DE3522258A1

DE3522258A1 - Verfahren zum kontinuierlichen betrieb einer gegenstromwaschkolonne

Info

Publication number: DE3522258A1
Application number: DE19853522258
Authority: DE
Inventors: Tadashi Takaishi Asanuma; Yoshiyuki Takaishi Funakoshi; Tatuo Izumi Ohoka
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1984-06-21
Filing date: 1985-06-21
Publication date: 1985-12-19
Also published as: KR890001052B1; GB8515623D0; BE902729A; NL186909B; AU554077B2; PT80680B; JPH0351723B2; IT1190377B; PT80680A; JPS617301A; NL186909C; US4659755A; NL8501771A; GB2160533B; FR2566413A1; AU4386385A; DE3522258C2; KR860000320A; FR2566413B1; IT8521233A0

Description

DR.STEPHAN G. BESZEDES PATENTANWALT

VNR: 101265

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P 2 434

Patentansprüche und Beschreibung

zur Patentanmeldung

MITSUI TOATSU CHEMICALS, INCORPORATED Tokyo, Japan betreffend

Verfahren zum kontinuierlichen Betrieb einer Gegenstromwaschkolonne

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren des kontinuierlichen Betriebs einer Gegenstromwaschkolonne und befaßt sich insbesondere mit einem Verfahren des kontinuierlichen Betriebs eines Verarbeitungssystems aus einer kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone, einer Gegenstromwaschsäule und einem Heizrohr zum Abtrennen von festen Polymerteilchen.

Bei der Herstellung von Polymeren in industriellem Maßstabe wird die Polymerisationsreaktion, d. h. die Polymerisation der Monomeren, in herkömmlicher Weise in einem Verdünnungsmittel durchgeführt, welches nicht das Polymere auflöst, so daß das erhaltene Polymere in Form einer Aufschlämmung aus festen Polymerteilchen und einem Verdünnungsmittel erzeugt wird. Die Reaktion wird gewöhnlich in einem derartigen Verdünnungsmittel durchgeführt, weil die Polymerisationswärme leicht entfernt werden kann und das Polymere relativ leicht von den nichtumgesetzten Monomeren von dem Reaktionsmedium abgetrennt werden kann. Dieses Verfahren wird besonders zur Polymerisation von Olefinen durchgeführt, wobei bei dieser Reaktion eine große Menge an Polymerisationswärme auftritt.

Es ist ferner bekannt, bei der Durchführung derartiger Polymerisationssysteme, insbesondere bei der Polymerisation von Olefinen, die Aufschlämmung in einer Gegenstromwaschsäule zu waschen, um den Rest des Katalysators zu entfernen, der für die Polymerisation von Olefinen verwendet wird, wobei dieser Katalysator Übergangsmetalle und organische Metallverbindungen enthält. Bei derartigen Olefinpolymerisationssystemen werden als Verdünnungsmittel und Waschflüssigkeiten Flüssigkeiten mit einem relativ niedrigem Siedepunkt verwendet und die ge-

waschene Aufschlämmung wird in einem Heizrohr erhitzt, um von der Aufschlämmung die festen Polymerteilchen ab-^. zutrennen und das Verdünnungsmittel in einem Dampf umzuwandeln. Derartige Verfahren werden beispielsweise in den US-Patentschriften 3 262 922, 3 644 583, 3 285 899 und 3 428 619 beschrieben.

Das Waschen der Aufschlämmungen in einer Gegenstromwaschkolonne nach den angegebenen Verfahren wird in jedem Falle in der Weise durchgeführt, daß man sich nur die Dichteunterschiede zwischen den festen Polymerteilchen und dem Verdünnungsmittel zunutze macht, was bedeutet, daß die Aufschlämmung bei jedem der bekannten Verfahren nur dann in wirksamer Weise gewaschen werden kann, wenn die Mengen an in' die Gegenstromwaschkolonne durch verschiedene öffnungen eingeführter Flüssigkeit und Aufschlämmung und die Mengen an Flüssigkeit und Aufschlämmung, die daraus abgezogen werden, immer konstant sind. Das Waschen läßt sich jedoch nicht in wirksamer Weise durchführen, wenn die abgezogene Flüssigkeit und Aufschlämmung nicht immer konstant sind.

Bei einem in der Praxis durchgeführten Polymerisationsverfahren schwankt der Wirkungsgrad in Abhängigkeit von Veränderungen der katalytischen Wirkung, des Molekulargewichtes des Polymeren und von dem Verhältnis der Monomeren in beispielsweise einer Copolymerisationsreaktion. Dies bedeutet, daß die Menge einer Aufschlämmung, welche in die Gegenstromwaschkolonne eingeführt wird, und das Verhältnis der festen Polymerteilchen zu dem Verdünnungsmittel mit einer Veränderung der vorstehend erwähnten Parameter schwankt. Diese Schwankung bei der Durchführung der bekannten Methoden zerstört das Gleichgewicht zwischen der Waschflüssigkeit und den festen Polymerteilchen in der Gegenstromwaschkolonne und bewirkt eine abnehmende Effizienz des Waschens in der Gegenstromwaschkolonne, wo-

