CS208750B2 - Způsob získávání ataktického polypropylenu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu získávání ataktického polypropylenu z roztoku, odpařením rozpouštědla obsaženého v tomto roztoku při získání roztaveného ataktického polypropylenu, který spočívá v tom, že se uvedený roztok vede trubkou vytápěnou na teplotu vyšší než je teplota varu rozpouštědla a teplota tání ataktického polypropylenu, ve které se udržuje rozdíl tlaku mezi přívodem a odvodem 300 až 5 000 kPa, přižemž roztok se do trubky uvádí takovou rychlostí, že rychlost toku proudu na odvodu činí 40 až 160 m/s, načež se roztavené částice ataktického polypropylenu v podstatě zbavené rozpouštědla v oddělovacím pásmu oddělují z disperze v proudu par odpařeného rozpouštědla.

Vynález se tedy týká zlepšené metody získávání ataktického polypropylenu, vedlejšího výrobku s výroby propylenového homopolymerů nebo kopolymeru propylenu a alespoň jednoho jiného alfa-olefinu (oba jsou dále .druhově pojmenovány jako polymer obsahující propylen”).

V průběhu výroby polymeru obsahujícího propylen je ataktický polypropylen získáván jako vedlejší produkt při koncentraci 1 až 1 5 % hmotnostních, vztaženo na frakci polypropylenu, které je vhodné jako požadovaný produkt. Protože produkt, polymer obsahující propylen, je nerozpustný v polymeračním rozpouštědle a nezpolymerovaném alfa-olefinu nebo nezpolymerováných alfa-olefinech použitých jako výchozí látka, zůstává na konci polymerační reakce suspendovaný v polymeračním rozpouštědla a/nebo nepolymerovaném alfa-olefinu.

Naproti tomu ataktický polypropylen je rozpustný v polymeračním rozpouštědle nebo v nezpolymerovaném alfa-olefinu na konci polymerační reakce a proto větší část vzniklého ataktického polypropylenu je rozpuštěna v polymeračním rozpouštědle a/nebo nezpolymerovaném alfa-olefinu a zbytek je smísen s produktem, polymerem obsahujícím propylen.

Avšak jakost tohoto polymeru obsahujícího propylen se zhorší, jestliže ataktický polypropylen je v něm obsažen v množství nad určitou hranicí. Proto je běžným zvykem odstraňovat jakékoli množství ataktiekého polypropylenu z produktu, polymeru obsahujícího propylen, extrakcí alfa-olefinem, použitým jako výchozí látka, polymeračním rozpouštědlem nebo extrakčním prostředkem.

Ataktický polypropylen se může používat jako lisovací hmota (pro výrobu rubové strany koberců a podobně), zahušíovadlo a pevné palivo, nebo se může tepelně rozkládat’za vzni ku topného oleje. Je žádoucí, aby při každém z těchto použití zbytkový obsah těkavých složek u ataktiekého polypropylenu nebyl větší než 5 % hmotnostních.

Jak je uvedeno shora, ataktický polypropylen se získává jako homogenní roztok v různých rozpouštědlech. Pro použití popsaná shora je proto zapotřebí získat pevný ataktický polypropylen odpařením rozpouštědla. Metoda pro získání, která se běžně již dříve používala je založena na skutečnosti, že ataktický polypropylen přechází na lepivou roztavenou formu během postupu pro jeho získání.

Ataktický polypropylenový roztok se předehřívá a dávkuje do filmové odparky s rotujícím hřídelem vybaveným stíracím nožem, kde se odpařuje rozpouštědlo, zatímco ataktický polypropylen se získává seškrabáváním jeho lepivé vrstvy ulpělé na stěnách nádoby. Avšak filmová odparka má sklon působit potíže pro mechanickou složitost její konstrukce, nehledě na to, že tato odparka je nákladná.

