DE2322164A1

DE2322164A1 - Verfahren zum abtrennen von olefinpolymeren

Info

Publication number: DE2322164A1
Application number: DE2322164A
Authority: DE
Inventors: Norbert Anthony Stotko
Original assignee: NAT PETRO CHEM
Current assignee: NAT PETRO CHEM
Priority date: 1972-05-01
Filing date: 1973-05-02
Publication date: 1973-12-06
Also published as: US3816383A; GB1435965A; CA1006650A; NL181199B; FR2183099B1; NL7306038A; JPS5721521B2; NL181199C; FR2183099A1; SU580843A3; ES414226A1; BR7303142D0; BE798873A; JPS4941482A; IT988641B; AR194330A1

Description

Patentanwälte

Dr. Dieter F. M ο rf

Dr. Hans-Α. Brauns ²' ^Mai _R ¹⁹⁷³

8 München 8b, Pionzonaue.slr. 28 249 328

NATIONAL PETRO-CHEMICALS CORPORATION 99 Park Avenue, New York, N.Y. 10016, V.St.A,

Verfahren zum Abtrennen von Olefinpolymeren

Bei der Polymerisation von Olefinen, bei welcher im Polymerisationsverfahren Teilchen gebildet werden, besteht der Ausfluss aus dem Polymerisationsreaktor aus einer Aufschlämmung des festen Olefinpolymeren in einem Verdünnungsmittel. Es sind schon viele Verfahren vorgeschlagen worden, die Aufschlämmung aus dem Polymerisationsreaktor zu entfernen und im Anschluss daran das flüssige Verdünnungsmittel von dem festen Polymeren abzutrennen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Entfernen der Polymerenaufschlämmung aus dem Polymerisationsreaktor und die Abtrennung des festen Polymeren von einem grösseren Anteil des Verdünnungsmittels

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zur Verfügung zu stellen, wodurch die anschliessende Gewinnung des gewünschten Eroduktes vereinfacht wird.

Es ist bekannt, die Polymerisation von Äthylen unter Bildung von Teilchen, beispielsweise in einem kontinuierlichen Schleifenreaktor, vorzunehmen-, aus dem die entstandene Aufschlämmung durch Absetzvorrichtungen periodisch entfernt werden kann. Die Anwendung eines solchen Systems wirft einige Probleme auf hinsichtlich der verhältnismässig komplexen mechanischen Ausbildung der Absetzvorrichtungen und hinsichtlich der unerwünschten Druckveränderungen, welche dadurch zustande kommen, dass in dem Schleifenreaktor die Absetzvorrichtungen periodisch entleert werden.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden durch welches die erhaltene Aufschlämmung einfach und wirksam aus dem Polymerisationsreaktor entfernt werden kann, ohne dass man die vorgenannten Absetzvorrichtungen benötigt und ohne deren zwangsläufig auftretende Nachteile, wobei man das feste Polymere gleichzeitig vom grösseren Anteil des flüssigen Verdünnungsmittels abtrennt und in konzentrierter Form gewinnt, so dass dadurch die Nachbehandlung einfacher und wirtschaftlicher vorgenommen werden kann. Diese und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlicheren Beschreibung zusammen mit der Zeichnung hervor. In der Zeichnung wird ein Fliessschema dargestellt, welches einen Teil eines Reaktionssystems darstellt, in welchem der beanspruchte, verbesserte Abtrennprozess eingeschlossen ist.

Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur Polymerisation von Olefinen zur Verfügung gestellt, in dem eine Aufschlämmung des festen Olefinpolymeren- in einer Polymerisationszone ge-

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bildet wird, bei dem die Aufschlämmung aus dieser Zone entfernt wird und das feste Polymere vom flüssigen Verdünnungsmittel und allen nicht umgesetzten Monomeren abgetrennt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeich- _f_ net, dass man das feste Polymere abtrennt, indem man die erhaltene Aufschlämmung direkt in eine Trennzone führt, einen Oberlaufstrom, in welchem das flüssige Verdünnungsmittel konzentriert ist, aus der Abtrennzone entfernt, einen Unterlaufstrom, in dem das feste Polymere konzentriert ist, aus der Abtrennzone entfernt, einen Teil des Unterlaufstromes zur Gewinnung des festen Polymeren abzieht, den überlauf mit dem restlichen Unterlauf kombiniert und die erhaltene Mischung in die Polymerisationszone zurückführt. Indem man auf diese Weise durch einen Zyklontrenner oder eine andere Trennzone eine Nebenleitung vorsieht, wird ein glatter und kontinuierlicher Fluss der Aufschlämmung aus dem Reaktor und durch das Trennsystem sichergestellt.

Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung wird der Zyklonabtrenner oder eine andere Trennzone so mit dem Polymerisationsreaktor verbunden, dass ein Druckgradient zwischen dem Teil des Reaktors, aus welchem die Polymerenaufschlämmung entfernt wird und dem Teil, in den das Gemisch in den Reaktor zurückgeführt wird, vorliegt. Der Druckgradient bewirkt dann eine treibende Kraft zum Einführen und Umlaufenlassen der jeweiligen Ströme in und durch die Trennzone.

Die Verwendung eines Zyklonabscheiders bei der Abtrennung von festen Olefinpolymeren aus dem Abfluss eines Polymerisationsreaktors wird in der US-PS 3 *ll8 305 offenbart. In dieser Patentschrift wird jedoch nicht eine Nebenleitung vorgeschlagen für den Überfluss aus dem Reaktor und es wird nicht vorgeschlagen, dass man den Überfluss zusammen mit einem Teil des abgetrennten Unterflusses rückführen soll,, um eine Blockierung zu vermeiden und um einen konstanten volumetrischen

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Fluss durch die Trennzone zu erzielen. Ebensowenig wird dort vorgeschlagen, den Zyklonabscheider in dem Polymerisationsreaktor so anzuordnen, dass ein Druckgradient zwischen der Abzugsvorrichtung oder der Wiederzuführungsvorrichtung und dem Reaktor besteht, sodass dieser Gradient den Stromfluss durch das Trennsystem bewirkt. Diese Merkmale sind es zusammen mit der Vermeidung der Verwendung von Absetzvorrichtungen, wie sie üblicherweise zur Entfernung von Olefinpolymeren aus Aufschlämmungen angewendet werden, die in teilchenförmiger Form im Polymerisationsprozess anfallen, welche die vorliegende Erfindung charakterisieren.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann verwendet werden für die Trennung von allen Olefinpolymeren aus Aufschlämmungen, welche dieselben in einem geeigneten flüssigen Verdünnungsmittel enthalten und wie sie bei den bekannten Polymerisationsverfahren für Olefinmonomere, bei denen teilchenförmige Produkte anfallen, vorkommen. Die vorliegende Abtrenntechnik ist besonders geeignet im Zusammenhang mit Olefinpolymerisationen, die in kontinuierlichen Schleifenreaktoren durchgeführt werden, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 248 beschrieben werden. Die Erfindung kann auch zusammen mit den zahlreichen Verfahren durchgeführt werden für die Trocknung oder die Abtrennung von Polymeren aus Flüssigkeiten, wie sie beispielsweise in den US-Patentschriften 3 152 872, 3 318 857 und in der vorgenannten US-Pätentschrift 3 418 305 .beschrieben werden.

