DE1271401B - Reaktionsgefaess fuer die Polymerisation von Olefinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

BlßüCTHlK

ties deutsche«

Int. α.:

C08f

Deutsche Kl.: 39 c-25/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 71 401.1-44
17. Juli 1957
27.Juni 1968

Die Erfindung betrifft ein Reaktionsgefäß zur Verwendung bei Polymerisationsverfahren, das insbesondere Mittel zur Regelung der Temperatur während der Polymerisationsreaktion enthält.

In der Literatur sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von normalerweise festen oder halbfesten Polymeren beschrieben. So können z.B. Kohlenwasserstoffe wie Äthylen, Propylen, Isobuten, Butadien und Styrol entweder allein oder in verschiedenen Mischungsverhältnissen miteinander polymerisiert werden und ergeben feste oder halbfeste Polymere. Neuerdings richtete man besondere Aufmerksamkeit auf die Herstellung von festen Olefinpolymeren, z. B. von Polymeren des Äthylens und/oder Propylens. Die Polymerisationen werden häufig in Gegenwart fester Katalysatoren unter Verwendung eines flüssigen Lösungsmittels als Reaktionsmedium durchgeführt. Die Polymerisationsreaktionen sind exotherm, so daß eine der Schwierigkeiten, die dabei auftreten, in der Abführung der bei den Reaktionen frei werdenden Wärme besteht.

Die Erfindung betrifft ein Reaktionsgefäß für die Polymerisation von Olefinen, das einen geschlossenen Mantel mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmittel in und aus dem Inneren des Mantels aufweist, wobei eine Vielzahl von an beiden Enden offenen Rohren in Längsrichtung im mittleren Teil des Mantels angeordnet sind und im Bereich einer der Stirnseiten des Mantels eine in Abstand von den offenen Enden der Rohre liegende Anordnung zur Zuführung von monomeren! Material in die Rohre und eine Anordnung zum Einführen eines Katalysators in diesen Bereich und im Bereich der anderen Stirnseite des Mantels eine Anordnung zum Abführen der Polymerisationsprodukte und eine Anordnung, um das Kühlmittel um die Rohre zirkulieren zu lassen, angeordnet ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine erste Rohrwand im oberen Bereich des Mantels unterhalb der Anordnung zum Abführen der Polymerisationsprodukte und eine zweite Rohrwand im unteren Teil oberhalb der Anordnung zum Zuführen der Katalysatoren mit dem Mantel verbunden ist, wobei die an ihren Enden offenen Rohre, zwischen der oberen und unteren Rohrwand verlaufend, in entsprechenden Bohrungen in den Rohrwänden liegen und wobei die Vorrichtungen zum Einspritzen des monomeren Materials ein unterhalb der offenen Enden der Rohre liegendes Sammelrohr einschließen, mit dem eine Vielzahl von nach oben gerichteten Rohren verbunden ist, deren jedes bis nahe an eines der beidseitig offenen Rohre verläuft.

Reaktionsgefäß für die Polymerisation
von Olefinen

Anmelder:

Phillips Petroleum Company,

Bartlesville, OkIa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. F. Zumstein und Dr. E. Assmann,

Patentanwälte, 8000 München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:

Robert Ralph Goins, Bartlesville, OkIa.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 27. Juli 1956 (600 584)

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 in einem Fließschema eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt; das Polymerisationsverfahren ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung;

Fi g. 2 stellt, zum Teil im Schnitt, in einem Aufriß eine bevorzugte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Reaktionsgefäßes dar;

F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 der F i g. 2, und

Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 2.

Obwohl das Reaktionsgefäß nach der Erfindung im folgenden unter Bezugnahme auf die Polymerisation des Äthylens unter Verwendung von Cyclohexan als Lösungsmittel beschrieben wird, so soll sie keineswegs auf die Verwendung bei irgendeinem speziellen Polymerisationsverfahren beschränkt sein. Wie oben bereits angegeben, kann die gemäß der Erfindung ausgebildete Anlage ganz allgemein auf irgendein Polymerisationsverfahren angewandt werden, insbesondere auf ein Verfahren, bei dem ein Olefin mit einem in einem Lösungsmittel suspendierten Katalysator in Berührung gebracht wird.