Kromě toho jak postupuje odpařováni rozpouštědla vzrůstá viskozita rožtoku a rozpouštědlo je možné poměrně mnohem obtížněji odpařovat. Protože odpařením se získává vysoce viskózní tavenina, zařízení musí být opatřeno mechanicky poháněnými prostředky, jako stěracími noži nebo vytlačovacími šneky neboí jinak se tavenina ukládá na stěnách nádoby a popřípadě zanáší odpařovaci zařízení.

Úkolem tohoto vynálezu je vypracování zlepšené metody získávání ataktiekého polypropylenu z homogenního roztoku ataktiekého polypropylenu.

Jiným úkolm tohoto vynálezu je vypracování zlépšené metody získávání ataktiekého póly propylenu z roztoku ve kterém je obsažen, bez zanášení odparovacího zařízení a bez vybavení mechanicky poháněnými prostředky.

Tyto a další aspekty a výhody vynálezu budou zřejmé z následujícího stručného popisu.

Pro získání ataktiekého polypropylenu.z roztoku, ve kterém je obsažen jako vedlejší produkt při výrobě polymeru obsahujícího propylen se rozpouštědlo obsažené v roztoku odpařuje, získá se roztavený ataktický polypropylen. Zlepšení této metody podle vynálezu spočívá v tom, že se roztok vede trubkou, prodlouženým tavícím pásmem s rozdílem tlaku alespoň 300 kPa mezi jeho vstupem a výstupem, tak že vypočtená rychlost toku vystupujícího proudu v místě výstupu je alespoň 40 m/s, přičemž lepivé jemné částice roztaveného ataktiekého polypropylenu v podstatě neobsahující rozpouštědlo se získávají ve formě suspenze pevné látky v plynu tvořeném odpařovaným rozpouštědlem a potom se v oddělovacím pásmu oddělí lepivé jemné částice od odpařeného rozpouštědla. Tlak na vstupu do tavícího pásma je větší než tlak na výstupu.

Při metodě podle vynálezu, kdy se homogenní ataktický polypropylenový roztok zpracuje vedením trubkou, prodlouženým tavícím pásmem, jako obvyklou trubkou s dvojitými stěnami pro odpaření rozpouštědla obsaženého v homogenním roztoku

a) rozdíl tlaku mezi vstupem a výstupem z tavícího pásma se upravuje, aby byl alespoň 300 kPa a

b) vypočtená rychlost toku vystupujícího proudu (za předpokladu, že rozpouštědlo se úplně odpařilo) na výstupu z tavícího pásma je stanovena alespoň 40 m/s.

Óčinekm odpařeného rozpouštědla ataktický polypropylen přechází na roztavené jemné částice suspendované v odpařeném rozpouštědle a opouští taviči pásmo, aniž by se nalepil na stěnu trubky.

Roztok obsahující ataktický polypropylen vznikající jako vedlejší produkt během výroby polymeru obsahujícího propylen mé jako rozpouštědlo směs ředidla pro katalyzátor k polymeraci propylenu a alespoň jednu látku vybranou ze skupiny zahrnující:

a) nepolymerovaný propylen' a alespoň jeden jiný nepolymerovaný alfa-olefin (v případě kopolymerace propylenu a alespoň jednoho jiného alfa-olefinu), jako výchozí látky,

b) směs polymeračního rozpouštědla a látky rozkládající polymerační katalyzátor a

c) extrakční prostředek pro ataktický polypropylen, jako uhlovodík a/nebo alkoholy se třemi nebo vice atomy uhlíku.

Směsí shora uvedeného rozpouštědla se mohou měnit podle typu postupu použitého při přípravě polymeru obsahujícího propylen. Při blokovém polymeračním postupu se například ataktický polypropylen rozpouští v nezpolymerované části kapalného propylenu tvořícího výchozí látku, nebo ve směsi nezpolymerovaného propylenu a nezpolymerované části alespoň jednoho kapalného alfa-olefinu, které tvoří výchozí látky.

