DE1445229C - Verfahren zum Befreien des bei der Hochdruckpolymensation von Äthylen in Gegenwart von Losungsmitteln entstehen den Polyäthylens und des Niederdruckkreis gases von Losungsmitteln - Google Patents

Description

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Bekanntlich wird die Hochdruckpolymerisation des Hochdruckabscheider in den Niederdruckabscheider, Äthylens bei Drücken zwischen 500 und 4000 atü und so schlägt sich das im entspannten Äthylen enthaltene Temperaturen zwischen 150 und 400° C durchgeführt. Lösungsmittel wegen des Rückgangs seiner Löslich-AIs Katalysatoren werden dabei Sauerstoff oder sauer- keit auf dem Polyäthylen nieder, wird mit diesem aus stoffabgebende und radikalbildende Stoffe einzeln 5 dem Niederdruckabscheider ausgetragen und muß oder zusammen verwendet. Einige dieser Stoffe werden später mühsam entfernt werden,
in Lösungsmitteln gelöst und dem Reaktionsgas züge- Eine weitere Störung kann dadurch auftreten, daß

setzt. Das bei einem Umsatz von 10 bis 20 Gewichts- gasförmiges Äthylen zusammen mit dem Polyäthylen prozent, bezogen auf den Einsatz, entstehende Poly- aus dem Hochdruckabscheider in den Niederdruckäthylen wird zusammen mit dem nicht umgesetzten io abscheider ausgetragen wird. Wollte man das Nieder-Äthylen durch ein Entspannungsventil in einen Ab- druckkreisgas von dem Lösungsmittel befreien, so scheider entspannt, wo es sich z. B. bei einem Druck müßte man eine sehr starke Kühlung auf z. B. —30 von 250 atü abscheidet. Der größte Teil des nicht um- bis —50°C vornehmen, da die üblichen Lösungsmittel, gesetzten Äthylens wird von 250 atü auf den Reak- wie Benzol oder Cyclohexan, einen hohen Dampfdruck tionsdruck komprimiert und erneut der Reaktionszone 15 besitzen. Für diese Kühlung würde man eine verzugeführt. Ein kleinerer Teil, nämlich etwa 50 Ge- hältnismäßig große und aufwendige Anlage benötigen, wichtsprozent, bezogen auf das Polymere, wird als Es wurde nun gefunden, daß man das bei der Hoch-

Transportgas zusammen mit den Polymeren in einen druckpolymerisation des Äthylens in Gegenwart von drucklosen Abscheider entspannt. Nach Abtrennen Lösungsmitteln entstehende Polyäthylen und das Niedes Polymerisats wird das drucklose Äthylen erneut 20 derdruckkreisgasvon Lösungsmitteln unter Anwendung auf Reaktionsdruck komprimiert und der Reaktion eines Verfahrens befreien kann, bei dem das Polyäthylen zugeführt. in einem Hochdruckabscheider bei einem Druck von

In dem beschriebenen Reaktionssystem reichert über 150 atü aus dem Reaktionsgemisch abgeschieden sich das zum Einbringen der Katalysatoren im gelösten und in einen Niederdruckabscheider entspannt wird, Zustand benötigte Lösungsmittel im Hochdruckkreis 25 aus welchem das mitgeführte restliche Äthylen zusamauf eine von Kreisgasmenge und eingepumpter Lö- men mit dem Lösungsmittel über einen Gaskühler in sungsmittelmenge abhängige Konzentration an. Im einen Abscheider geführt wird, während das im Hoch-Reaktionssystem begünstigt dieses Lösungsmittel das druckabscheider zusammen mit dem Hauptanteil des Fließen des entstandenen Polyäthylens. Beim Ent- Lösungsmittels abgeschiedene Äthylen in einem Vorspannen des Polyäthylens aus dem Hochdruckab- 30 kühler gekühlt wird. Erfindungsgemäß wird hierzu das scheider in den drucklosen Abscheider führt das Trans- Polyäthylen aus dem Hochdruckabscheider unter Einportgas aber eine entsprechende Lösungsmittelmenge haltung eines im Hochdruckabscheider zurückbleimit sich. Ein Teil dieser Lösungsmittelmenge wird mit benden Restes an Polyäthylen in den Niederdruckabdem Polyäthylen ausgetragen und muß aus diesem scheider entspannt und das aus dem Niederdruckabentfernt werden, während ein anderer Teil entweder 35 scheider abgeführte restliche Äthylen in einem Abin den zum Kompressor führenden Rohrleitungen oder scheider vom Lösungsmittel weitgehend befreit und aber im Kompressor selbst ausgeschieden wird. Dabei drucklos mit dem restlichen Lösungsmittel im Gegenkann das im Kompressor ausgeschiedene Lösungs- strom einem Wärmetauscher zugeführt, während das mittel schwere Schaden hervorrufen. Äthylen aus dem Hochdruckabscheidermitdem Haupt-