Aus der Fig. 1 der Zeichnung ersieht man, daß ein geeignetes Lösungsmittel, z. B. Cyclohexan, durch die Einlaßleitung 10 in das System eingeführt wird. Eine Aufschlämmung des Katalysators in dem Lösungsmittel wird dann in das Reaktionsgefäß 13

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gepumpt. Der Katalysator kann beispielsweise ein Chromoxyd-Siliciumoxyd- Aluminiumoxyd-Katalysator sein, der durch Inprägnieren einer Zusammensetzung, die 90 Gewichtsprozent Siliciumoxyd und 10 Gewichtsprozent Aluminiumoxydgel enthält, mit Chromtrioxyd bereitet, getrocknet und in Luft erwärmt worden ist.

Zum besseren Verständnis des Aufbaues und der Arbeitsweise des Reaktionsgefäßes 13 wird dieses im folgenden an Hand der Fig. 2 der Zeichnung erläutert. Aus dieser Figur ersieht man, daß das Reaktionsgefäß 13 einen langgestreckten Mantel 14 enthält, der oben durch einen Deckel 16 und unten durch ein Verschlußglied 17 angeschlossen ist. Obwohl dieses Reaktionsgefäß in der Zeichnung in vertikaler Lage dargestellt ist, so kann es auch in anderer Weise, z. B. in horizontaler Lage angeordnet sein. Durch die Einlaßleitung, die ebenso wie in Fig. 1 mit 10 bezeichnet ist, wird eine Katalysatoraufschlämmung in den unteren Teil des Reaktionsgefäßes eingeleitet, während durch die Leitung 18, die im oberen Abschlußglied oder Deckel des Reaktionsgefäßes angeordnet ist, der Abstrom aus dem Reaktionsgefäß abgezogen wird. Ein Rohrblech oder eine Platte 19, das im unteren Teil des Reaktionsgefäßes angeordnet ist, ist an der Wand des Mantels 14 befestigt. Die Katalysatoraufschlämmung, die durch die Leitung 10 in das Reaktionsgefäß eingeführt wird, füllt im allgemeinen das Reaktionsgefäß bis etwa zur Höhe der unteren Fläche des unteren Rohrbleches. Ein ähnliches Rohrblech ist im oberen Teil des Reaktionsgefäßes unterhalb der Auslaßleitung 18 angeordnet. Das obere Rohrblech ist ebenfalls an der Wand des Mantels 14 befestigt, und die Öffnungen, die darin vorgesehen sind, liegen direkt über entsprechenden Öffnungen des unteren Rohrbleches 19. Eine Mehrzahl von offenen Rohren 21 ist innerhalb des Mantels zwischen dem oberen und dem unteren Rohrblech angeordnet, wobei die oberen Enden der Rohre in den Öffnungen des oberen Rohrbleches angeordnet sind, während die unteren Enden der Rohre in den entsprechenden Öffnungen des unteren Rohrbleches angeordnet sind. Die Rohre 21 reichen ein kurzes Stück unter die untere Fläche des unteren Rohrbleches, und sie können gewünschtenfalls auch über die obere Fläche des oberen Rohrbleches reichen. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, daß diese Rohre eben mit der unteren bzw. oberen Fläche des unteren bzw. oberen Rohrbleches enden. Fig. 3 zeigt, wie die oberen Enden der Rohre 21 im oberen Rohrblech 22 angeordnet sein können.

Das untere und obere Rohrblech ist jeweils so an den Wänden des Mantels befestigt, daß eine flüssigkeitsdichte Kammer 23 in dem Reaktionsgefäß ent- „ steht. Durch die Einlaßleitung 24 und die Auslaßleitung 26 wird ein Wärmeübertragungsmedium in der Kammer 23 um die darin angeordneten Rohre zum Umlauf gebracht. Die Einlaßleitung 24 ist kurz unter dem oberen Rohrblech und die Auslaßleitung 26 in ähnlicher Weise über dem unteren Rohrblech am Mantel angebracht. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, geeignete Temperaturregulierungsmittel zur Einstellung der Umlaufgeschwindigkeit des Kühlmediums durch diese Kammer vorzusehen. Auf diese Weise kann die Temperatur des flüssigen Materials, das durch die Rohre strömt, auf jeder gewünschten Höhe gehalten werden.

