DD151071A1 - Verfahren zur druckregelung bei der kopolymerisation von aethylen - Google Patents

Abstract

Die Kopolymerisationsreaktion wird bei Druecken oberhalb 50 MPa und Temperaturen zwischen 100 Grad C u.400 Grad C in Gegenwart von Sauerstoff als Initiator durchgefuehrt.Ziel der Erfindung ist die Vermeidung einer Anreicherung des Niederdruckgassystems mit Vinylacetat o.im Phasenverhalten vergleichbaren Komonomeren infolge der Regelung des Druckes im Zwischendruckgassystem durch Gasentspannung vom Zwischendruckgassystem in das Niederdrucksystem,weil es dadurch neben Korrosionserscheinungen zum Ausfallen von fluessigem Komonomeren bei d.Kompression kommt,woraus den Kompressor gefaehrdende hydraulische Schlaege u. energetische Nachteile durch zusaetzliche Dosierung der ausfallenden Menge und deren Aufbereitung resultieren. Das Wesen der Erfindung besteht in der getrennten Frischgasverdichtung auf Zwischendruck in zwei Stroeme, wobei ein Strom aus reinem Aethylen, der andere aus Aethylen, Komonomerem,Kettenregler und Initiator besteht und die Zwischendruckregelung durch teilweises Rueckentspannen des reinen Aethylenstroms erfolgt. Die Anwendung des Verfahrens erfolgt bei der Hochdruck-Kopolymerisation des Aethylens.

Description

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3?itel der Erfindung

Verfahren zur Druckregelung bei der Kopolymerisation von Aethylen*

An\vend\ingsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckregelung bei der Kopolymerisation von Aethylen unter hohem Druck, Als Komonomere koennen z*B, Vinylazetat, oder Akrylsaeureester zum Einsats kommen*

Es wird ein Mehrzonen-Rohrreaktor verwendet. Als Initiator fiier die radikalische Polymerisation dient Sauerstoff. Die Zugabe der-.Komonomeren und des Initiators erfolgt vor der Kompression auf den Reaktionsdruck_e Die Abtrennung des gebildeten Produktes von den nichtumgesetzten Monomeren erfolgt in zwei Druckstufen (Zwischendruckstufe, Niederdruckstufe). Die Druckregelung fuer die Zwischendruckstufe erfolgt durch Gasentspannung« ·

Charakteristik der bekannten technischen Loesungen

Es ist bekannt, Aethylen mit Vinylazetat oder anderen Komonoineren unter hohem Dujrck radikalisch zu polymerisieren

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(GB-PS 497643). Die Vinylazetatkonzentration betraegt dabei ueblicherweise bis zu 50 Ma.-$* Ferner ist es bekannt, das bei der Reaktion nicht umgesetzte Gas bei einem Swischendruck von 14,7 M Pa bis 49,0HPa erneut der Kompression auf den Reaktionsdruck zuzufuehren (US-PS 2396791). Zur Regelung dieses Zwischendruckes ist es dabei ueblich, entweder die Poerdermenge des Kompressors, der das Gas auf diesen Zwischendruck verdichtet, zu regeln, oder einen Teil des unter Zwischendruck stehenden Gases am Kompressor direkt bzw. in das Niederdruckgassystem zurueck zu entspannen und von dort stufenweise und unter Einspeisung des erforderlichen Aethylens wieder auf den Zwischendruck zu komprimieren. Da in der gegenseitigen Loeslichkeit des Systems Aethylen/Vinylacetat bei Druecken unterhalb 11,1 M Pa eine Mischungsluecke vorhanden ist (A_e Lindner, G. Luft ς Untersuchungen zum Phasenverhalten von Gemischen aus Aethylen und Vinylacetat « Berichte der Bunsen-Gesellschaft, 79 (1975) 5, 414/418), kommt es jedoch bei einer solchen Rueckentspannung, insbesondere aber bei der sich anschliessenden stufenweisen Verdichtung auf den Zwischendruck, zwangslaeufig zur Ausscheidung von fluessigem Vinylacetat. Die von diesem Rueckentspannungsgas passierten Ausruestungen werden daher durch den erhoehten Vinylacetatgehalt in ihrer Zuverlaessigkeit negativ beeinflusst. Beispielsweise wird der Kompressor durch die aus dem Ausfallen fluessigen Vinylacetats resultierenden hydraulischen Schlaege gefaehrdet, Ausserdem kommt es durch geringe Konzentrationen korrosiver Medien zu Korrosionserscheinungen an den Ausruestungen. Weiterhin ist unter Verwendung eines Zweizonenreaktors bekannt (DL-PS 63 645), bei Einsatz von Sauerstoff als Initiator fuer die Reaktion das säuerstoffhaltige Gas in einem Strang auf einen Zwischendruck von 10 MPa bis 40 MPa zu verdichten, in einem von der fuer jede der beiden Reaktorzonen erforderlichen Sauerstoffkonzentration abhaengigen Verhaeltnis in zwei Teilstroeme aufzuteilen und durch Zuleitung des im Kreislauf gefuehrten Reaktionsrestgases zwei Reaktionsgaastroeme herzustellen, wodurch eine Säuerstoffzugabe unter