Bekannt ist das Abtrennen der bei der Hochdruck- 40 anteil des Lösungsmittels hinter dem Vorkühler zum polymerisation des Äthylens entstehenden niedrig- Teil entspannt in einem Tieftemperaturabscheider vom molekularen Nebenprodukte sowie der mit dem Kreis- Lösungsmittel getrennt und als Niederdruckkreisgas gas mitgerissenen Teile hochmolekularen Polyäthylens über den genannten Wärmetauscher und einen weiteren aus dem Hochdruckkreisgas bei der Entspannung des Wärmetauscher zu dem Vorkompressor zurückgeführt, Reaktionsgemisches in einen bei Drücken zwischen 45 zum Teil in einem Nachkühler weiter gekühlt und dem 50 bis 500 at betriebenen Hochdruckabscheider. Die Nachkompressor zugeleitet wird.
Abtrennung wird durch stufenweises Kühlen des Hierzu wird die aus dem Niederdruckabscheider

Hochdruckkreisgases auf Temperaturen zwischen 200 entspannte Gasmenge zuerst mit Kühlwasser auf etwa und —20°C erreicht. Die übrigen niedrigmolekularen 30⁰C abgekühlt und danach in einem Wärmetauscher Anteile, die mit dem Polymerisat bzw. mit dem rest- 50 mit den Gasen nachgekühlt, die aus dem Hochdruckablichen nicht umgesetzten Gas aus dem Hochdruckaö- scheider kamen und vorgekühlt und entspannt wurden, scheider in einen Niederdruckabscheider entspannt Die Gasmenge wird dann mit den entspannten Gasen werden, können danach aus dem Gasstrom, der aus vor deren Eintritt in den Abscheider vereinigt. Dadurch dem Niederdruckabscheider abströmt, gleichfalls durch wird das gesamte vereinigte Niederdruckkreisgas einKühlung auf eine Temperatur bis —20⁰C entfernt 55 mal bis auf eine Temperatur von —30 bis -5O⁰C werden. Nachteilig hierbei ist das Verbleiben eines abgekühlt und dadurch in genügendem Maße von Teiles des Lösungsmittels im Kreisgas sowie im Poly- Lösungsmittel befreit. Es durchfließt nun nach Vermerisat. Lösungsmittel sind bekanntlich in kompri- lassen des Abscheiders den Wärmetauscher, wird von miertem Äthylen oberhalb des kritischen Druckes von dem +30⁰C warmen, vom Niederdrückabscheider 50 at stark löslich, und zwar um so mehr, je höher der 60 kommenden Gas aufgewärmt und kann ohne Schwie-Druck ist. Auch bei niedrigen Temperaturen, z. B. bei rigkeiten nach Abzweigen einer Menge reinen Abgases .-20⁰C, ist die Löslichkeit in Äthylen unter hohem dem Vorverdichter zugeführt werden.
Druck noch hoch. Aus wirtschaftlichen Gründen Die Erfindung zeigt damit einen Weg, wie man das

—- gemäß dem realen Verhalten des Äthylens — wird Polyäthylen und das Niederdruckkreisgas frei von der Druck im Hochdruckkreisgas üblicherweise ober- 65 störendem Gehalt an Lösungsmitteln aus dem druckhalb von 100 aiii, vorzugsweise bei 250 bis 300 atü, losen Abscheider austragen kann,
gehalten. Entspannt man nun das Polyäthylen zu- Um eine weitgehende Trennung herbeizuführen,

summen mit einer großen Äthylenmcnge aus dem wird vor dem Entspannen des Teilgasstromes im Hoch-

druckkreisgas eine solche Temperatur eingestellt, daß auf der Niederdruckseite des Entspannungsventils das Gas eine Temperatur von unterhalb O⁰C, aber oberhalb des Verflüssigungspunktes des Äthylens erreicht

Das beim Entspannen des Polyäthylens aus dem Hochdruckabscheider in den Niederdruckabscheider frei werdende Äthylen wird mit dem aus dem Hochdruckkreis direkt entspannten Äthylenstrom vereinigt.

