DD138665B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von aethylenpolymerisatformmassen - Google Patents

Description

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VEB Leuna-Werke «'Walter Ulbricht»

LP 7842

Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von homogenen Äthylenpolymerisaten Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung homogener Äthylenpolymerisate nach dem Hochdruckverfahren und eine Vorrichtung für die Durchführung dieses Verfahrens. Die hergestellten Äthylenpolymerisate eignen sich für die Verarbeitung auf schneilaufenden Verarbeitungsmaschinen zur Herstellung hochtransparenter Peinfolien, von Kabeladerisolierung und anderer Produkte·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß die optischen Eigenschaften von Äthylenpolymerisaten für verschiedene Anwendungsgebiete nicht ausreichend sind und durch eine homogenisierende Machbehandlung der Polymeren verbessert werden müssen. Zur ITachhomogenisierung von Polyäthylengranulat werden beispielsweise Zweiwellen-* Kneter und Extruder mit einer oder zwei Schnecken mit großen Kühlflächen zur Einarbeitung möglichst viel mechanischer Energie verwendet. Dabei wird normalerweise eine spezifische

Energie von 0,2 bis 0,3 KWh/kg für die Hachhomogenisierung des Polymerisates benötigt, wozu eine zusätzliche Verarbeitungsstufe benötigt wird, die einen hohen Energiebedarf hat und hohe Investitionskosten erfordert. Weiterhin ist bekannt (Anders- Kunststoffe, Bd. 65, 1975, S. 396 bis 400), die aus der· Polymerisation kommende Polyäthylenschmelze in einem Extruder zur Verbesserung der optischen Eigenschaften des Polymerisates zu homogenisieren. Durch diese Maßnahmen werden ähnliche Verbesserungen der optischen Eigenschaften der Polymeren erreicht, wie bei der Granulatnachhomogenisierung.

Die eingearbeitete spezifische Energie bei diesem Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften durch Wegfall der Auf-Bchmelzenergie ist nur etwa halb so groß wie bei der Granula tnachhomogenisierung und beträgt 0,1 bis 0,14 KWh/kg. Das zuletzt beschriebene Verfahren der Schmelzehomogenisierung hat die Nachteile, daß der absolute Energieverbrauch immer noch hoch ist und daß ein Schmelzehomogenisierextruder wesentlich höhere Investitionen bewirkt als ein einfacher Schmelzeaustragsextruder.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, homogene Äthylenpolymerisate ohne zusätzliche Nachbehandlung und ohne zusätzlichen Energieaufwand herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, durch neue Bedingungen der PoIymerisatabscheidung sowie durch eine entsprechende Vorrichtung die Homogenität von Äthylenpolymerisaten zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von homogenen Äthylenpolymerisaten durch radikalische Polymerisation

in Hochdruckreaktoren bei Drücken zwischen 50 und 700 MPa bei Temperaturen von 323 bis 673 K und Entspannung der Reaktionsmischung in einer ersten Entspannung in einen Zwischendruckproduktabscheider auf einen Druck von 5 bis 50 MPa und in einer zweiten Entspannung auf einen Druck von 0,1 bis 1 MPa in einen Niederdruckproduktabscheider gelöst, wobei erfindungsgemäß die Entspannung aus dem Reaktor von einem Reaktionsdruck von 50 bis 700 MPa auf den Druck des Zwischendruckproduktabscheiders in zwei Stufen erfolgt, wobei in einer ersten Stufe auf einen Druck von 40 bis 250 MPa,vorzugsweise 80 bis 170 MPa, und in einer zweiten Stufe ohne vorherige Abtrennung des Polymeren auf einen Druck von 5 bis 50 MPa, vorzugsweise 10 bis 30 MPa, entspannt wird. Vorteilhafter Weise wird in der ersten Stufe der Entspannung auf einen Druck von 40 bis 250 MPa in einen Expansionsraum entspannt, in dem die Verweilzeit des entspannten Mediums

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0,1 · 10 s bis 10s, vorzugsweise 0,5 . 10 s bis 0,1s, beträgt und anschließend auf den Druck von 5 bis 50 MP entspannt.

Zur Durchführung des Verfahrens wurde eine Vorrichtung entwickelt, die erfindungsgemäß ein dem Reaktordruckregelventil (Reizventil) nachgeschaltetes Regelventil enthält, bestehend aus einem konischen Ventilsitz 1, in dem der Ventilkegel 2 mit einem Expansionsraum 3» der sich im Arbeitsbereich des Ventils unterhalb der Fläche 4 und oberhalb der Fläche 5 befindet, eintaucht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, die Reaktionsmischung mit Hilfe zweier an sich bekannter Regelventile zu entspannen, wobei das Regelventil der zweiten Stufe eine Lochplatte, bestehend aus Löchern oder Schlitzen, sein kann. Der Durchmesser der Löcher bzw. die Breite der Schlitze beträgt 0,01 bis 2 mm, vorzugsweise o,05 bis 1 mm, und die Tiefe der Löcher 10 bis 100 mm. Dabei wird die Reaktionsmischung nach der 1. Stufe der Entspannung mittels

Kühler auf eine Temperatur von 393 K bis 593 K, vorzugsweise 433 bis 503 K, gekühlt.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

In einem Höchstdruckreaktor wurde Äthylen bei 150 MPa und 553 K zu Hochdruckpolyäthylen polymerisiert. Das Reaktionsgemisch wurde durch ein erstes Regelventil am Ende des Reaktors auf 90 MPa entspannt und einem Kühler zugeführt. Dort wurde es von 553 K auf 473 K abgekühlt. Danach wurde es einem zweiten Regelventil zugeführt und durch dieses Ventil von 90 auf 30 MPa entspannt und in einen Abscheider zur Trennung des Polymerisates vom nicht umgesetzten Äthylen geleitet. Das abgetrennte Polymerisat wurde danach zur weiteren Äthylenabtrennung einem zweiten Abscheider mit einem Druck von 0,2 MPa zugeführt. Aus diesem Abscheider wurde es ausgetragen und granuliert.

