DE954921C - Verfahren zur Abtrennung von festen, fluessigen und kondensierbaren gasfoermigen Beimischungen aus den im Kreislauf gefuehrten nicht umgesetzten gasfoermigen Anteilen bei der Polymerisation von AEthylen unter hohen Druecken - Google Patents

Description

Bei der Polymerisation von Äthylen unter Drükken von 800 bis 4000 at und einer Temperatur von 40 bis 400⁰ entspannt man bekanntlich das Reaktionsgemisch zusammen mit dem nicht umgesetzten Äthylen, um die Trennung der festen und flüssigen Reaktionsprodukte von den gasförmigen Anteilen vornehmen zu können. Hierbei entspannt man entweder bis auf Atmosphärendruck oder einen Zwischendruck, der unterhalb des Reaktionsdruckes liegt, vorteilhaft auf Drücke zwischen 50 bis 500 at. Das zu polymerieierende Gas kann aus reinem Äthylen oder aus Äthylen und reaktionsbeschleunigendien Zusätzen, wie Sauerstoff oder peroxydischen Katalysatoren, bestehen. Es ist auch möglich, durch Zugabe von anderen polymerisierbaren Stoffen, die olefinische Doppelbindungen enthalten, wie Propylen, Styrol, Aerylsäureestern u. dgl., nach dieser Arbeitsweise Mischpolymerisate herzustellen.

Zur wirtschaftlichen Durchführung derartiger Polymerisationsverfahren ist es notwendig, das nicht umgesetzte Gas nach der Trennung von dem hochpolymeren Reaktionsprodukt im Kreis zu führen, indem man es mit Frischgas vereinigt. Das Kreisgas kann bei Atmosphärendruck gehalten werden; es ist aber wirtschaftlicher, mit einem Kreisgasdruck zu arbeiten, der zwischen dem Polyrnerisationsdruck und dem Normaldruck liegt. In beiden Fällen ist es notwendig, das nicht umgesetzte Gas, bevor es

erneut auf Reaktionsdruck komprimiert wird, sorgfältigst von letzten Spuren an mitgeführten oder gelösten Reaktionsprodukten zu befreien. Diese mitgeführten oder gelösten Reaktionsprodukte bestehen aus einem Gemisch von Polymerisaten von kunststoffartiger, wachsartiger, flüssiger oder gasförmiger Beschaffenheit. Sie können in feinster Verteilung als Staub, als Flüssigkeitströpfchen oder in gasförmiger Phase vorliegen. Die Abtrennung dieser mitgeführten oder gelösten Anteile wurde bisher in der Weise vorgenommen, daß man das Gas einen Kühler mit nachgeschaltetem Abscheider durchstreichen ließ. Diese Arbeitsweise führt aber nicht zu befriedigenden Ergebnissen. Bei Verwendung von niedrigen Kühltemperaturen von etwa 20⁰ werden sämtliche niedermolekularen Beimischungen des Gases kondensiert, und es scheidet sich innerhalb kurzer Zeit im Kühler ein kunststoffartiger, zäher Wandbelag ab. Auf Grund der guten Isolationeeigenschaften dieses Belages ist dann der Wärmeaustausch so schlecht, daß der Kühler außer Betrieb genommen und gereinigt werden muß. Außerdem bildet sich dabei ein feiner Staub von verhältnismäßig hochmolekularem Polymerisat, der vom strömenden Gas durch sämtliche Abscheider mitgerissen wird und der bei der nachfolgenden Komprimierung des Gases in den Maschinen zu Störungen führt. Wählt man andererseits höhere Kühl- und Abscheidetemperaturen, die noch oberhalb des Schmelzpunktes der hochmolakularen Beimischung liegen, so ist die Abscheidung unvollständig.

Es wurde nun gefunden, daß man feste und flüssige und kondensierbare gasförmige Beimischungen aus den im Kreislauf geführten, nicht umgesetzten gasförmigen Anteilen bei -der Polymerisation von Äthylen unter hohen Drücken gut abtrennen kann, wenn man das von der Hauptmenge des hochmolekularen Polymerisats befreite Gas durch mehrere hintereinander angeordnete Kühl- und Ab-Scheidevorrichtungen führt, in denen es stufenweise abgekühlt wird, wobei sich zwischen den einzelnen Abscheidevorrichtungen höher liegende Teile des Kühlsystems befinden, aus denen das sich abscheidende Gut in die Abscheider fließen kann, und das Gut in dem Kühlsystem fraktioniert so weit abkühlt, daß das sich abscheidende Gut jeweils eine Temperatur oberhalb semes Fließpunktes hat. Das erste Kühlgefäß wird bei dieser Arbeitsweise auf der höchsten und>das letzte Kühlgefäß auf der nied-So rigsten Temperatur gehalten. In dieser Weise gelingt es, die nicht gasförmigen wie auch die gasförmigen, aber kondensierbaren Anteile aus dem Kreisgas fraktioniert abzuscheiden, da die mitge-. führten oder gelösten Reaktionsanteile aus einem Gemisch aller Polymerisationsgrade bis zum hochmolekularen Kunststoff bestehen und die Einzelfraktionien Erweichungs- bzw. Schmelz- oder Kondensationspunkte in einem weiten Temperaturbereich sowie Viskositäten von leichtfließendem Öl bis zu den zähflüssigen Kunststoffschmelzen besitzen.

