DE2041910A1

DE2041910A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beherrschung von Hochdruckpolymerisation von AEthylen

Info

Publication number: DE2041910A1
Application number: DE19702041910
Authority: DE
Inventors: Minkhorst Jan Hendrik Karel
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Stamicarbon BV
Priority date: 1969-08-25
Filing date: 1970-08-24
Publication date: 1971-03-11
Also published as: BE755252A; FR2059204A5; US3657210A; GB1314249A; NL6912911A

Description

Kennzeichen 2200

SrSS

Patentanwalt· MBnch.n2, BrSuhausstraß. 4/

STAMICARBON N.V., HEERLEN (die Niederlande) Verfahren und Vorrichtung zur Beherrschung von Λ Hochdruckpolymerisation von Äthylen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beherrschung der Hochdruck-Polymerisation von Äthylen, wobei kontinuierlich eine geregelte Menge einer Initiatorlosung zusammen mit Äthylen in eine auf Betriebsdruck gehaltene Polymerisationezone dosiert wird. Ein solches Verfahren ist u.a. aus der amerikanischen Patentschrift 3.299.033 bekannt. Wie in der genannten Patentschrift dargelegt wurde, ist es zur Erreichung gleichmassiger, chemischer und physikalischer Eigenechafter der Reaktionsprodukte von Bedeutung, die Menge der in die Reaktionszone einzubringenden Initiatorlösung mit den am Augenblick des Eintritts dieser Menge vorherrschenden Temperatur- und Druckverhältnissen im ™ Einklang zu bringen. Gemäss der amerikanischen Patentschrift wird die Menge Initiatorlosung, welche mit Hilfe einer doppelwirkenden Plungerpumpe in den dem Reaktor zugehenden Athylenstrom eingebracht wird, mittels eines in der Initiatorleitung eingebauten Drosselventils geregelt. Dieses Ventil kann z.B. in Abhängigkeit von der Reaktortemperatur verstellt werden. Um etwaige infolge von Druckanderungen im Initiatorstrom auftretende Schwankungen weitgehend beseitigen zu können, wird in der Initiatorleitung vor dem Ventil ein Druck aufrechterhalten, der hoher ist als der normale Druck des Reaktors, wobei der Druckunterschied den Schwankungen dieses Reaktordrucks gleichkommt oder sie übersteigt. Zur Dämpfung der von der Plungerpumpe ausgelosten Druckpulaationen

10981 1/2056

2OA1910

ist an die Initiatorleitung ein Ventil und ein Kessel angeschlossen.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Erreichung einer nahezu gleichmassigen Verteilung eines Initiators in einem Athylenstrom, wobei der Initiatorstrom nicht durch ein verstellbares Drosselventil behindert wird.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Beherrschung der Hochdruckpolymerisation von Äthylen, ohne dass der Initiator auf einen weit höheren Druck gebracht werden muss. -

Noch eine Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem man- sich der Druckpulsationen der Plungerpumpe, welche den Initiator -in die Athylenleitung pumpt, bedient.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die geregelte Menge Initiatorlösung, ehe sie mit dem Äthylen vermischt wird, in mehreren Teilströmen aufgeteilt wird, welche Strecken von unterschiedlicher Lunge zurücklegen, bevor sie an verschiedenen Stellen in den Athylenstrom eintreten.

Der Initiatorstrom wird vorzugsweise in zwei Teilströmen von unterschiedlicher Länge verteilt, wobei der Teilstrom mit der kleinsten Länge, von der Eintrittstelle des längeren Teilstroms aus betrachtet, sich stromaufwärts mit dem Athylenstrom vereint.

Die Erfindung betrifft zugleich eine Vorrichtung zur Beherrschung einer Hochdruckpolymerisation von Äthylen, bestehend aus einem Athylenverdichter, einem Polymerisationsreaktor, einer zwischen diesen Apparaten liegenden Leitung, sowie einer Plungerpumpe zum Dosieren der Initiatorlösung über eine in der Athylenleitung mündende Leitung, welche Vorrichtung gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Initiatorleitung sich in zwei Teilen von unterschiedlicher Länge abzweigt, welche in der Weise an die Äthylenleitung angeschlossen sind, dass die Zeit, während welcher das Äthylen die Strecke zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusspunkt durchläuft, die Hälfte oder ein unebenes Vielfache der Hälfte der Pulsatiohsperiode der Plungerpumpe beträgt.

Hiermit kann erreicht werden, dass die Initiatorkonzentration in dem dem Hochdruckreaktor zufliessenden Äthylenstrom weitgehend von dem Pulsationen der Plungerpumpe, mit deren Hilfe die Initiatorlösung zugeführt wird, unabhängig ist.

Es sei bemerkt, dass aus der amerikanischen Patentschrift 3.023.202 ein Verfahren zur Hochdruckpolymerisation von Äthylen bekannt ist, bei dem frischeβ Äthylen zusammen mit Initiatorlösung mit wechselnden Mengen an uralau-

109811/2056

fendem Äthylen zusammengefügt werden, wonach diese Mischung in mehreren Strumen aufgeteilt wird, welche durch Leitungen voe unterschiedlicher Länge fliessen und anschliessend wieder vereint einem Reaktor zugehen. Eine unnötige Verlängerung der Athylenleitung ist aber nicht ohne Risiko.

Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dar.