Když se použije tak zvaného postupu s výměnou rozpouštědla, kapalný propylen nebo směs kapalného propylenu a alespoň jednoho jiného alfa-olefinu se nechá polymerovat nebo kopolymerovat a nezpolymerovaný propylen nebo směs nezpolymerovaného propylenu a alespoň jednoho jiného alfa-olefinu se odstraní. Potom se polymer obsahující propylen opět suspenduje v extrakčním prostředku, takže se v něm ataktický polypropylen rozpustí.

Vhodné extrakční prostředky zahrnují uhlovodíky, které obvykle mají teplotu bodu varu vyšší než je teplota místnosti, jako jsou hexan a heptan, alkoholy, jako jsou isopropylalkohol, i sobutylalkohol a podobně. Kromě toho když se použije polymerační postup v roztoku, polymerace se provádí v přítomnosti uhlovodíků, jako je hexan, cyklohexan nebo heptan. Ataktický polypropylen je přítomen ve formě homogenního roztoku v rozpouštědle ze shora uvedené polymerace.

U kteréhokoliv ze shora popsaných postupů je ředidlo polymeračního katalyzátoru, jako pentan, heptan, cyklohexan, petrolether, petrolej, dekalin, benzen, toluen, nebo xylen současně obsaženo v roztoku ataktického polypropylenu. V případě polymeračního postupu v roztoku je v roztoku ataktického polypropylenu také látka rozkládající polymerační katalyzátor, jako acetylaceton, isopropylalkohol, nebo isobutylalkohol.

Ataktický polypropylen se tvoři nejen během homopolymerace.propylenu, ale také během kopolymerace propylenu a alespoň jednoho jiného alfa-olefinu se 2 až 8 atomy uhlíku. Vlastnosti ataktického polypropylenu se mohou široce měnit v závislosti na typu alfa-olefinu, jako výchozí látky nebo látek, typu polymeračního katalyzátoru, polymeračního rozpouštědla a jiných polymeračních podmínkách. Jeho limitní viskozitní číslo může být v rozmezí 10 až 200 ml/g, měřeno v tetralinu při 135 °C. Zvláště v případě kopolymerace má zpracovávaný roztok vysokou viskozitu a roztavený ataktický polypropylen je velmi lepivý.

Roztok ataktického polypropylenu se kontinuálně nebo přerušovaně ve vhodných intervalech dávkuje do trubky, ve které se vyžaduje rozdíl tlaků alespoň 300 kPa, s výhodou 300 až 5 000 kPa mezi vyšším tlakem na vstupu a nižším tlakem na výstupu. Účinkem tohoto rozdílu tlaku roztok dávkovaný do přívodu trubky teče směrem k výtoku vysokou rychlostí a během toho se rozpouštědlo obsažené v roztoku odpařuje. Jestliže roztok sestává výlučně z ataktického polypropylenu a nízkovroucího rozpouštědla (jako je propan, propylen nebo butan) , které je plynné při normální teplotě a tlaku, není zapotřebí předehřívat roztok před jeho zaváděním do trubky. Když roztok obsahuje rozpouštědlo s vyšší teplotou varu, například nad 10°C, je žádoucí předehřívat roztok na teplotu vyšší, než je teplotá varu před jeho dávkováním do trubky. Přetlak na vstupu do trubky s výhodou činí 3,0 až 5 000 kPa.

Trubku s výhodou tvoří prodloužená trubice, která je z vnější strany opatřena topným pláštěm. Do trubky se zavádí dostatek tepla pro úplné odpaření rozpouětědla obsaženého v roztoku. Pokud se jako zdroje tepla použije péry, je žádoucí, aby její teplota byla 120 °C nfebo vyšší. Výhodná teplota topné páry je 140 až 300 °C. Jako zdroj tepla se však může použít jakékoli jiné parní topné prostředí. Je však nežádoucí jako zdroje tepla používat kapalného topného prostředí, protože se vyžaduje příliš dlóhé trubka pro nízký koeficient přestupu tepla filmem. Odborníci v oboru jgou schopni stanovit přesný průměr a délku trubky podle výrobní kapacity zařízení. Oběcně poměr průměru k délce je v rozmezí 1 :500 až 1 :5 000. Trubka může mít například průměr od 9,5 do 76 mm a délku od 20 do T50 metrů.