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vereinfachten Bedingungen bei Druecken unterhalb des Zwischendrucks moeglich und eine ausgezeichnete Reaktorregelung gewaehrleistet ist.

Diese Schaltung macht es zur Regelung dee Zwischendruckes erforderlich, einen Teil des Gases aus den Zwischendruckgassystem in das Hiederdruckgassystem zurueck zu entspannen, da eine Zwischendruckregelung ueber die Foerdermenge (z,B« Drehzahlregelung) des Kompressors, der das Gas auf den Zwischendruck komprimiert bzw» eine Rueckentspannung direkt an diesem Kompressor, wegen der damit verbundenen Schwankungen in der Initiatorkonzentration und den daraus folgenden Instabilitaeten bei der Polymerisationsreaktion nicht moeglich ist. Bei einer solchen Rueckentspannung gelangen bei der Herstellung von Kopolymerisaten des Aethylens mit Vinylacetat dann aber auch groessere Mengen Vinylacetat in das Niederdruckgassystem und es ergeben sich die bereits beschriebenen negativen Auswirkungen (Korrosionsprobleme, hydraulische Schlaege am Kompressor)* Ausserdem entstehen Nachteile energetischer Art daraus, dass dem Prozess eine um die ausgefallene Vinylacetatmenge groessere Prischvinylacetatmenge zudosiert werden muss und das im Kompressor oder anderen Ausrüstungen ausgefallene Vinylacetat v/ieder aufzubereiten ist» Ein weiterer energetischer Nachteil ist die Zufuehrung des Vinylacetats unter Reaktionsdrucke Diese Loesung ist ausserdem, durch die dazu noetigen Hochdruck-Dosierpumpen auch apparativ aufwendig und schwierig beherrschbar. Bei einer Zufuehrung des Vinylacetats unter Zwischendruck fuehrt die ungleiche Aufteilung des !Frischgasstromes, die aus Gruenden des in den Reaktionszonen in unterschiedlichen Mengen benoetigten Sauerstoffs erforderlich ist, allerdings auch zu unterschiedlichen Vinylacetatkonzentrationen in den Reaktionsgasstroemen und damit gegebenenfalls zu einer ungewuenschten Beeinflussung der Qualitaet der Endproduktes«,

Die angegebenen Nachteile gelten auch fuer Kopolymere mit anderen Komonomeren, deren Phasenverhalten dem des hier

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beispielsweise angegebenen Vinylacetat vergleichbar ist (ζ_βΒ_β Akrylsaeureester)«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es,' den Vinylacetat gehalt im ITiederdruckgassystera zu vermindern und dadurch bei der Verdichtung des Gases auf den Zwischendruck den Ausfall von Vinylacetat zu vermeiden,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckregelung bei der Kopolymerisation des Aethylens so durchzufahren, dasa der Vinylacetatgehalt im Mederdruck~Rueckgassystem ßich nicht erhoeht·

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Druckregelung bei der Kopolymerisation des Aethylens in Mehrzonenreaktoren bei Druecken oberhalb 50 MPa und Temperaturen zwischen 100⁰C und 400⁰C in Gegenwart von Kettenreglern und Sauerstoff oder/ und anderen radikalbildenden Initiatoren unter Zufuhr von in zwei oder mehr Straengen verdichtetem Reaktionsgas am Reaktoranfang und mindestens einer weiteren Stelle entlang dem Reaktor, mit Entspannung des Reaktionsgemisches auf einen Zwischendruck von 10 MPa bis 40 MPa, Abscheidung des gebildeten Polymerisates und Rueckfuehrung des Reaktionsrestgases nach Kuehlung und Reinigung bei einem Druck von 10 MPa bis 40 MPa,^! Entspannung des abgeschiedenen Polymerisates auf einen Druck z?/isohen 0,1 MPa und 1 MPa,¹ Rueckfuehrung des dabei ausge-. gasten Entspannungsgases bei einem Druck von 0,1 MPa bis 1 MPa, Kompression des Entspannungsgases auf maximal 8 MPa,' Herstellung des Erischgases,' Verdichtung des Prischgases auf den Zwischendruck von 10 MPa bis 40 MPa geloest, wobei erfindungsgemaess das Frischgas getrennt in zwei Stroemen auf den Zwischendruck verdichtet wird_s wobei ein Strom aus

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reinem Aethylen besteht,^! der zur Regelung des Druckes im Zwischendruckrueckgassystem zu einem Teil von O % bis 50 %_t vorzugsweise 5 % bis 50 %, vom Zwiscfrendruck auf maximal 8 MPa zurueckentspannt und dessen restlicher Teil dem Zwischendruckrueckgas vor dessen Aufteilung in die zwei oder mehr auf den Reaktionadruck zu verdichtenden Gasstraenge zugefuehrt wird, der andere Strom das Komonomere aus dem Entspannungsgasg die Kettenregler und den Sauerstoff enthaelt, nach Verdichtung auf den Zwischendruck in zwei oder mehrere Straenge aufgeteilt und in das gleichfalls in zwei oder mehr Straenge aufgeteilte Zwischendruckrueckgas eingeleitet·.: wird und in den einzelnen Reaktionsgasstroemen Säuerstoffkonzentrationen von 3 Ma»-ppm bis 500 Ma«-ppm, vorzugsweise 5 Ma,-ppm bis 50 Ma«-ppm,' und Komonomerenkonzentrationen bis 80 Ma_e-$ eingestellt werden«

Torteilhafterweise betraegt der Gehalt an Vinylacetat in den Heaktionsgasstroemen 0,5 bis 60 Masse-%, vorzugsweise 10 bis 50 Masse-%,

Mit Vorteil erfolgt die Zugabe des Komonomeren unter Zwischendruckbedingungen vor der Aufteilung des Zwischendruckrueckgases«

Zur Verdichtung der beiden Straenge koennen ein zweistraengiger oder zwei einstraengige Kompressoren eingesetzt werden« Um eine weitere, ueber die infolge des verminderten Vinylacetatanfalls vergroesserte Zuverlaessigkeit hinausgehende Iiaufzeitverlaengerung zu erzielen, hat es sich als guenstig erwiesen, die beiden Straenge umschaltbar anzuordnen«,

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LP 7716 Ausfuehrungsbeispiel

Das Verfahren wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Beispiels eines Zweizonenreaktors nachstehend naeher erlaeutert:

Das bei 1 eingespeiste Frischaethylen wird mit dem aus dem Zufuehrungsstrang 2 nach dem Zwischendruckkompessor 3 zur Zwischendruckregelung ueber das Regelventil 4* den Waermeuebertrager 5 und den Behaelter 6 zurueckentspannten Aethylen vereingt und in seiner Hauptmenge in dem Zufuehrungsstrang dem Zwischendruckkompressor 3 zugefuehrt_e Ein Teil des Frischbzw· Rueckentspannungsaethylens wird mit dem vom Vordruckkompressor 7 kommenden Gas im Behaelter 8 vereinigt und nach der Sauerstoff -zufuehrung 9 in den Zufuehrungsstrang 10 zum Zwischendruckkompressor 3 geleitet. Die Zufuehrungsstraenge 2 und 10 werden getrennt durch den mit zwei voneinander unabhaengigen Linien ausgefuehrten Zwischendruckkompressor 3 geleitet« Der Zufuehrungsstrang 10 wird nach der Verdichtung durch die Mengenverhaeltnissteuerung 11 in der erforderlichen Weise in zwei Gasstroeme 12 und 13 aufgeteilt. Der Zufuehrungsstrang 2 wird nach der Kompression mit dem vom Zwischendruckrueckgas-Kuehl- und Reinigungssystem 14 kommenden und mit dem durch die Vinylacetatzufuehrung 15 angereicherten Reaktionsrestgas vereinigt. Der so entstandene Gasstrom 16 wird nun derart in zwei Gasteilstroeme 17 und 18 aufgeteilt, dass nach Vereinigung der Gasstroeme 17 und 12 bzw» 18 und 13 zwei mengengleiche Reaktionsgasstroeme 19 und 20 entstehen. Den Gasstroemen 19 und 20 kann nach der Verdichtung in dem mit zwei voneinander getrennten Linien . ausgefuehrten Reaktionsdruckkompressor 21 bei Bedarf durch die Initiatorzufuehrungen 22 und 23 weiterevlnitiator zudosiert werden. Nachdem der Gasstrom 19 die erste Reaktorzone 24 durchlaufen hat_s" erfolgt die Vereinigung mit dem zweiten Gaateilstrom 20, Ueber die zweite Reaktorzone 25_f' den ersten Produktkuehler 26_s das Entspannungsventil 27 und den zweiten

m, 7 «.