Die Erfindung ist geeignet für die Trennung und Gewinnung von Polymeren von allen geeigneten oC-01efinen, die hergestellt wurden nach den bekannten Niederdruck-Polymerisationsverfahren, die in Gegenwart von Chromoxid, Organometall"* oder anderen Katalysatorsystemen arbeiten. Besonders bevorzugt wird das Verfahren eingesetzt für die Abtrennung von

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Äthylenpolymeren, welche mit Hilfe von Organometallkatalysatoren gebildet wurden. Alternativ kann das Verfahren aber auch eingesetzt werden bei der Polymerisation von allen solchen Monomeren, bei denen die vorgenannten Katalysatoren verwendet werden oder in Gegenwart von Verdünnungsmitteln, Modifizierungsmitteln udgl. und bei denen übliche Reaktionstemperaturen, -drücke und andere Parameter angewendet werden. Solche Bedingungen hinsichtlich der Zusammensetzungen und der Verfahrensmerkmale, unter welchen das Trennverfahren dieser Erfindung angewendet werden kann, werden beispielsweise in den vorgenannten Patentschriften beschrieben und sind selbstverständlich nur beschreibender Art.

Eine besonders bevorzugte Verfahrensweise wird in der Zeichnung wiedergegeben. In einem Schleifenreaktor 1 wird ein Strom eines monomeren Olefins 2 und ein Strom des Verdünnungsmittels 3 durch die Zuführung 4 eingeführt. Ein Katalysator, der bevorzugt als Suspension in einem Verdünnungsmittel eingeführt wird, wird in den Schleifenreaktor durch eine separate Zuführung 5 eingeführt. Das Reaktionsgemisch wird kontinuierlich durch den Reaktor zirkuliert und zwar in Richtung der Pfeile 6 mittels eines Rührers 7, der durch eine geeignete Dichtung geführt wird und durch einen Motor 8 angetrieben ist. Die Temperatur- und Druckbedingungen innerhalb des Schleifenreaktors werden in geeigneter Weise eingestellt, sodass die Polymerisation des monomeren Olefins, welches kontinuierlich hindurchgeleitet wird, stattfindet und sich eine Aufschlämmung des gebildeten festen Olefinpolymeren innerhalb des Reaktors bildet.

Erfindungsgemäss wird die Polymerenaufschlämmung aus dem Schleifenreaktor 1 durch die mit einem Ventil 9 versehene Leitung 10 entfernt und in und durch einen Zyklonabscheider geführt. Der Abscheider arbeitet als ein Flüssigkeits-Zyklon-

_ C mm.

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Eindicker, wobei die verhältnismässig grossen, festen Polymerteilchen dazu neigen, in den Unterfluss-Strom zu gehen und das flüssige Verdünnungsmittel zusammen mit eventuell vorhandenen Restmonomeren oder anderen Flüssigkeiten oder Feinstoffen als ein Überfluss-Strom abgetrennt werden. Der an festen Polymeren angereicherte Unterfluss wird als Strom 12 entfernt und ein Teil davon wird abgezogen durch die mit einem Ventil 13 versehene Leitung 14 zur Gewinnung des Polymeren und der restliche Teil davon wird durch die Leitung 15 wieder in den Umlauf geführt. Andererseits wird der Überfluss-Strom aus der Trennvorrichtung durch eine Umgehungsleitung 16 abgezogen und mit dem restlichen Unterfluss in der Leitung 15 kombiniert und in den Reaktor 1 durch die mit einem Ventil 17 versehen Leitungl8 zurückgeführt. Diese Umgehungsleitung ist es, welche, wie schon vorher erwähnt, einen konstanten volumetrischen Fluss durch den Zyklonabscheider sicherstellt und welche eine Blockierung darin infolge des hohen Feststoffgehaltes in der Aufschlämmung, welche hindurchgeleitet wird, verhindert.

Die Aufschlämmung, die durch die Leitung 14 entfernt wird, ist an dem gewünschten festen Polymerprodukt angereichert. Beispielsweise können Polyäthylen enthaltende Aufschlämmungen mit Feststoff gehalt zwischen etwa 40 und 65 Gew.-55 auf diese Weise abgetrennt und für das anschliessende Trocknen und die Gewinnung entfernt werden. Durch Anwendung der hier beschriebenen Abtrenntechnik ist es möglich, die nachfolgende Nachbehandlung zu vermeiden und gleichzeitig eine zumindest teilweise Klassifizierung des gewünschten Polymeren zu bewirken. Das konzentrierte Polymerprodukt wird dann in üblicher Weise behandelt, beispielsweise in einem Entgasungstrichter 19, in dem das feste Polymere durch die Leitung gewonnen und das verdampfte Lösungsmittel durch die Leitung entfernt wird (siehe beispielsweise die bereits erwähnte

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US-PS 3 152 872).