Rychlost toku roztoku na vstupu do trubky by měla být alespoň 5 m/s a s výhodou 5 až 25 m/s a rychlost toku vycházejícího proudu na výstupu by měla být alespoň 30 m/s a s výhodou 40 až 160 m/s. Účinkem střihu turbulentního toku rozpouštědla odpařovaného z roztoku ataktického propylenu a tokem při vysoké rychlosti ataktický polypropylen oddělený od rozpouštědla se dělí na jemné částice a potom disperguje a suspenduje v páře rozpouštědla.

Teplota roztoku na vstupu do trúby má být vyšší než je jeho teplota varu při tlaku na vstupu do tavícího pásma. Teplota proudu na výstupu z tavícího pásma má být vyšší než je teplota tání (asi 150 °C) ataktického polypropylenu.

Vycházející proud páry rozpouštědla obsahující roztavené jemné částice ataktického polypropylenu v něm suspendované se potom zavádí do oddělovacího pásma, kde se roztavené jemné částice ataktického polypropylenu oddělují od páry tvořené rozpouštědlem. Oddělovací pásmo obvykle tvoří cyklón nebo odstředivý sběrač prachu, například dopadového typu nebo typu s vychýlením toku. Tlak v oddělovacím pásmu je s výhodou v podstatě stejný jako tlak v trubce na výstupu tj. přetlak činí 10 až 80 kPa. Teplota v oddělovacím pásmu má být vyšší než je teplota tání ataktického polypropylenu za tlaku, který je v oddělovacím pásmu. Páry rozpouštědla se odvádějí z horní části oddělovacího pásma a vedou dó pásma k získání rozpouštědla, přičemž ataktický polypropylen v roztaveném stavu se odebírá ze dna.

Aby se zajistilo jeho hladké odebírání, oddělovací pásmo je vhodné zahřívat, jak je uvedeno shora.

Protože se teplota tání a viskozita taveniny ataktického polypropylenu mohou měnit podle typu připravovaného polymeru obsahujícího propylen, je žádoucí regulovat správné množství tepla zaváděné do tavícího pásma. Za takových podmínek se rychlost toku roztoku ataktického polypropylenu řídi tak, aby se získal ataktický polypropylen o konstantní úrovni stupně vysušení bez úpravy rozměru zařízení. Toho lze dosáhnout zabudováním přístroje řídicího tok, tvořeného kulovým ventilem, na vstupu do trubky.

Tento přístroj řídicí tok (s výhodou kulový ventil) je zvláště výhodný, protože jeho provozní charakteristiky uspokojuji při nízkých rychlostech toku, nedochází k takovým potížím,jako je zanesení ventilu v důsledku přítomnosti malého množství částic polymeru obsahujícího propylen v roztoku ataktického polypropylenu a jeho uzávěrové charakteristiky postačují, aby se zcela odstranil roztok ataktického polypropylenu z trubky, pokud je to zapotřebí.