Ein Verteiler 27 mit einer Einlaßleitung 28 ist im unteren Teil des Reaktionsgefäßes angeordnet. Eine Mehrzahl von nach oben führenden Rohren 29 ist mit dem Verteiler verbunden, wobei jedes dieser Rohre in der Nähe einer unteren Öffnung eines der Rohre 21 angeordnet ist, die in den Öffnungen des unteren Rohrbleches untergebracht sind. Vorzugsweise haben die an dem Verteiler angebrachten Rohre einen kleineren Durchmesser als die zwischen den Rohrblechen verlaufenden Rohre. Obgleich die nach oben führenden Rohre in der Zeichnung so dargestellt sind, daß sie von den Öffnungen der Rohre 21 einen geringen Abstand nach unten haben, so liegt es im Rahmen der Erfindung, die Enden der Rohre 29 so anzuordnen, daß sie leicht in die Rohre 21 ragen oder mit ihren oberen Enden in der Ebene der unteren Enden der Rohre 21 münden. Zum besseren Verständnis der Ausbildung des Verteilers 27 und der Rohre 29 wird im folgenden diese Anordnung an Hand der Fig.4 beschrieben, die einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 2 darstellt. Entsprechende Teile sind hier mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in F i g. 2. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, im unteren Teil des Reaktionsgefäßes unterhalb des Verteilers 27 einen Rührer vorzusehen, so daß der Katalysator in dem Lösungsmittel in Suspension gehalten wird.

Aus den F i g. 1 und 2 ersieht man, wie ein Olefin, ζ. B. Äthylen, durch die Leitung 28 in das System eintritt und dann in den Verteiler 27 strömt. Das Äthylen strömt von dem Verteiler durch die Rohre 29 nach oben, und beim Verlassen dieser Rohre wird es in die Enden der Rohre 21 eingespritzt. Da die Katalysatoraufschlämmung den unteren Teil des Reaktionsgefäßes bis zum Boden des unteren Rohrbleches füllt, wird durch das Einspritzen des Äthylens in die Rohre 21 die Katalysatoraufschlämmung in und durch diese Rohre 21 gesaugt. Während das Äthylen und die Katalysatorauf schlämmung durch die Rohre 21 nach oben strömen, erfolgt eine Berührung zwischen Katalysator und Äthylen in den durch die Rohre gebildeten Übertragungszonen. Ein Kühlmedium tritt durch die Leitung 24 in die Kammer 23 ein, die zwischen dem oberen und unteren Rohrblech liegt. Nach seinem Umlauf durch das Reaktionsgefäß und nach dem Abkühlen der Rohre 21 auf eine gewünschte Temperatur tritt das Kühlmittel durch die Leitung 26 aus der Kammer 23 aus.

Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß die Erfindung ein neuartiges Reaktionsgefäß für Polymerisationen betrifft, das mit Mitteln zur Regelung der Temperatur während des Polymerisationsverfahrens ausgestattet ist. Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Reaktionsgefäß eine innige Berührung zwischen dem zu polymerisierenden Olefin und dem Katalysator mit Leichtigkeit erzielt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Reaktionsgefäß für die Polymerisation von Olefinen, das einen geschlossenen Mantel mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmittel in und aus dem Inneren des Mantels aufweist, wobei eine Vielzahl von an beiden Enden offenen Rohren in Längsrichtung im mittleren Teil des Mantels angeordnet sind, und im Bereich einer der Stirnseiten des Mantels eine in Abstand von den offenen Enden der Rohre liegende Anordnung zur Zuführung von mono-

   merem Material in die Rohre und eine Anordnung zum Einführen eines Katalysators in diesen Bereich und im Bereich der anderen Stirnseite des Mantels eine Anordnung zum Abführen der Polymerisationsprodukte und eine Anordnung, um das Kühlmittel um die Rohre zirkulieren zu lassen, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Rohrwand im oberen Bereich des Mantels unterhalb der Anordnung zum Abführen der Polymerisationsprodukte und eine zweite Rohrwand im unteren Teil oberhalb der Anordnung zum Zuführen der Katalysatoren mit dem Mantel verbunden ist, wobei die an ihren Enden offenen Rohre, zwischen der oberen und unteren Rohrwand verlaufend, in entsprechenden Bohrungen in den Rohrwänden liegen und wobei die Vorrichtungen zum Einspritzen des monomeren Materials ein unterhalb der offenen Enden der Rohre liegendes Sammelrohr einschließen, mit dem eine Vielzahl von nach oben gerichteten Rohren verbunden ist, deren jedes bis nahe an eines der beidseitig offenen Rohre verläuft.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschriften Nr. 2 474 592, 2 530144,
   2691647.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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