Dieses Verfahren ermöglicht eine praktisch vollständige Abscheidung der polymerisierten Produkte aus dem Kreisgas. Es läßt sich kontinuierlich über einen längeren Zeitraum ausführen, da man die Abscheider ohne Unterbrechung der Fabrikation entleeren kann. Dabei ist es vorteilhaft, in jeder Stufe nur so weit zu kühlen, daß sich im nachfolgenden Abscheider ein öliges bis pastenartiges Produkt ansammelt. Dabei kommen Kühltemperaturen zwischen 200 und — 20° in Betracht. Obwohl diese stufenweise Abscheidung auch bei gewöhnlichem Druck vorgenommen werden kann, ist sie für das Arbeiten bei erhöhtem Druck von besonderem Interesse. Vorteilhaft bei dieser Arbeitsweise ist auch, daß man <üe Polymerisate von mittlerem und niedrigem Polymerisationsgrad, die als Nebenprodukte entstehen, unmittelbar in fraktionierter Form erhält, so daß eine nachherige Trennung dieser Produkte nicht mehr erforderlich ist.

Die Abbildung zeigt schematisch eine Polymerisationsanlage für Äthylen, bei der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit den Kühlsystemen 7 und 10 Verwendung findet. Das eintretende Frischgas wird in zwei Stufen 1 und 2 auf Reaktionsdruck von beispielsweise 800 bis 1500 at und in dem anschließenden Vorheizer 3 auf eine Reaktionsiemperatur von z. B. 200⁰ gebracht. Das in dem Reaktionsgefäß 4 entstandene Polymerisat wird mit dem nicht umgesetzten Monomeren über ein Ventil 5 auf einen Druck unterhalb des Reaktionsdrackes entspannt, zweckmäßig auf 200 bis 500 at, und gelangt in den Abscheider 6. Das nicht umgesetzte Gas, das unter dem Zwischendruck im Kreis geführt werden soll, enthält noch feste und flüssige sowie kondensierbare gasförmige Reaktionsprodukte als Beimischungen. Diese müssen, bevor das Gas der Saugseite des Kompressors 2 zugeführt wird, sorgfältig abgeschieden werden, was mit dem in mehrere Stufen unterteilten Kühlsystem 7 erreicht wird. In jeder einzelnen Kühlstrecke, die z. B. aus einem senkrechten, mit Kühlmantel versehenen Rohr genügender Länge besteht, wird jeweils auf eine Temperatur gekühlt, die oberhalb des¹ Fließpunktes des sich abscheidenden Gutes Hegt, das sich in dem anschließenden tiefliegenden Abscheidegefäß sammelt. Von dort wird es kontinuierlich oder diskontinuierlich über die unteren Ablaßventile aus der Anlage entfernt.

Für die Reinigung der gasförmigen Anteile, die bei weiterer Entspannung des Polymerisates über das Ventil 8 in den Niederdruckabscheider 9· entweichen, ist ein. ähnliches Kühlsystem 10 bestimmt. Hier wird die Kühlung und Abscheidung drucklos oder bed geringem Überdruck ebenfalls stufenweise so vorgenommen, daß die Temperaturen in den einzehnen Stufen oberhalb des Fließpunktes des sich abscheidenden Gutes eingestellt sind.

Beispiel

Bei der Polymerisation von Äthylen wird in einem Abscheider nach dem Reaktionssystem die Hauptmenge des hochmolekularen Polymerisates vom nicht umgesetzten Gas getrennt. Von diesem Gas, das zweckmäßig auf einem Zwischendruck von 50 bis 500 at gehalten wird, werden noch eine geringe

Menge hochmolekularer und ein mehr oder wfemger großer Anteil niedermolekularer Polymerisationsprodukte mitgeführt.

In einem Kühlsystem mit nachfolgendem Abscheider werden bei einer Kühltemperatur von 130 bis 150° die hochmolekularen Beimischungen abgeschieden. Anschließend durchströmt das Gas einen zweiten auf 130 bis 8o° gehaltenen Kühler mit einem Abscheider, in dem sich Äthylenpolymerisate von einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 5000 bis 6000 und einem Erweichungspunkt von 85 bis 95⁰ ansammeln. In einer letzten Stufe kühlt man das Gas auf 10 bis 30°, um noch die letzten flüssigen Beimischungen abzuscheiden. Die Kühltemperaturen in den einzelnen Stufen sind jeweils so zu wählen, daß die abgetrennten Stoffe in flüssigem oder breiigem Zustand verbleiben. Dieser Umstand .ermöglicht es auch, die einzelnen Abscheider ohne besondere Schwierigkeiten von Zeit zu Zeit zu entleeren. Falls es notwendig -sein sollte, kann die Kühlung und Abscheidung in noch weitere Stufen unterteilt werden. Ein nach dieser Methode gereinigtes Gas ist praktisch frei von staubförmigen oder flüssigen oder gelösten Beimischungen. Es kann unmittelbar zusammen mit dem Frischgas dem Kompressor zugeführt-werden, in dem es auf Reaktionsdruck gebracht wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abtrennung von festen, flüssigen und kondensierbaren gasförmigen Beimischungen aus den im Kreislauf geführten nicht umgesetzten gasförmigen Anteilen bei der Polymerisation von Äthylen unter hohen Drücken, dadurch gekennzeichnet, daß man das von der Hauptmenge des hochmolekularen Polymerisates befreite Gas durch mehrere hintereinander angeordnete Kühl- und Abscheidevorrichtungen führt, wobei sich zwischen den einzelnen Ab-■schieidevorrichtungen höherliegende Teile des Kühlsystems befinden, von denen das sich abscheidende Gut in die Abscheider fließen kann, und das Gut in dem Kühlsystem fraktioniert so weit abkühlt, daß das sich abscheidende Gut jeweils eine Temperatur aberhalb seines Fließpunktes hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abtrennung der festen, flüssigen und kondensierbaren gasförmigen Anteile bei erhöhtem Druck vornimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 609545/560 6.56 (609 723 12.56)