Při provedení tohoto vynálezu rychlost toku proudu na odtbku trubky se má snížit na 1/10 až 1/2 původní hodnoty. Toho lze dosáhnout instalací difuzeru mezi výstup z trubky a oddělovací pásmo a vstřikováním malého množství kapalné vody do tohoto místa. Citlivost na teplo a latentní teplo se může použít k ochlazení vycházejícího proudu. Potom oddělovací pásmo může být konstrukčně zjednodušeno a může se zmenšit jeho velikost. To znamená, že se může použít separátor jednoduché konstrukce, jako jednoduchý cyklonový sběrač prachu nebo sběrač prachu s odraznou deskou. Množství vody vstřikované do defuzoru má být takové, aby teplota v odddělovacím pásmu neklesla pod teplotu tání ataktického polypropylenu. Mimoto stěny nádoby a odrazné desky sběrače prachu je žádoucí zahřívat na teplotu vyěší, než je teplota tání ataktického a polypropylenu, aby se tak usnadnilo jeho hladké odvádění.

Dále ještě při provedení tohoto vynálezu trubka může sestávat z první sekce tvořené prodlouženou trubici o relativně malém průměru a z druhé sekce tvořené prodlouženou trubici relativně velkého průměru, která je spojené s první sekcí v sérii. Toto uspořádání umožňuje poněkud regulovat rychlost toku vystupujícího proudu na výstupu z druhé sekce. Kromě toho když se roztok dávkuje nepřetržitě, rychlost toku roztoku se může řídit regulací množství tepla dodávaného první sekcí. Je třeba rozumět, že když se použije toto uspořádání, má se popřípadě také instalovat zařízení pro řízení toku sestávající z kulového ventilu a/nebo difuzoru. Poměr průměru prvé sekce k druhé sekci je s výhodou v rozmezí 1:1,2 až 1:3, což umožňuje rozmezí řízení toku od 100 do 50 %.

Podle návodu tohoto vynálezu se rozpouštědlo může snadno odpařovat z roztoku ataktického polypropylenu jednoduchou metodou. Kromě toho ačkoliv zařízení není vybaveno mechanickým prostředkem, jako stíracím nožem a vyilačovacím šnekem, ataktický polypropylen se neusazuje nebo neulpívá na vnitřním povrchu odpařovacího zařízení, a proto nemůže být příčinou ucpání odpařovacího zařízení. Takto získaný ataktický polypropylen má zbytkový obsah těkavých látek rovný obsahu v ůtaktickém polypropylenu získaném na obvyklé filmové odparce a je vhodný pro stejné praktické použití.

Následující příklady jsou uvedeny pouze, aby pomohly porozumět vynálezu. Odborníci v oboru mohou provést změny, aniž by se uchýlili od smyslu a rozsahu vynálezu.

Přikladl

Heptanový roztok obsahující 4,5 % hmotnostních ataktického polypropylenu vznikající jako vedlejší produkt během polymerace propylenu se předehřívá na teplotu 190 °C v pomocné nádobě udržované při přetlaku 700 kPa a nepřetržitě se z ní dávkuje do přívodu trubky.

Tlak v přívodu trubky je v podstatě roven tlaku v pomocné nádobě.

Trubku tvoři trubice s dvojitou stěnou o vnitřním průměru 16 mm a o délce 50 m a teplo áe dodává do prostoru mezi vnitřní a vnější stěnou pomocí páry o teplotě 250 °C.

K výstupu (udržuje se přetlak 50 kPa) z trubky je připojen cyklón, udržovaný v podstatě za atmosférického tlaku, a do něho se nechá proudit proud vycházející z trubky. Páry heptanu vycházejí z horní části cyklónu a ataktický polypropylen se odtahuje ze dna.

Když je výstupní ventil z pomocné nádoby plně otevřen, shora zmíněný heptanový roztok se vypouští rychlostí toku, 330 kg/h. Operace se může snadno provádět po dobu 72 hodin, aniž by došlo k potížím, jako zanesení trubky.

Za těchto podmínek vypočtená rychlost toku vystupujícího proudu na výstupu z trubky činí zhruba 86 m/s.

Ataktický polypropylen takto získaný má obsah těkavých látek (heptan) 2,5 % hmotnostních, což je z praktického hlediska uspokojující. Limitní viskozitní číslo činí 32 ml/g.

