DEB0032727MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 24. September 1954 Bekanntgemacht am 5. Juli 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Bei der Polymerisation von Äthylen unter Drükken von 8oo bis 4000 at und einer Temperatur von 40 bis 400° 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 Zwisichendruck, der unterhalb des Reaktionsdruckes liegt, vorteilhaft auf Drücke zwischen 50 bis^: 500 at. Das zu polymerisieren de Gas kann aus reinem Äthylen oder aus Äthylen und reaktionsbeschleuriigenden Zusätzen, wie Sauerstoff oder peroxydisch'en Katalysatoren, bestehen. Es ist auch möglich, durch Zugabe von anderen polymerisierbaren Stoffen, die olefinische Doppelbindungen. enthalten, wie Propylen, -Styrol, Acrylsäureestern 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 Reaktionsprodükt im Kreis zu führen, indem man es mit Frischgas vereinigt. Das Kreisgas kann bei Atmosphären druck gehalten werden; es ist aber wirtschaftlicher, mit. 'einem Kreisgasdruck zu arbeiten, der zwischen:; dem Polymerisationsdruck und dem Normaldruck liegt. In "beiden . Fällen ist es notwendig, das nicht umgesetzte Gas, bevor es

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erneut auf Reaktionsdruck komprimiert wird, sorgfältigst von letzten Spuren an mitgeführten oder gelösten Reaktionsprodukten zu befreien. Diese mitgefühlten öder 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 abier rächt 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 Isolationseigenschaften 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 Abseheidetemperaturen, die noch oberhalb des Schmelzpunktes der hochmolekularen 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 seines Fließpunktes hat. Das erste Kühlgefäß wird bei dieser Arbeitsweise auf der höchsten und das letzte Kühlgefäß auf der niedrigsten Temperatur .gehalten. In dieser Weise gelingt es, die nicht gasförmigen wie auch die gasförmigen, aber kondensierbaren Anteile aus dem ,Kreisgas fraktioniert abzuscheiden, da die rnitgeführten oder gelösten Reaktionsanteile aus einem Gemisch aller Polymerisationsgrade bis zum hochmolekularen Kunststoff bestehen und die Einzelfraktioneh 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 polymerisiert en Produkte aus dem Kreisgas. Es läßt sich kontinuierlich über einen längeren Zeitraum äüsfüHren, da man die.Ab":' scheider 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 — 2O° in Betracht. Obwohl diese stufenweisie 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 'die Polymerisate von mittlerem und niedrigem Polymerisationjsgrad, 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 ein¹ tretende Frischgas wird in zwei Stufen 1 und 2 auf Reaktionsdruck von beispielsweise 800 bis 1500 at und in dem anschließenden Vorheizer 3 auf eine Reaktionistemperatur 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 Reaktionsdruickes 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 des Fließpunktes des sich abscheidenden Gutes liegt, 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 ent- weichen, ist ein ähnliches Kühlsystem 10 bestimmt. Hier wird die Kühlung und Abscheidung drucklos oder bei geringem Überdruck ebenfalls stufenweise so vorgenommen, daß die Temperaturen in den einzelnen Stufen oberhalb des Fließpunktes des sich, abscheidenden Gutes eingestellt sind.

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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

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Menge hochmolekularer und ein mehr oder weniger 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 80° gehaltenen Kühler mit einem Abscheider, in dem sich Äthylenpolymerisatc vom 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 Kühltempieraturen in den einzelnen Stttfen sind jeweils so zu wählen, daß die abgetrennten Stoffe in flüssigem oder breiigem Zustand verbleiben. Diesier 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 Reaktiomsdruck 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 Abscheidevorrichtung en 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 oberhalb seines Fließpumktes hat.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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