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Produktkuehler 28 gelangt das Reaktionsgemisch in den Zwischendruckproduktabscheider 29· Hier wird das gebildete Polymerisat vom nicht umgesetzten Reaktionsrestgas abgetrennt. Waehrend das Reaktionsrestgas ueber das Zwischendruckrueckgas-Kuehl- und Reinigungs-System 14 wieder auf dem bereits genannten Weg zum Reaktionsdruckkompressor 21 zurueckgefuehrt wird,' gelangt das Polymerisat ueber ein Entspannungsventil 30 in den Niederdruckproduktabscheider 31· Das Polymerisat wird durch die Polymerisatabfuehrung 32 abgeleitet, waehrend das Entspannungsgas nach Durchlaufen des Mederdruckrueckgas-Kuehl- und Reinigungs-Systems 33 und nach Vereinigung mit den durch die Kettenreglerzufuehrung 34 eingespeisten Kettenreglern ueber den Behaelter 35 zum Vordurckkompressor 7 und von dort, wie ebenfalls beschrieben, zum Zwischendruckkompressor 3 gelangt*

Claims (1)

1. - β - 202578

   ι

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   Erfindungsanspruch

   1« Verfahren zur Druckregelung bei der Kopolymerisation von Aethylen in Mehrzonen-Reaktoren bei Druecken oberhalb 50 MPa und Temperaturen zwischen 100 und 400 ⁰C in Gegenwart von Kettenreglern und Sauerstoff und/oder anderen radikalbildenden Initiatoren unter Zufuhr von zwei oder mehr Straengen verdichtetem Reaktionsgas am Reaktoranfang und mindestens einer weiteren Stelle entlang dem Reaktor, mit Entspannung des Reaktionsgemisches auf einen Zwischendruck von 10 IiPa bis 40 MPa, Abscheidung des gebildeten Polymerisates und Rueckfuehrung des Reaktionsrestgases nach Kuehlung und Reinigung bei einem Druck von 10 MPa bis 40 MPa, Entspannung des abgeschiedenen Polymerisates auf einen Druck zwischen 0,1 MPa und 1 MPa, Rueckfuehrung des dabei ausgegasten Entspannungsgases bei einem Druck von 0,1MPa bis 1 MPa, Kompression des Entspannungsgases auf maximal 8 MPa, Herstellung des Frischgases, Verdichtung des Frischgases auf den Zwischendruck von 10 MPa bis 40 MPa, gekennzeichnet dadurch, dass das Frischgas getrennt in zwei Stroemen auf den Zwischendruck verdichtet wird, wobei ein "Strom aus reinem Aethylen besteht, der zur Regelung des Druckes im Zwischendruckrueckgassystem zu einem Teil von 0 % bis 50 %_t vorzugsweise 5 % bis 50 %_t vom Zwischendruck auf maximal 8 MPa zurueckentspannt und dessen restlicher Teil dem Zwischendruckrueckgas vor dessen Aufteilung in die zwei oder mehr auf den Reaktionsdruck zu verdichtenden Gasstraenge zugefuehrt wird, der andere Strom das Komonomere aus dem Entspannungsgas, die Kettenregler und den Sauerstoff enthaelt, nach Verdichtung auf den Zwischendruck in zwei oder mehrere Straenge aufgeteilt und in das gleichfalls in zwei oder mehr Straenge aufgeteilte Zwischendruckrueckgas eingeleitet wird und in den einzelnen Reaktion3gasstroemen Sauerstoffkonsentrationen von 3 Ma«-ppm bis 500 Ma*-ppnv vorzugsweise

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   5 bis 50 Ma,»-ppm und Komonomerenkonzent rat ionen bis 80 Ma»-% eingestellt werden.

   2· Verfahren zur Druckregelung bei der Kopolymerisation von Aethylen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Gehalt an Vinylacetat in den Reaktionsgasstroemen zwischen 0,5 Ma_#-% und 60 Ua»-%_t vorzugsweise zwischen 10 Ma*-% und 50 Ma.-%, liegt,

   3·' Verfahren zur Druckregelung bei der Kopolymerisation von Aethylen nach Punkti,' gekennzeichnet dadurch^' dass die Zugabe des Koinonomeren unter Zwischendruckbedingungen vor der Aufteilung des Zwischendruckrueckgases erfolgte

   Hierzu gehoert 1 Blatt Zeichnung

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