Příklad 2

Propylenový roztok obsahující 8 % hmotnostních ataktického polypropylenu vznikající jako vedlejší produkt při blokové pólymeraci propylenu se vnese do pomocné nádoby udržované při teplotě 60 °C a přetlaku 2,5 MPa a nepřetržitě se dávkuje do přívodu trubky. Trubku tvoří stejná trubice s dvojitou stěnou jako v příkladě 1 a přetlak na jejím vstupu Siní

2.5 MPa na výstupu 50 kPa.

Když rychlost toku roztoku ataktického polypropylenu činí 110 kg/h, operace hladce pokračuje při dodávání páry o teplotě 164 °C do prostoru mezi vnitřní a vnější stěnou trubky. Podobně pokud rychlost toku roztoku ataktického polypropylenu činí 680 kg/h, zpracování se může hladce provádět při zaváděni páry o teplotě 200 °C do shora uvedeného prostoru. Za těchto podmínek vypočtená rychlost toku vystupujícího proudu činí 103 m/s a 66 m/s.

V obou případech takto získaný ataktický polypropylen obsahuje 1,5 % hmotnostních těkavých látek. Limitní viskozitní číslo činí 20 ml/g.

Příklad 3

Použije se stejného vybavení, jako je uvedeno v příkladě 1. Heptanový roztok obsahující

4.5 % hmotnostních ataktického polypropylenu se ztíhřívé na teplotu 150 °C za přetlaku v pomocné nádobě udržovaném na 400 kPa nepřetržitým přidáváním dusíku. Roztok se zavádí do odpařovacího pásma, jehož vývod se udržuje za přetlaku 50 kPa. Za těchto podmínek rychlost toku má konstantní hodnotu 160 kg/h a nepozorují se jakékoli známky zanášení.

Porovnávací příklad

Použije se stejného vybavení,jako je uvedeno v příkladě 1. Heptanový roztok obsahující

4,5 % hmotnostních ataktického polypropylenu se zahřívá na teplotu 150 °C za přětlaku v pomocné nádobě udržovaném na 300 kPa. Roztok se zavádí do odpařovacího pásma, jehož vývod se udržuje při přetlaku 50 kPa. Vypočtená rychlost toku na výtoku činí 30 m/s.

Po několika minutách se pozoruje, že yychlost toku roztoku postupně klesá, dokud roztok nepřestane vůbec téci v důsledku zanesení vnitřku trubky lepivým ataktickým polymerem, který má viskózni charakter.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob získávání ataktického polypropylenu z roztoku, odpařením rozpuštědla obsaženého v tomto roztoku při získání roztaveného ataktického polypropylenu, vyznačující se tím, že se uvedený roztok vede trubkou vytápěnou na teplotu vyšší než je teplota varu rozpouštědla a teplota tání ataktického polypropylenu, ve které se Udržuje rozdíl tlaku mezi přívodem a odvodem 300 až 500 kPa, přičemž roztok se do trubky uvádí takovou ryohlostí, že rychlost toku proudu na odvodu činí 40 až ,60 m/s, načež se roztavené částice ataktického polypropylenu v podstatě zbavené rozpouštědla v oddělovacím pásmu oddělují z disperze v proudu par odpařeného rozpouštědla.
2. 2. Způsob podle bodu I,. vyznačujíoí se tím, že se roztok dávkuje do trubky přetržitě.
3. 3. Způsob podle bodu 1 , vyznačující se tím, že se roztok dávkuje do trubky kontinuálně.
4. 4. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se rychlost toku proudu na odvodu z trubky sníží na 1/10 až 1/2 původní hodnoty odpovídající použité rychlosti dávkování roztoku na přívodu tím, že se vycházející proud vede před separací částic ataktického polypropylenu zónou snižující rychlost difuzorového typu a do proudu se vstřikuje voda.
5. 5. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se trubka zahřívá párou o teplotě 120 až 300 °C.