durch in nachteiliger Weise die Qualität der festen Polymerteilchen beeinflußt werden kann. Ferner können feste Polymerteilchen von der Waschflüssigkeit mitge··. schleppt werden, die von dem oberen Teil der Gegenstromwaschkolonne abgezogen wird, und können die Stufe der' Wiedergewinnung der Waschflüssigkeit beeinflussen. Ferner kann sich die Konzentration der gewaschenen Aufschlämmung _t die von dem unteren Teil der Gegenstromwaschkolonne abgezogen wird, verändern, wobei eine derartige Veränderung das Abziehen nach dieser Methode erschweren kann. Demgemäß haften den bekannten Methoden viele Schwierigkeiten an.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile der bekannten Verfahren zu lösen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß durch die Steuerung bestimmter Parameter in der Gegenstromwaschkolonne es möglich ist, die den bekannten Methoden anhaftenden Probleme zu beseitigen.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren des Betriebs einer Gegenstromwaschkolonne zur Verfügung gestellt, durch welches es ermöglicht wird, die Aufschlämmung der festen Teilchen in konstanter und wirksamer Weise unter Gewinnung von festen Polymerteilchen zu waschen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform betrifft demgemäß die Erfindung ein Verfahren des kontinuierlichen Betriebs einer Gegenstromwaschkolonne durch

(a) Einführen einer Aufschlämmung, die aus festen Polymerteilchen und einem Verdünnungsmittel besteht und

kontinuierlich von einer kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone abgeführt wird, in den oberen Teil einer Gegenstroinwaschkolonne/

(b) Einführen von Waschflüssigkeit in den unteren Teil ;■ der Gegenstroinwaschkolonne und Abziehen derselben von dem oberen Teil dieser Kolonne und

(c) Abziehen von gewaschener Aufschlämmung aus dem unteren Teil der Kolonne und Einführung derselben in ein Heizrohr zur Trennung des Dampfes der Waschflüssigkeit und der festen Polymerteilchen.

Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogene Menge der gewaschenen Aufschlämmung aus dem unteren Teil der Säule gesteuert wird durch

(i) die Menge an Wärme, die dem Heizrohr zugeführt

wird und erforderlichenfalls ferner

(ii) die Menge, an Flüssigkeit, die getrennt in das Heizrohr eingeführt wird,

wobei, als Kontrollfaktor, die Menge der Aufschlämmung in der letzten Reaktionszelle der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone überwacht und dazu verwendet wird, die abgezogene Menge der gewaschenen Aufschlämmung durch die Kontrollmaßnahmen (i) und (ii) zu steuern.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung besteht in einem Verfahren des kontinuierlichen Betriebs einer Gegenstromwaschkolonne durch

(a) Einführen einer Aufschlämmung, die aus festen Polymerteilchen und Verdünnungsmittel besteht und kontinuierlich von einer kontinuierlich arbeitenden Polymerisa-

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tionszone abgezogen wird, in den oberen Teil einer Gegenstromwaschkolonne,

(b) Einführen von Waschflüssigkeit in den unteren der Gegenstromwaschkolonne und Abziehen derselben dem oberen Teil dieser Kolonne und

(c) Abziehen von gewaschener Aufschlämmung aus dem unteren Teil der Kolonne und Einführen derselben in ein. Heizrohr zur Abtrennung des Dampfes der Waschflüssigkeit und der festen Polymerteilchen.

Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß (I) die abgezogene Menge der gewaschenen Aufschlämmung aus dem unteren Teil der Kolonne gesteuert wird durch

(i) die Menge an Wärme, die dem Heizrohr zugeführt wird, "und erforderlichenfalls ferner

(ü) die Menge "Al" an getrennt dem Heizrohr zugeführt er Plussigkeit,

wobei als Kontrollfaktor die Menge der Aufschlämmung in der letzten Reaktionszelle der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone bestimmt und wie im Falle der ersten Ausführungsform verwendet wird, wobei (II) die Menge der Waschflüssigkeit, welche in den unteren Teil der Gegenstromwaschkolonne eingeführt werden soll, gesteuert wird durch

(iii) die Menge "A3" entsprechend dem Unterschied zwischen der Menge "A2" des durch das Heizrohr abgetrennten Dampfes und der Menge "A1" der getrennt einzuführenden Flüssigkeit.

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Die beigefügte Figur ist ein Diagramm, welches ein Fließbild für ein Beispiel der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

In der Zeichnung sind die verschiedenen Bezeichnungen wie folgt definiert:

A letzte Reaktionszelle/

B Gegenstromwaschkolonne,

C1, C2 - C6 Heizmäntel,

D Zyklon,

E Aufgabetrichter,

1 Pumpe,

2 Wasserdampffalle,

3 Dampfabzugsleitung,

4 Polymerteilchenabzugsleitung,

5 Waschflüssigkeitsein führungsleitung,

6 Waschflüssigke±sabzugsleitung,

7 Aufschlämmungseinführungsleitung,

8 Aufschlämmungsabzugsleitung,

9 Flüssigkeitseinführungsleitung,

10 Heizrohr,

W, Z Steuereinrichtungen,

V1-1, V1-2 - V5-7 Ventile,

P1 Druckdetektor,

F1, F2, F3, F4 Fließmengendetektoren,

L1 Flüssigkeitsoberflächendetektor,

gestrichelte Linien Leitungen des Steuersystems,

gestrichelte Linien, die mit den Steuereinrichtungen W und

Z verbunden sind Zuführungs- und Abführungsleitungen,

a, b, c geben die Verbindungen der gestrichelten Linien mit denjenigen mit den gleichen Symbolen an.

Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung gibt es keine Beschränkung hinsichtlich des jeweiligen PoIy-

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merisationsverfahrens als solchem, das in der Polymerisations zone angewendet wird, es gibt auch keinerlei Einschränkungen bezüglich des Katalysatorsystems, der Reaktionstemperatur, des Reaktionsdruckes etc., wie aus der vorstehenden Zusammenfassung der Erfindung I^Cj. vorgeht. Alle Polymerisationsverfahren, die einer Einführung von festen Polymerteilchen in eine Waschkoloimt! in Form einer Aufschlämmung mit einem Verdünnungsmittel ermöglichen, können angewendet werden. Vorzugsweise werden jedoch diejenigen Verfahren angewendet, bei denen als Verdünnungsmittel eine Flüssigkeit mit einem relativ niedrigen Siedepunkt und insbesondere eine solche, die bei normaler Temperatur und unter normalem Druck gasförmig ist, verwendet wird.

Erfindungsgemäß kann die Aufschlämmung, die aus Polymerteilchen und einem Verdünnungsmittel (nachfolgend einfach als "Aufschlämmung" bezeichnet) besteht, aus irgendeiner derjenigen Aufschlämmungen bestehen, die irgendetwas in der Gegenstromwaschkolonne Auszuwaschendes enthalten (einschließlich irgendwelcher Bestandteile, die in dem Verdünnungsmittel aufgelöst sind, jedoch noch nicht entfernt worden sind), so daß diesbezüglich keine besonderen Einschränkungen gegeben sind. Im Hinblick auf die Notwendigkeit und die Effizienz des Waschens der Aufschlämmung mittels einer derartigen Gegenstromwäsche ist die Aufschlämmung, auf welche die Erfindung am besten anwendbar ist, die Kombination aus Propylenpolymeren (einschließlich Copolymeren von Propylen und anderen Olefinen) und Flüssigkeiten, die hauptsächlich aus flüssigem Propylen als Verdünnungsmittel bestehen. Dies ist deshalb der Fall, da (a) die Ausbeute an Polypropylen pro Einheitsmenge Katalysator im allgemeinen niedrig ist und es daher erforderlich ist, eine Stufe zur Entfernung des Rückstandes des verwendeten Katalysators vorzusehen, (b) Polymere mit niedriger Stereospezifität und relativ niedrigem

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Molekulargewicht als Nebenprodukte bet der Polymerisation von Polypropylen anfallen und in nachteiliger Wei se die physikalischen Eigenschaften ctes auf diese Weise erhaltenen Polymeren beeinflussen und (c) der Dichteunterschied zwischen Polypropylen und flüssigem Propylen relativ groß ist und eine wirksame Wäsche nach einer derartigen Gegenstromwaschmethode begünstigt, obwohl die Gründe dafür noch nicht restlos aufgeklärt sind.

Erfindungsgemäß ist die Polymerisätionszone vorzugsweise eine solche, die eine Reaktionsgelle des vollständigen Mischtyps mit einem Gasphasenraum als letzte Reaktionszelle in der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone vorsieht, und zwar als vorangehende Stufe unmittelbar vor der Einführung der Aufschlämmung in die Gegenstromwaschkolonne. .

Erfindungsgemäß wird die Aufschlämmung kontinuierlich in die Gegenstromwaschkolonne aus der vorstehend erwähnten letzten Reaktionszelle in der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone eingeführt. Die Gegenstromwaschkolonne kann in der Weise konstruiert oder ausgelegt sein, daß sie die Einführung einer Aufschlämmung aus festen Materialien von ihrem oberen Teil und einer Waschflüssigkeit von ihrem unteren Teil ermöglicht, sowie eine solche sein, welche das Abziehen von Waschflüssigkeit von ihrem oberen Teil und der gewaschenen Aufschlämmung aus festen Materialien von ihrem unteren Teil ermöglicht. Vorzugsweise ist die Kolonne eine solche, die lang in der vertikalen Richtung ist und die Form eines vertikalen Zylinders besitzt. Die Kolonne kann ferner in der Weise konstruiert sein, daß sie (a) im oberen Teil einen größeren Durchmesser aufweist, so daß ein Mitschleppen von festen Materialien mit der Waschflüssigkeit, die von dem oberen Teil abgezogen wird, vermieden wird, (b) dlu ein gleichmäßiges

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Rühren zur Verbesserung des Kontaktes zwischen der Waschflüssigkeit und den festen Materialien ermöglicht und (c) Düsen zur Verbesserung der Verteilung der festen Materialien und der Verteilung der Waschflüssigkeit eL«-. besitzt.

Was die Temperatur- und Druckbedingungen der Gegenstromwaschkolonne betrifft, die nach dem erfindungsgr-Tr.Mften Verfahren betrieben wird, so ist es vorzuziehen, einen Druck einzuhalten, der ungefähr gleich oder etwas niedriger ist als der Druck der letzten Reaktionszelle der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone, und eine Temperatur zu wählen, die etwas niedriger ist als die Temperatur der letzten Reaktionszelle. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Gegenstromwaschkolonne in der Weise zu betreiben, daß sie keinen Gasraum aufweist, d. h., daß sie sich im Zustand der "vollen Flüssigkeit" befindet, weil ein derartiger Gasraum Druckschwankungen infolge von Temperaturschwankungen verursachen würde, die es schwierig machen, die Chargenmengen der Aufschlämmung und der Waschflüssigkeit in der Gegenstromwaschkolonne auf einem konstanten Gehalt zu halten. Die Betriebsweise der "vollen Flüssigkeit" stellt automatisch den Druck auf einen Wert ein, der ungefähr dem Druck der letzten Reaktionszelle der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone entspricht.