Es wird noch darauf hingewiesen, dass die Abzugsleitung für die Aufschlämmung und die Wiederzuführüngsleitung 18 mit dem Schleifenreaktor 1 stromabwärts bzw. stromaufwärts im Hinblick auf den Rührer für die Reaktionsmischung verbunden sind. Der Druckabfall an dieser Pumpe bewirkt einen Druckgradienten, welcher dazu dient die Flüssigkeit durch die Leitung 10 in den Zyklonabscheider 11, durch das Abtrennsystem und durch die Zurückführungsleitung 18 zu führen. Verwendet man einen axialen Schnellrührer, der mit 20 000 U/min bei einem Druck von 0,65 kg/cm (9j3 psi) arbeitet,

ρ so können Gradienten von etwa 0,35 bis 0,70 kg/cm erzielt werden.

In der vorstehend beschriebenen Weise können Polymerenaufschlämmungen, welche aus dem Schleifenreaktor 1 durch die Leitung 10 mit einem Fest stoff gehalt von etwa 25 Gew.-5? entfernt werden,einfach zu Aufschlämmungen konzentriert werden, welche durch die Leitung 14 gewonnen werden und die Feststoffgehalte bis zu etwa 65 Gew.-55 haben. Dies alles wird, wie vorstehend beschrieben, erzielt, ohne .dass man Absetzvorrichtungen benötigt, ohne dass Blockierungsprobleme auftreten und ohne dass man ein äusseres Pumpsystem benötigt, weil der Druckunterschied innerhalb des Schleifenreaktors selbst die Trennung bewirkt.

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Claims

219 328 ' 2. Mal 1973

Patentansprüche

Verfahren zum Abtrennung von Olefinpolymeren aus Aufschlämmungen, die bei der Polymerisation des Olefins in einer Polymerisationszone gebildet worden sind und wobei die Aufschlämmung aus dieser Zone entfernt und das feste Polymere von dem flüssigen Verdünnungsmittel und nicht reagierten Monomeren abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man

(a) das feste Polymere abtrennt, indem man die das feste Produkte enthaltende Aufschlämmung durch eine Trennzone führt;

(b) einen Überfluss-Strom aus der Trennzone, welcher angereichert ist mit dem flüssigen Verdünnungsmittel, entfernt ;

(c) einen Unterfluss-Strom aus der Trennzone, welcher mit dem festen Polymeren angereichert ist, entfernt;

(d) einen Teil des Unterfluss-Stromes abzweigt für die Gewinnung des festen Polymeren;

(e) den Überfluss-Strom mit dem Restanteil' des Unterfluss-Stromes kombiniert und

(f) die erhaltene Mischung in die Polymerisationszohe zurückführt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchggekennzeichnet, dass ein Druckgradient aufrechterhalten wird in der Polymerisationszone zwischen dem Ort, an dem die Polymerenaufschlämmung

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abgezogen wird und dem Ort, an den die Mischung zurückgeführt wird, wobei der Druckgradient die Zufuhr und die Zurückführung der jeweiligen Ströme von und in die Abtrennzone bewirkt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

ρ der Druckgradient 0,35 bis 0,70 kg/cm beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 für die Polymerisation von Äthylen, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation in einer kontinuierlichen Schleifenreaktionszone durchgeführt wird und der Polyäthylen enthaltende Produktstrom in Stufe (d) mit einem Peststoffgehalt von kO bis 65 Gew.-Ϊ gewonnen wird.

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