Die Dichte des Polymerisates liegt bei 0,920 g/cm , der Schmelzindex beträgt 2,0 g/10 Min, Die Trübung hat einen Wert von 1»0, gemessen an einem Trübungsmeßgerät, das nach der Methode von Ploetz-Kallweit (Kunststoffe 59, 502/1969 und 52, 532/1962) die Trübung aus dem Quotient von Unscharfe und Transparenz bestimmt.

Wurde dagegen das Polymerisat, das nach den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben hergestellt wurde, nicht in zwei Stufen aus dem Reaktor entspannt, sondern gleich von dem Reaktionsdruck von 150 MPa über das erste Regelventil auf den Druck von 30 MPa entspannt und danach aus dem zweiten Abscheider mit einem Betriebsdruck von 0,2 MPa ausgetragen, so hatte die Trübung einen Wert von 1,4·

Beispiel 2

In einem Hbchstdruckreaktor wurde Äthylen bei 190 MPa und 573 K zu Hochdruckpolyäthylen polymerisiert. Das Reaktionsgemisoh wurde über das Regelventil mit einem Expansionsraum, in dem die Verweilzeit der Reaktionsmischung 60 ms beträgt, in zwei Stufen auf 25 MPa entspannt und einem Abscheider zugeführt. Das in diesem Abscheider abgetrennte Polymerisat wurde zur weiteren Äthylenabtrennung einem zweiten Abscheider mit einem Druck von 0,2 MPa zugeführt. Aus diesem Abscheider wurde es ausgetragen und granuliert. Die Dichte des Polymerisates liegt bei 0,922 g/cm , der Schmelzindex beträgt 2,0 g/10 Min. Die trübung hatte einen Wert von 0,8.

Beispiel 3

In einem Höchstdruckreaktor wurde Äthylen mit 7 Masseprozent Vinylacetat bei 220 MPa und 563 K zu Äthylen-Vinylacetatcopolymerisat umgesetzt.

Das Reaktionsgemisch wurde durch das Regelventil am Ende des Reaktors auf 90 MPa entspannt und einem Kühler zugeführt. Dort wurde es auf 473 K abgekühlt. Die Reaktionsmischung wurde dann über eine Lochplatte mit Löchern von 0,3 mm Durchmesser in einer zweiten Stufe auf 120 at entspannt und in einen Abscheider geleitet. Nach der Abtrennung des Polymerisates vom nicht umgesetzten Monomerengemisch wurde das Polymerisat einem zweiten Abscheider mit einem Druck von 0,2 MPa zur weiteren Äthylenabtrennung zugeführt. Aus diesem Abscheider wurde es ausgetragen und granuliert. Die Dichte des Polymerisates liegt bei 0,924 g/cm , der Schmelzindex beträgt 3 g/10 Min

Die Trübung hatte einen Wert von 0,2.

Claims (3)

Erfindungsanspruch

1· Verfahren zur Herstellung von homogenen Äthylenpolyraerisaten durch radikalische Polymerisation in Hochdruckreaktoren bei Drücken zwischen 50 und TOO MPa bei Temperaturen von 323 bis 673 K und Entspannung der Reaktionsmischung in einer ersten Entspannung in einen Zwischendruckproduktabscheider auf einen Druck von 5 bis 50 MPa und in einer zweiten Entspannung auf einen Druck von 0,1 bis 1 MPa in einen Mederdruckproduktabscheider, gekennzeichnet dadurch, daß die Entspannung aus dem Reaktor von einem Reaktionsdruck von 50 bis 700 MPa auf den Druck des Zwischendruckproduktabscheiders in zwei Stufen erfolgt, wobei in einer ersten Stufe auf einen Druck von 40 bis 250 MPa, vorzugsweise 80 bis 170 MPa, und in einer zweiten Stufe ohne vorherige Abtrennung des Polymeren auf einen Druck von 5 bis 50 MPa, vorzugsweise 10 bis 30 MPa, entspannt wird.

2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der ersten Stufe der Entspannung auf den Druck von 40 bis MPa in einen Expansionsraum entspannt wird, in dem die Verweilzeit des entspannten Mediums 0,1 · 10 s bis 10s,

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vorzugsweise 0,5 · Ю s bis 0,1s, beträgt und anschließend auf den Druck von 5 bis 50 MPa entspannt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Punkt 1, gekennzeichnet durch ein dem Reaktordruckregelventil (Reizventil) nachgeschaltetes Regelventil, bestehend aus einem konischen Ventilsitz (1), in dem der Ventilkegel (2) mit einem Expansionsraum (3), der sich im Arbeitsbereich des Ventils unterhalb der Fläche (4) und oberhalb der Fläche (5) befindet, eintaucht.

Hierzu gehört 1 Blatt Zeichnung