Ist die Temperatur der Gegenstromwaschkolonne höher als die Temperatur der letzten Reaktionszelle, dann wird der Strom der Waschflüssigkeit aufgrund des Dichteunterschiedes gestört, so daß die Wascheffizienz nachteilig beeinflußt wird. Aus einem ähnlichen Grund ist es erforderlich, die Temperatur der Waschflüssigkeit, die in die Gegenstromwaschkolonne eingeführt wird, auf einem Wert zu halten, der niedriger ist als die Temperatur in der

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Gegenstromwaschkolonne, um das Verfahren mit einem stabilen Waschwirkungsgrad durchführen zu können.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt ein Fall vor, in welchem die Erzeugung der Aufschlämmung in der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone relativ stabil abläuft, wobei die Einführung der Waschflüssigkeit in die Gegenstromwaschkolonne und das Abziehen derselben daraus immer durch Vorrichtungen zur Steuerung der Fließmenge konstant gehalten werden. Auf diese Weise können relativ kleine Schwankungen der Produktionsmenge der Aufschlämmung in der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone, und zwar Schwankungen bis au einem Ausmaß von +_ 5 %, wie sie in dem relativ stabilen Zustand beobachtet werden, in der folgenden Weise behandelt werden.

Die Menge der gewaschenen Aufschlämmung, die aus dem unteren Teil abgezogen werden soll, wird entsprechend der Menge der Aufschlämmung in der letzten Polymerisationszelle verändert, die in der Praxis durch den Spiegel der Aufschlämmung in der Zelle ermittelt wird. Steigt der Spiegel der Aufschlämmung an (oder sinkt ab), dann wird die Menge der gewaschenen Aufschlämmung, die aus dem unteren Teil abgezogen werden soll, erhöht (oder verringert), wodurch die Menge der Aufschlämmung, die in die Gegenstromwaschkolonne eingeführt wird, verändert wird. Gegebenenfalls wird der Spiegel der Aufschlämmung in der letzten Polymerisationszelle kontant gehalten. In diesem Zusammenhang ist es wesentlich, die abgezogene Menge der gewaschenen Aufschlämmung durch Verändern von (a) der Menge der Wärme, die dem Heizrohr zugeführt wird und (b) der Menge der Flüssigkeit, die getrennt erforderlichenfalls eingeführt wird, zu verändern. Es ist nicht zweckmäßig, ein Ventil zwischen die Gegenstromwaschkolonne und das Heizrohr einzuschalten, um die abgezogene Menge der gewasche-

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nen Aufschlämmung durch eine Öffnungs-/Schließungs-Anordnung oder durch Einstellen des Ausmaßes der öffnung des Ventils zu steuern, da ein derartiger Ventilbetrieb das Fließen der Waschflüssigkeit in die Gegenstromwaschkolonne stören und nachteilig den Waschwirkungsgrad beeinflussen würde.

Die Wärmemenge, die dem Heizrohr zugeführt wird, kann in der folgenden Weise verändert werden. Das Heizrohr ist mit vielfach unterteilten Mänteln versehen, durch welche ein Heizmittel, vorzugsweise Wasserdampf, geschickt werden kann. Die Anzahl der Mantel, durch welche das Heizmedium, vorzugsweise Wasserdampf, tatsächlich strömt, wird in der Weise gewählt, daß in wirksamer Weise die Wärmemenge, die auf das Heizrohr einwirken gelassen wird, verändert wird. Die Einstellung der Anzahl der Mäntel, durch welche das Heizmedium, vorzugsweise Wasserdampf, tatsächlich strömt, bedingt eine Veränderung der abgezogenen Menge der durch Gegenstrom gewaschenen Aufschlämmung infolge von Veränderungen der Drucke längs der Länge des Heizrohres als Ergebnis der Temperaturveränderungen infolge der Heizmäntel, wobei jedoch die Veränderung nicht kontinuierlich ist. Es ist daher vorzuziehen, kontinuierlich die Menge der Flüssigkeit zu verändern, die getrennt in das Rohr durch die Leitung 9 der Zeichnung eingeführt wird, wobei diese Flüssigkeit vorzugsweise eine Zusammensetzung besitzt, die derjenigen der Waschflüssigkeit ähnlich ist, wodurch kontinuierlich die abgezogene Menge der durch Gegenstrom gewaschenen Aufschlämmung verändert wird. Im Hinblick auf die Steuerbarkeit und die Vereinfachung der Vorrichtung ist es vorzuziehen, die Menge der Flüssigkeit, die getrennt in das Heizrohr in der vorstehend beschriebenen Weise eingeführt wird, zu verändern, um zusätzlich das Abführen der Aufschlämmung in Verbindung mit der Änderung der Wärmemenge aus den nachfolgend diskutierten Gründen zu verändern.

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Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber dem in der DE-OS 35 13 523.9-44 beschriebenen Verfahren dar, wobei es sich um ein Verfahren zum kontinuierlichen Abführen einer Aufschlämmung, insbesondere in einem Polymerisationsverfahren, das dem im vorstehenden Falle beschriebenen ähnlich ist, handelt. Gemäß dem Verfahren der DE-OS 35 13 523.9-44 wird eine polymere Aufschlämmung aus festen Polymerteilchen und einem Verdünnungsmittel aus einer ersten Zone, die unter einem Druck gehalten wird, der dazu ausreicht, das Verdünnungsmittel in der flüssigen Phase zu halten, in ein Heizrohrsystem überführt, wobei dieses Heizrohrsystem aus eine::, Heizrohr, das mit zwei oder mehreren unterteilten Heizmänteln bedeckt ist, besteht, und wobei das Verdünnungsmittel bei normaler Temperatur und unter normalem Druck gasförmig ist, worauf die im wesentlichen getrockneten festen Teilchen und der Dampf des verdampften Verdünnungsmittels aus einer zweiten Zone, die im wesentlichen unter Atmosphärendruck gehalten wird, abgetrennt und gewonnen werden. Die Verbesserung gemäß dieser DE-OS besteht darin, daß das Abführen der Aufschlämmung in der Weise gesteuert wird, daß (1) die Anzahl der Heizmäntel, in welche Wasserdampf für das Heizrohr eingeleitet wird, variiert wird und (2) getrennt die Menge an flüssigem Kohlenwasserstoff oder halogeniertem Kohlenwasserstoff in das Heizrohr eingeführt und gesteuert wird, wobei der flüssige Kohlenwasserstoff oder halogenierte Kohlenwasserstoff bei normaler Temperatur sowie unter normalem Druck gasförmig ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich sowohl die Parameter (1) als auch (2) in beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen zunutze, um die abgezogene Menge an gewaschener Aufschlämmung zu steuern, so daß ein Verständnis, wie diese Parameter arbeiten, um die genaue Menge zu