In der Figur zeigt 1 schematisch einen Athylenverdichter, der mittels einer Athylenleitung 2 an den Reaktor 3 (gleichfalls im Schema eingezeichnet) angeschlossen ist. Im Betrieb wird Äthylen unter einem Druck von z.B. etwa 2000 at von dem Verdichter aus durch die Leitung in den Reaktor geführt. Dem konstanten Athylenstrom soll möglichst gleichmässig eine sehr geringe Menge einer Initiatorlösung zugeführt werden. Mit 10 ist ein Gefäss für die Initiatorlösung gemeint. Diese Lösung fliesst durch die Leitung 11 in eine doppelwirkende Plungerpumpe 12, welche von einem hydraulischen Niederdrucksystem 24 angetrieben λ wird. Durch dieses System wird ein grosser Antriebskolben 13, der zu beiden Seiten mit einem schmalen doppelten Plunger 14 verbunden ist, mit Druck beaufschlagt. Das Verhältnis der Oberflächen von Kolben und Plunger ist ein Mass für die Druckvervielfältigung, welche von der Pumpe herbeigeführt wird. Die Initiatorlösung wird von dem hin- und herbewegenden Plunger 14 über zwei Einlassventile 15a und 15b in die Zylinder 16a bzw. 16b gesaugt und über zwei Austrittsventile 17a und 17b in die Initiatorleitung 18 gepumpt. Diese Leitung verzweigt sich bei C in zwei Teilstücke 19 bzw. 20, welche bei A bzw. B in der Athylenleitung 2 münden. Die Strecke AC ist dabei kürzer gewählt als die Strecke BC. Weil die Leitungsabschnitte AC und BC einen ausreichend kleinen Querschnitt (z.B. 1/8 Zoll) haben, braucht man keine zusätzlichen Verengungen anzubringen, so dass das Druckgefälle in der Hauptleitung zwischen A und B die Verteilung der beiden Initiatorströme kaum beeinflusst. Strömt im Betrieb durch die Lei- \ tung 2 Äthylen vom Verdichter 1 zum Reaktor 3, so beträgt der Druck bei A z.B. 2001 at und bei B z.B. 1999 at. Der Druck in der Initiatorleitung 18 bei Punkt C ist z.B. 2010 at. Das Druckgefälle über Abschnitt 19 ist demnach 9 at und über Abschnitt 20 somit 11 at.

Im Betrieb wird von der doppelwirkenden Plungerpumpe 12 ein bestimmter Strom Initiatorlösung nach der Athylenleitung instand gehalten, der in der Initiatorleitung 18 nicht gleichmässig verläuft, sondern bestimmten Pulsationen ausgesetzt ist und zwar infolge:

109811/205 6

a. Der Verlangsamung bzw. Umkehrung der Kolbenbewegung in der Nähe beider Totpunkte,

b. Der Kompressibilität der Initiatorlösung bei den verwendeten hohen Drucken (etwa 20 bis 30 % bei 2000 at) und

c. Der Eigenschaften der Rückschlagventile 15a und 15b bzw. 17a und 17b.

Es wurde eine so grosse Entfernung zwischen den Anschlusspunkten A en B gewählt, dass die für die nominale Durchströmung des Äthylens von A nach B benötigte Zeit die Hälfte der Pulsationsperiode oder ein unebenes Vielfache davon beträgt.

Die Erfindung bietet mehrere wichtige Vorteile; der Initiatorverbrauch ist kleiner als bei bekannten Vorrichtungen, weil eine gleichmässigere Dosierung stattfindet. Die Leitungsstrecke zwischen Verdichter und Reaktor kann kürzer sein, wodurch die Lebensdauer dieser Leitung verlängert und die Zersetzungsgefahr herabgesetzt wird.

Eine Reglung der Initiatormenge ist durch Änderung der Hublänge des Kolbens 13 der Pumpe 12 möglich. In der Praxis erfolgt die Reglung der ,Initiatormenge in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur in der Weise, dass ein Thermoelement 21, das die höchste Temperatur im Polymerisationsreaktor 3 anzeigt, einen pneumatischen Sender 22 steuert, der die Kippplatte 23 der vom Elektromotor 25 angetriebenen hydraulischen Pumpe 24 verstellt. .

0 9 8 1 1 / ? 0 5 6

Claims

PATENTANSPRÜCHE

y. Verfahren zur Beherrschung der Hochdruckpolymerisation von Äthylen, wobei kontinuierlich eine geregelte Menge einer Initiatorlösung zusammen mit Äthylen in eine auf Betriebsdruck gehaltene Polymerisationszonö dosiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die geregelte Menge Initiatorlösung, ehe sie ait dem Äthylen vermischt wird, in mehreren Teilströmen aufgeteilt wird, welche Teilströme Strecken von unterschiedlicher Länge zurücklegen, bevor sie an verschiedenen Stellen in den Athylenstrom eintreten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Initiatorlösung in zwei Teilströmen von unterschiedlicher Länge aufgeteilt wird, wobei der Teilstrom mit der kleinsten Länge, von der Eintrittsstelle des längeren Teilstroma aus betrachtet, sich stromaufwärts mit dem Athylenstrom vereint.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge in Abhängigkeit von der Temperatur in der Polymerisationszone geregelt wird.
4. Vorrichtung zur Beherrschung einer Hochdruckpolymerisation von Äthylen, bestehend aus einem Äthylenverdichter, einem Polymerisationsreaktor, einer Leitung zwischen diesen Apparaten, sowie einer Plungerpumpe zum Dosieren der Initiatorlösung Über eine in der Äthylenleitung mündende Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Initiatorleitung sich in zwei Teilen von unterschiedlicher Länge abzweigt, welche in der Weise an die Athylenleitung angeschlossen sind, dass die Zeit, während welcher das Äthylen die Strecke zwischen den ersten und dem zweiten Anschlusspunkt durchläuft, die Hälfte oder ein unebenes Vielfache der Hälfte der Pulsationsperiode der Plungerpumpe betrügt.

109811/2056

Leerseite