Das beim Entspannen des Polyäthylens aus dem Hochdruckabscheider in den Niederdruckabscheider frei werdende Äthylen wird nach Vorkühlung mit Wasser vor der Vereinigung mit dem aus dem Hochdruckkreis direkt entspannten Äthylen ineinem Wärmetauscher im Gegenstrom mit dem direktentspannten Äthylen vorgekühlt. ■

Das Verfahren nach der Erfindung sei beispielsweise an Hand der Schemazeichnung beschrieben.

Frischäthylen wird aus einem Gasometer 1 durch die Leitung 2 zu einem Vorkompressor 3 geführt und auf den Druck des Hochdruckkreisgases, ζ. Β. 250 atü, komprimiert. Von hier strömt das Gas über die Leitung 4 zum Nachkompressor 5, wo es auf Reaktionsdruck komprimiert wird. Über die Leitung 6 wird das Gas nun der Reaktionszone 7 zugeführt und hier, nach Zusatz des im Lösungsmittel gelösten Katalysators durch die Leitung 31, polymerisiert. Das aus Polyäthylen, nicht umgesetztem Äthylen und Lösungsmittel bestehende Reaktionsgemisch wird über die Leitung 8 und ein Entspannungsventil 9 in einen Hochdruckabscheider 10 entspannt. Hier scheidet sich das Polymerisat am Boden ab, während das nicht umgesetzte Äthylen mit dem darin enthaltenen Lösungsmittel als Hochdruckkreisgas durch die Leitung 15 zu einem Vorkühler 16 geführt wird. Nach dem Verlassen des Vorkühlers 16 wird das Hochdruckkreisgas zum Teil in einem Nachkühler 21 auf etwa 30⁰C abgekühlt und danach durch die Leitung 22 zur Leitung 4 geführt, in der es mit dem Frischäthylen vermischt zum Nachkompressor 5 gelangt, über die Leitung 6 wird das Hochdruckkreisgas nach der Kornpression erneut zur Umsetzung in die Reaktionszone 7 geführt.

Der andere Teil des Hochdruckkreisgases wird nach dem Durchgang durch den Vorkühler 16 über eine Leitung 17 einem Regelventil 18 zugeführt und hier weitgehend entspannt. Über die Leitung 27 gelangt das Gasgemisch in einen Tieftemperaturabscheider 19. Hier scheiden sich die im Gas enthaltenen Lösungsmittelanteile ab und werden durch das Ventil 20 abgeblasen.

Zweckmäßig kühlt man vor der Entspannung durch das Regelventil 18 das aus dem Vorkühler 16 kommende Gas auf eine solche Temperatur, daß es nach der Entspannung in der Leitung 27 bzw. in dem Tieftemperaturabscheider 19 eine Temperatur von z. B. —50 bis —30°C annimmt. Diese Temperatur ist so niedrig, gehalten, daß einerseits die abgeschiedenen Lösungsmittelanteile gerade noch in flüssiger oder schneeartiger Form durch das Regelventil abgeblasen werden können, daß andererseits aber das entspannte Äthylen sich noch nicht verflüssigt. Bei einer solchen Temperatur bleibt in dem Äthylen so wenig Lösungsmittel zurück, daß in den nachfolgenden Leitungen und den Kompressoren keine störenden Abscheidungen mehr auftreten.

Das im Hochdruckabscheider 10 abgeschiedene, etwa 180 bis 200°C heiße Polyäthylen wird über die Leitung 11 und ein Entspannungsventil 12 in einen drucklosen Abscheider 13 entspannt. Dabei wird im Hochdruckabscheider 10 stets ein bestimmter Stand an geschmolzenem Polyäthylen eingehalten und dadurch ein Durchbruch des Hochdruckkreisgases mit dem in ihm enthaltenen Lösungsmittel in den Abscheider 13 verhindert. Das Polyäthylen transportiert jedoch beim Durchgang durch das Entspannungsventil 12 Äthylen, das bei 250 atü noch im Polyäthylen gelöst ist, und zwar etwa 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, in den drucklosen Abscheider 13. Im drucklosen Abscheider 13 wird diese Gasmenge aus dem Polyäthylen frei und strömt mit etwa 15O⁰C durch die Leitung 32 ab; das abströmende Gas reißt die Reste des Lösungsmittels, die mit dem Polyäthylen in den drucklosen Abscheider 13 gelangt sind, mit sich, so daß das Polyäthylen ohne störende Lösungsmittel durch das Ventil 14 ausgetragen werden kann. Das drucklose, noch Lösungsmittel enthaltende Restgas wird in einem Kühler 23 mit Wasser auf etwa 3O⁰C gekühlt. In einem Abscheider 24 wird die beim Kühlen aus dem Gas abgeschiedene Lösungsmittelmenge gesammelt und durch ein Ventil 25 ausgeschleust. Nach Verlassen dss Abscheiders 24 wird das Gas in einem Wärmetauscher 26 im Gegenstrom von dem Gas, welches den Tief temperaturabscheider 19 verlassen hat, auf niedrige Temperatur abgekühlt und in der Leitung 27 mit dem durch das Regelventil 18 entspannten Gas vereinigt.