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steuern, wesentlich ist.

Die vorliegende Erfindung bedient sich des gleichen Prinzips, wie es in der DE-OS 35 13 523.9-44 beschrieben wird. Dies bedeutet, daß erfindungsgemäß die Heizmäntel C1, C2 und C6 die Temperatur des Heizrohres 10 in der Weise steuern, daß die Aufschlämmung, die aus der Gegenstromwaschkolonne B durch die Leitung 8 abgezogen wird, in der Weise gesteuert wird, daß bei einer Erhöhung der Temperatur längs des Heizrohres 10 durch die Heizmäntel der Druck in dem Heizrohr gesteigert wird und der Druckunterschied zwischen der Gegenstromwaschkolonne und dem Heizrohr vermindert wird, wodurch der Strom der Aufschlämmung in das Heizrohr vermindert wird. Andererseits wird bei einem Abnehmen der Temperatur durch Verminderung der Anzahl der Wasserdampfmantel die Fließgeschwindigkeit der Aufschlämmung gesteigert, d. h., daß dann, wenn die Heizmäntel abgeschaltet werden oder ihre Anzahl vermindert wird, die Aufschlämmung in den Heizzonen abgekühlt wird, wodurch der Druck in den Heizzonen innerhalb des Rohres vermindert wird (weil weniger Waschflüssigkeit oder Verdünnungsmittel sich in der gasförmigen Phase befindet) und der Druckunterschied zwischen der Gegenstromwaschkolonne und dem Heizrohr gesteigert wird (d. h., daß der Druck der Aufschlämmung in der Gegenstromwaschkolonne B wesentlich größer ist als derjenige des Heizrohrs), wodurch wiederum der Aufschlämmungsstrom, der von der Gegenstromwaschkolonne B abgezogen und dem Heizrohr 10 durch die Leitung 8 zugeführt wird, erhöht wird.

Um konkreter den infrage kommenden Mechanismus zu verstehen, wird das Heizrohr in eine Vielzahl von Heizunterzonen durch Verwendung einer Reihe von Heizmänteln unterteilt, in welche der Wasserdampf einem Heizrohr zugeführt wird, wobei der Druckverlust über den Längsabschnitt des

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Rohres hinweg erheblich entsprechend dem Verhältnis von " Dampf zu Flüssigkeit schwankt. Daher kann die Fließgeschwindigkeit der Polymeraufschlämmung, die durch einen Abschnitt strömt/ in dem ein gegebener Druckunterschied vorliegt, in der Weise gesteuert werden, daß die Heizbedingungen modifiziert werden und damit die Verdampfungsgeschwindigkeit des Verdünnungsmittels längs des Fließweges. Dies ermöglicht selbst die Steuerung des Abziehens der Aufschlämmung ohne Verwendung eines mechanischen Strömung sventiles.

Um weiter das Abführen der Aufschlämmung aus der Gegenstromwaschzone B in das Heizrohr 10 zu steuern, wird jedoch eine Flüssigkeit, wie ein flüssiger Kohlenwasserstoff oder ein halogenierter Kohlenwasserstoff, in die Leitung 9 eingeführt, um weiter den Druck zusteuern, wobei diese Kohlenwasserstoffe etc. gewöhnlich bei normaler Temperatur sowie unter normalem Druck gasförmig sind. Durch getrennte Einführung der Kohlenwasserstoffe oder der halogenierten Kohlenwasserstoffe etc. in die Heizzone oder das Heizrohr wird weiter der Druck in der Heizzone gesteuert, so daß der Druck in dem Heizrohr fein abgestimmt werden kann, um den Druckunterschied zwischen der Gegenstromwaschkolonne B und dem Heizrohr 10 und längs des Heizrohres selbst zu steuern, so daß das Fließen der abgezogenen Aufschlämmung auf einen konstanten Wert eingestellt werden kann. Je mehr Flüssigkeit getrennt durch die Leitung 9 eingeführt wird, desto größer ist natürlich die Druckzunahme, je weniger Flüssigkeit eingeführt wird, desto geringer ist der Druck in dem Heizrohr, und durch Synchronisation dieser zwei Faktoren, d. h. die Steuerung der Heizmäntel und die Einführung der flüssigen Kohlenwasserstoffe getrennt durch die Leitung 9, kann das Strömen der abgeführten Aufschlämmung in der Tat sehr gut gesteuert werden.

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Die vorliegende Erfindung ist daher eine Variation des in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 35 13 523.9-44 beschriebenen Verfahrens insofern, als die Menge der aus einer Waschkolonne abgezogenen Aufschlämmung durch die Einstellung der Wärmemenge, die dem Heizrohr zugeführt wird, gesteuert wird, wie vorstehend ausgeführt worden ist, wobei, falls erforderlich, die Menge an Flüssigkeit, die getrennt in das Heizrohr eingeführt wird und zusätzlich die Menge an iiufschlämmung in der letzten Polymerisationsreaktionszelle als Kontrollfaktor verwendet wird, wie weiter oben diskutiert worden ist. Dies bedeutet, daß bei einem Anheben oder Absenken des Spiegels der Aufschlämmung in der letzten Polymerisationszelle die Menge an gewaschener Aufschlämmung, die aus dem unteren Teil der Gegenstromkolonne abgezogen wird, entsprechend gesteigert oder vermindert wird, so daß der Spiegel der Aufschlämmung in der letzten Reaktionszelle überwacht werden muß, um letztlich die Menge an gewaschener Aufschlämmung zu steuern, die durch die Steuerung der Temperatur des Heizrohres und der Flüssigkeit, die getrennt eingeführt wird, wie vorstehend diskutiert wurde, zu steuern.

Die grundlegende Betriebsweise der Steuerung der abgezogenen Menge der Aufschlämmung zur Steuerung der Wärme in dem Heizrohr durch die Heizmäntel und das Konzept der getrennten Zufuhr von flüssigem Kohlenwasserstoff zur Steuerung der Abführungsgeschwindigkeit wurde vorstehend näher diskutiert, dennoch ist auch die Beschreibung der DE-OS 35 13 523.9-44 im Falle der vorliegenden Anmeldung zu berücksichtigen. Was die Mechanismen der Steuerung des Drukkes in dem Heizrohr durch Wärme allein betrifft, so ist auch auf die US-PS 4 126 743 zu verweisen. Diese US-PS wird auch in der DE-OS 35 13 523.9-44 beschrieben.

Nach der vorstehend beschriebenen Methode ist es möglich, feste Polymerteilchen mit relativ stabiler Qualität

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zu erhalten, wobei relativ geringfügige Schwankungen bezüglich der Produktionsmenge der Aufschlämmung in der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone beseitigt werden. Bei der Erzeugung von Polymeren auf industrieller Basis schwankt jedoch oft die Produktionsmenge der Aufschlämmung sehr stark. In einem derartigen Falle reicht die vorstehend erwähnte Steuerungsmethode nicht aus, eine Verminderung der Qualität der festen Polymerteilchen und ein Mitschleppen der festen Polymerteilchen in der Waschflüssigkeit, die von dem oberen Teil der Gegenstromwaschkolonne abgezogen wird, zu verhindern, was eine Blockierung der Einrichtung zum Steuern der Fließmenge bewirken kann, oder wodurch in nachteiliger Weise die Wiedergewinnung der Waschflüssigkeit beeinflußt werden kann.

Um das Verfahren des Betriebs eines Gegenstromwaschsystems zum Waschen von polymeren Aufschlämmungen in industriellem Maßstabe durchzuführen, wurden die technischen Gründe der vorstehend erwähnten starken Schwankungen untersucht, wobei festgestellt wurde, daß sie durch drastische Schwankungen in der Aufsteiggeschwindigkeit der Waschflüssigkeit in der Gegenstromwaschkolonne (nachfolgend einfach als 'Aufsteiggeschwindigkeit" bezeichnet) verursacht werden. Aufgrund dieser Feststellung wurden Untersuchungen angestellt, um Methoden zu ermitteln, nach welchen die Aufsteiggeschwindigkeit der Waschflüssigkeit in der Gegenstromwaschkolonne konstant gehalten werden kann.

Es wurde gefunden, daß die Aufsteiggeschwindigkeit durch (a) die Menge "A1" der getrennt in das Heizrohr eingeführten Flüssigkeit, (b) die Menge "A2" des Dampfes, der durch das Heizrohr abgetrennt wird und (c) die Menge "Λ4" der Waschflüssigkeit, welche in die Gegenstromwaschkolonne eingeführt wird, bestimmt wird. Daher ist es mög-

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lieh, diese starken Schwankungen der Produktionsmenge in der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone nach der folgenden Methode zu beseitigen, die eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung darstellt:

Zuerst wird eine Veränderung der Produktionsmenge der Aufschlämmung in der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone anhand einer Veränderung des Aufschlämmungsspiegels in der letzten Reaktionszelle A ermittelt und dann entsprechend dieser Veränderung die abgezogene Menge der Aufschlämmung aus der Gegenstromwaschkolonne nach der Methode verändert, die der im Zusammenhang mit der ersten Aufschlämmungsform der Erfindung beschriebenen Methode ähnlich ist, gemäß welcher große Schwankungen der Aufschlämmungen normalerweise nicht auftreten. Entsprechend der Veränderung der Aufsteiggeschwindigkeit, die durch diese Veränderung der abgezogenen Menge der Aufschlämmung verursacht wird, wird die Menge "A4" der Waschflüssigkeit entsprechend der Kombination der Menge "Al" der Flüssigkeit, die getrennt eingeführt werden soll, und der Menge "A2" des Dampfes verändert, d. h., die Menge
"A3" =i "A2" - "A1".

Erforderlichenfalls wird die Menge der Waschflüssigkeit, die von dem oberen Teil der Gegenstromwaschkolonne abgezogen wird, verändert. Ein bevorzugtes Ergebnis kann erhalten werden durch Veränderung dieser Menge der Waschflüssigkeit, die von dem oberen Teil der Gegenstromwaschkolonne ungefähr proportional zu der Menge "A2"- "A1" = "A3" abgezogen wird.

Die folgenden konkreten Beispiele erläutern die Erfindung näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung .

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In der Zeichnung wird die kontinuierlich arbeitende Polymerisationszone anhand ihrer letzten Reaktionszelle (A) veranschaulicht. Jeder Typ von Reaktionszellen kann für die Zellen vor der letzten Zelle verwendet werden.

Die Aufschlämmung in der letzten Polymerisationszelle (A) wird durch eine Pumpe (1) umlaufen gelassen und durch Ventile (V1-1) (V1-2) in zwei Teile aufgeteilt, wobei einer erneut der letzten Polymerisationszelle (A) zugeführt wird und der andere in die Gegenstromwaschkolonne (B) eingeführt wird. Solange die Schwankung der Polymerisationsmenge der Aufschlämmung in der Polymerisationszone gering ist, kann die Steuerung durch Ermitteln des Druckes erfolgen und die Gegensteuerung kann erfolgen durch Ermitteln des Druckes in der Gegenstromwaschkolonne (B) und Steuern des Öffnungsgrades des Ventiles (V1-2), so daß der Druck konstant gemacht wird. Die Menge der Waschflüssigkeit, welche in die Gegenstromwaschkolonne (B) eingeführt wird, wird konstant gemacht durch Betätigen des Ventiles (V3) unter der Steuerung der Vorrichtung (F1) zur Steuerung der Fließmenge. In ähnlicher Weise wird die Menge der Waschflüssigkeit, die von der Gegenstromwaschkolonne (B) abgezogen wird, durch Betätigen des Ventiles (V2) auf der Grundlage der durch den Fließmengendetektor (F2) ermittelten Daten konstant gemacht.

Die Menge der Aufschlämmung in der letzten Polymerisationszelle (A) wird durch den Mengendetektor (L₁) ermittelt. Gewöhnlich wird durch Betätigen des Ventils (V4) entsprechend der ermittelten Menge die Menge der Flüssigkeit, welche in das Heizrohr eingeführt werden soll, verändert, um die Menge der Aufschlämmung zu steuern, die aus der Gegenstromwaschkolonne abgezogen wird. In diesem

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Zusammenhang ist es auch möglich, die Wärmemenge, die auf das Heizrohr einwirken gelassen wird, durch öffnen oder Schließen der Ventile (V5-1), (V5-2), (V5-3), (V5-4), (V5-6) und (V5-7) zusätzlich zu der Änderung der Menge der Flüssigkeit (durch die Leitung 9), die in das Heizröhr eingeführt werden soll, zu verändern. Dies erfolgt durch Veränderung der Anzahl der Heizmäntel, in welche tatsächlich Wasserdampf eingeleitet wird. Die diskontinuierliche Schwankung der abgezogenen Menge der Aufschlämmung infolge der Veränderung der Anzahl der Heizmäntel wird ausgeglichen durch Einstellen der Menge an Flüssigkeit, welche in das Heizrohr eingeführt wird, und zwar hauptsächlich durch Einstellen des Öffnungsgrades des Ventils (V4), so daß die Geschwindigkeit der abgezogenen Aufschlämmung in der Weise gesteuert wird, daß sie mit einer konstanten Geschwindigkeit abgezogen wird. In diesem Falle ist es erforderlich, zuvor die Menge an Flüssigkeit, die in das Heizrohr eingeführt wird, zu ermitteln, um die erhöhte Menge an abgezogener Aufschlämmung auszugleichen, wenn die Anzahl der Heizmäntel, in welche Wasserdampf eingeführt wird, herabgesetzt wird, um diese Daten in der Steuerungseinrichtung (Z) zu speichern. Der Mechanismus, nach welchem die Heizmäntel und die Menge an Flüssigkeit, die in das Heizrohr eingeführt wird, die Menge an abgezogener Aufschlämmung steuert, wurde weiter oben beschrieben.

Bei einem anderen erfindungsgemäßen Beispiel werden weitere Werte gesammelt durch Ermitteln der Menge "A2" des Dampfes, der durch das Heizrohr abgetrennt wird, und der Menge "Al" der Flüssigkeit, die in das Heizrohr durch die Strömungsmeßgeräte (F3) bzw. (F4) eingeführt wird, wobei die Werte in der Steuerungseinrichtung (W) zur Veränderung der Menge "A4" der Waschflüssigkeit, die in die

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Cegenstromwaschkolonne (B) durch Betätigen des Ventils (V3) und die abgezogene Menge "A5" der Waschflüssigkeit durch Betätigen des Ventils (V2) bearbeitet werden. In diesem Falle ist die bevorzugte ProzeßSteuerformel wie folgt:

Ic₁Ck₂ + (Jc₂.A2 - Al)} £ A4 < Ic₁Ik₄ + U₃.A2 - Al)]

worin k*, k„, k~ und k₄ Konstanten sind, die durch die Form der Gegenstromwaschkolonne und die Art der zu behandelnden Aufschlämmung bestimmt werden. Für den Fall, daß die Aufschlämmung aus Polypropylen und Propylen besteht, sind k.. und k_ ungefähr gleich 1 und k_ und k. sind ungefähr 1xS-15xScm, wobei S der Querschnitt der engeren Teile der Gegenstromwaschkolonne ist und die Einheit von "A1", "A2" und "A4" durch das Volumen bei der Temperatur der Gegenstromwaschkolonne ausgedrückt wird.

Die bevorzugte Prozeßsteuerungsformel bezüglich "A5" ist wie folgt: Jc,{k₂ + U₃.A2 - Al)] + k₅(k₃.A2 - Al) < A5 < Ic₁ Ik₄ + (k₃.A2 - Al)] + Ic₅Ik₃.A2 - Al)

worin k₅ der Wert ist, der durch die Konzentration der festen Polmyerteilchen in der Aufschlämmung, die in der Polymerisationszone erzeugt wird, bestimmt wird. Für den Fall, daß die Aufschlämmung aus Polypropylen und Propylen besteht, ist k,- gewöhnlich ungefähr 1-3.

Die vorstehend erwähnte Methode wird auf eine Anlage angewendet, mit der Polypropylen mit einer Produktionsmenge von 1 Tonne/Stunde [Tonne = Metertonne (= 1.000 kg)] erzeugt wird, wobei die Schwankung der Aufschlämmungsproduktion bei einer Aufschlämmungskonzentration von 50 Gew.-% +; 4 % beträgt. Die verwendete Gegenstromwaschkolonne besitzt eine Länge von 5 m, innere Durchmesser von 0,7 m und 1,4 m und die Menge der eingeführten Wasch-

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flüssigkeit und der abgezogenen Flüssigkeit werden jeweils konstant gehalten, und zwar 1,28 Tonnen/Stunde und 1/45 Tonnen/Stunde. Wird die Flüssigkeitsoberfläche in der letzten Reaktionszelle konstant gehalten, dann ist der Wirkungsgrad der Gegenstromwaschkolonne, berechnet anhand der Menge des entfernten Katalysators, 95 _+ 0,5 %, -so daß eine stabile Betriebsweise gegeben ist.

Schwankt andererseits während des Betriebs die Produktionsmenge der Aufschlämmung innerhalb des Bereiches von _+ 10 %, wobei diese Veränderung durch Veränderung der Produktionsmenge zwischen 1,2 Tonnen/Stunde und 1,0 Tonne/Stunde zur Erzeugung von Produkten verschiedener Marken erfolgt und auch die Veränderung der Mengen an zugeführter und abgezogener Waschflüssigkeit berücksichtig.t werden, dann beträgt der Wirkungsgrad der Gegenstromwaschkolonne 95 _+ 0,2 %, so daß eine äußerst stabile Betriebsweise gegeben ist.

Vorstehend wurden wesentliche Merkmale der vorliegenden Erfindung beschrieben. Nachdem die polymere Aufschlämmung das Heizrohr verlassen hat, wird die Polymerauf schlämmung einer Tiefdruckzone in dem Zyklon D zugeleitet, wo die Polymerteilchen und der Dampf in einer solchen Weise abgetrennt werden, daß der Dampf durch die Leitung 3 abgezogen wird und die Polymerteilchen dem Aufgabetrichter E zugeführt werden, von wo aus die Teilchen durch die Leitung 4 abgezogen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist eine sehr wirksame Methode zum kontinuierlichen Betreiben einer Gegenstromwaschkolonne und stellt einen deutlichen Fortschritt gegenüber den bekannten Methoden dar.

Zusammenfassung

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Betrieb einer Gegenstromwaschkolonne durch

(a) Einführen einer Aufschlämmung, die aus festen Polymerteilchen und einem Verdünnungsmittel besteht und kontinuierlich von einer kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone abgezogen wird, in den oberen Teil der Gegenstromwaschkolonne,

(b) Einführen von Waschflüssigkeit in den unteren Teil der Gegenstromwaschkolonne und Abziehen derselben von dem oberen Teil dieser Kolonne und

(c) Abziehen von gewaschener Aufschlämmung aus dem unteren Teil der Kolonne und Einführen derselben in ein Heizrohr zur Trennung des Dampfes der Waschflüssigkeit und der festen Polymerteilchen,

dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogene Menge der gewaschenen Aufschlämmung von dem unteren Teil der Kolonne gesteuert wird durch

(i) Steuerung der Wärmemenge, die dem Heizrohr zugeführt wird · und erforderlichenfalls ferner

(ii) Steuerung der Menge A1 an Flüssigkeit, die getrennt dem Heizrohr zugeführt werden soll, "

wobei die Steuerung der abgezogenen Menge der gewaschenen Aufschlämmung durch die Maßnahme! (i) und (ii) in der Weise durchgeführt wird, daß die Menge der Aufschlämmung in der letzten Reaktionszelle der kontinuierlich arbeitenden Polymerisationszone überwacht wird und die Menge der abgezogenen Aufschlämmung, bezogen auf die Menge

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der Aufschlämmung in der Polymerisationszone, durch die Kontrollmaßnahmen (i) und (ii) gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Polymerteilchen aus Polypropylen und/ oder Copolymeren von Propylen und anderen Olefinen bestehen, und das Verdünnungsmittel, die Waschflüssigkeit und die Flüssigkeit, die getrennt zugeführt werden soll, hauptsächlich aus Propylen bestehende Flüssigkeiten sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Waschflüssigkeit, welche in den unteren Teil der Gegenstromwaschkolonne eingeführt wird, und die Menge der gleichen Flüssigkeit, die von dem oberen Teil dieser Säule abgezogen wird, jeweils durch Einrichtungen zum Steuern der Fließmenge konstant gehalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Waschflüssigkeit, die in den unteren Teil der Gegenstromwaschkolonne eingeführt wird, gesteuert wird durch die Menge A3, die dem Unterschied zwischen der Menge A2 des von dem Heizrohr abgetrennten Dampfes und der Menge A1 der getrennt in das Heizrohr einzuführenden Flüssigkeit entspricht.

Beschreibung