement, on fait passer les gaz de recirculation dans un cyclone standard avec une vitesse d'entrée de 1 à 10 m/s.
en ce que, après le passage des gaz de recirculation à travers un dévésiculeur et avant leur refroidissement, on fait passer les gaz de recirculation dans un cyclone standard avec une vitesse d'entrée de 1 à 10 m/s.
6. Procédé selon les revendications 4 ou 5 caracté-risé en ce que le dévésiculeur capable de coalescer les parti-cules liquides de bas polymères ayant une dimension inférieure ou égale à 5 µ est constitué en acier inoxydable ayant une porosité comprise entre 0,2 et 1,0.
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé
en ce que les bas polymères séparés des gaz de recirculation dans les cyclones standards et/ou les dévésiculeurs et/ou les cyclones chauffés sont collectés dans au moins un décanteur et sont injectés dans un circuit de polymère de l'installation à une pression inférieure à celle du séparateur.
en ce que les bas polymères séparés des gaz de recirculation dans les cyclones standards et/ou les dévésiculeurs et/ou les cyclones chauffés sont collectés dans au moins un décanteur et sont injectés dans un circuit de polymère de l'installation à une pression inférieure à celle du séparateur.
Applications Claiming Priority (2)
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