Auf diese Weise wird das drucklose Gas in genügendem Maße abgekühlt und vom Lösungsmittel befreit. Die vereinigten Gasströme verlassen den Tieftemperaturabscheider 19 durch die Leitung 33, durchströmen den Wärmetauscher 26, in dem sie einen Teil der Wärme des vom Abscheider 24 kommenden Gases übernehmen, und werden in einem weiteren Wärmetauscher 28 auf etwa 20⁰C erwärmt. Danach gelangen sie nach Abnahme einer bestimmten Abgasmenge 29 über die Leitung 2 zum Vorkompressor 3 und über die Leitung 4 zum Nachkompressor 5. Unter Reaktionsdruck werden sie der Reaktionszone 7 wieder zugeführt.

Zweckmäßig wird zum Erwärmen des Gases im Wärmetauscher 28 das Wasser verwendet, welches zuvor beim Kühlen der-verschiedenen Gasströme in den Kühlern 16, 21 und 23 erwärmt wurde.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Befreien des bei der Hochdruckpolymerisation des Äthylens in Gegenwart von Lösungsmitteln entstehenden Polyäthylens und des Niederdruckkreisgases von Lösungsmitteln, bei dem das Polyäthylen in einem Hochdruckabscheider bei einem Druck von über 150 atü aus dem Reaktionsgemisch abgeschieden und in einen Niederdruckabscheider entspannt wird, aus welchem das mitgeführte restliche Äthylen zusammen mit dem Lösungsmittel über einen Gaskühler in einen Abscheider geführt wird, während das im Hochdruckabscheider zusammen mit dem Hauptanteil des Lösungsmittels abgeschiedene Äthylen in einem Vorkühler gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylen aus dem Hochdruckabscheider unter Einhaltung eines im Hochdruckabscheider zurückbleibenden Restes an Polyäthylen in den Niederdruckabscheider entspannt wird, das aus dem Niederdruckabscheider abgeführte restliche Äthylen in dem Abscheider vom

Lösungsmittel weitgehend befreit und drucklos mit dem restlichen Lösungsmittel im Gegenstrom einem Wärmetauscher zugeführt wird, während das Äthylen aus dem Hochdruckabscheider mit dem Hauptanteil des Lösungsmittels hinter dem Vorkühler zum Teil entspannt in einem Tieftemperaturabscheider vom Lösungsmittel getrennt und als Niederdruckkreisgas über den genannten Wärmetauscher und einen weiteren Wärmetauscher zu dem Vorkompressor zurückgeführt, zum Teil in einem Nachkühler weiter gekühlt und dem Nachkompressor zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Entspannen des Teilgasstromes im Hochdruckkreisgas eine solche Temperatur eingestellt wird, daß auf der Niederdruckseite des Entspannungsventils das Gas eine Temperatur von unterhalb 0⁰C, aber oberhalb des Verflüssigungspunktes des Äthylens erreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Entspannen des Polyäthylens aus dem Hochdruckabscheider in den Niederdruckabscheider frei werdende Äthylen mit dem aus dem Hochdruckkreis direkt entspannten Äthylenstrom vereinigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Entspannen des Polyäthylens aus dem Hochdruckabscheider in den Niederdruckabscheider frei werdende Äthylen nach Vorkühlung mit Wasser vor der Vereinigung mit dem aus dem Hochdruckkreis direkt entspannten Äthylen in einem Wärmetauscher im Gegenstrom mit dem direkt entspannten Äthylen vorgekühlt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen