EA011043B1

EA011043B1 - Суспензионный петлевой реактор

Info

Publication number: EA011043B1
Application number: EA200601493A
Authority: EA
Inventors: Луи Фуарж; Марк Ван Дер Овера
Original assignee: Тотал Петрокемикалс Рисерч Фелюй
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2008-12-30
Also published as: US20070066770A1; JP4885738B2; US7473743B2; KR101266627B1; WO2005080439A3; EP1713833A2; EP1564221A1; EP1713833B1; JP2007522303A; CN100509864C; ES2386791T3; WO2005080439A2; CN1918185A; KR20070008585A; EA200601493A1

Abstract

В изобретении описано применение в производстве полиолефинов суспензионного петлевого реактора, в котором все внутренние части, находящиеся в контакте с суспензией, вначале полируют механическим способом до уровня максимально 70 СКЗ шероховатости и впоследствии полируют с помощью химического или электрохимического процесса до конечного уровня максимально 40 СКЗ шероховатости.

Description

Это изобретение касается новой обработки поверхности внутренних частей суспензионного петлевого реактора, которая препятствует обрастанию реактора во время полимеризации олефинов.

Известно, что полимеры олефинов можно получить путем полимеризации олефинов в углеводородном растворителе или в мономерах, действующих как растворитель. Однако обнаружено в промышленном масштабе, что там, где полимер является нерастворимым или, по существу, не растворимым в растворителе, полимерный продукт имеет тенденцию к осаждению на стенке реактора полимеризации. Такое так называемое «обрастание» приводит к уменьшению эффективности теплообмена между объемом реактора и охладителем, окружающим реактор. В некоторых случаях разница температур между температурой в объеме реактора и температурой охладителя (например, системы с охлаждающей водой) может увеличиваться с течением времени до уровня, который означает, что нужно прекращать работу.

Это «обрастание» вызывает объединение мелких частиц и накопление электростатического заряда в порошке. Пытались избежать обрастания путем добавления препятствующего обрастанию агента в качестве вспомогательного средства обработки. Обычно, препятствующий обрастанию агент действует таким образом, чтобы сделать растворитель более проводящим. Это в некоторой степени предотвращает образование электростатического заряда, который является одной причиной накопления полимера на стенках реактора.

В патенте США 3995097 описан способ, посредством которого олефин полимеризуют в углеводородном растворителе, используя катализатор, включающий оксид хрома, связанный с одним из оксидов кремния, алюминия, циркония или тория. Сообщается, что обрастание реактора понижают путем добавления композиции, которая включает смесь алюминиевых или хромовых солей алкилсалициловой кислоты и алкилсерасукцината щелочного металла.

Патент ЕР 0005215 касается способа полимеризации олефинов в углеводородном растворителе с использованием катализатора, включающего прокаленное хромовое соединение, связанное по меньшей мере с одним из оксидов кремния, алюминия, циркония или тория, или с использованием каталитической системы, такой системы, как описанные в патентах США 2908671, 3919185 и 3888835. В способе используют препятствующий обрастанию агент, включающий соединение, содержащее остаток сульфокислоты. Препятствующий обрастанию агент является композицией, включающей: (а) полисульфоновый сополимер; (б) полимерный полиамин и (в) растворимую в масле сульфокислоту. В приведенном примере используют присадку §1аб18 450 в качестве препятствующего обрастанию агента.

В патенте США 6022935 (эквивалентный патенту ЕР 0803514) описан способ получения полимеров С₂-С1₂ алк-1-ен, использующий каталитическую систему, содержащую металлоценовый комплекс. В способе используют антистатическое средство. Сообщается, что в общем можно использовать все антистатические средства, которые подходят для полимеризации. Приведенными примерами являются смеси солей, включающих кальциевые соли медиалановой кислоты (шебЫашс ас1б) и хромовые соли Νстеарилантраниловой кислоты, мыла С12-С22 жирных кислот сложных сульфоновых эфиров с общей формулой (КК.')-СНО8О₃Ме, сложные эфиры полиэтиленгликолей и жирных кислот и полиэтиленалкиловые эфиры.

Патент ЕР 0820474 касается предотвращения проблем наслаивания в газофазных реакторах при процессах полимеризации, которые включают по меньшей мере один петлевой реактор, за которым следует по меньшей мере один газофазный реактор. Эти проблемы решают, используя препятствующий обрастанию агент, который является смесью хромовой соли алкилсалициловой кислоты С₁₄-С₁₈, диалкилсульфосукцината кальция и сополимера алкилметакрилата с 2-метил-5-винилпиридином, растворенной в ксилоле. Упоминаются катализаторы хромового типа, катализаторы типа катализаторов Циглера и металлоценовые катализаторы.

В свете вышеупомянутого видно, что известно много так называемых препятствующих обрастанию агентов для использования в способах полимеризации олефинов. Однако с известными в технике агентами существовала проблема, в частности, в отношении способов полимеризации, использующих катализаторы хромового типа или катализаторы типа Циглера-Натта, по причине потери активности катализатора из-за присутствия препятствующего обрастанию агента. Это происходит из-за отравления катализатора, например, спиртовыми или сульфонатными группами в препятствующем обрастанию агенте.

Другие проблемы с известными в технике агентами относятся к проблемам токсичности. Это особенно касается присадки 8!абЦ 450, описанной в ЕР 0005215.

Таким образом, остается потребность в обеспечении новых способов предотвращения обрастания при процессах полимеризации олефинов, особенно при полимеризации этилена и, в особенности, в полимеризации полиэтилена с высокой молекулярной массой.

В соответствии с этим, в настоящем изобретении описан суспензионный петлевой реактор, в котором все внутренние части реактора, находящиеся в контакте с суспензией, сначала полируют путем механической обработки до уровня максимально 70 СКЗ (среднеквадратичное значение) шероховатости и впоследствии полируют с помощью химического или электрохимического процесса до конечного уровня максимально 40 СКЗ шероховатости.

Существует два способа определения степени шероховатости поверхности: среднее арифметическое значение шероховатости К._а (САЗ), определяемое методами стандартных испытаний ΌΙΝ 4768/1,

- 1 011043

ΌΙΝ 4762/1 или Ι8Ο/ΏΙ8 4287/1, и среднеквадратичное значение шероховатости (СКЗ), определяемое методами стандартных испытаний ΌΙΝ 4762/1 или Ι8Ο/ΏΙ8 4287/1.

К_а является средним арифметическим значением всех абсолютных расстояний у профиля шероховатости К от средней линии профиля с измерением длины Ι_ο; это можно записать как &_а=М1_т

К.,, определяют как среднее квадратичное значение профиля, рассчитываемое через одну выборочную длину, но его можно выражать как средний результат пяти последовательных выборочных длин Ι_ο; это можно выразить как

В настоящем изобретении был принят способ среднего квадратичного значения.

Предпочтительно конечный уровень шероховатости составляет приблизительно 32 СКЗ (0,8 мкм).

В настоящем изобретении также описано применение в производстве полиолефина петлевого реактора, в котором все внутренние части, находящиеся в контакте с суспензией, вначале полируют механическим способом до уровня максимально 70 СКЗ шероховатости и впоследствии полируют с помощью химического или электрохимического процесса до конечного уровня максимально 40 СКЗ шероховатости.

Материал реактора можно выбирать из углеродистой стали, нержавеющей стали или углеродистой стали с плакированием нержавеющей сталью. Предпочтительно материал является углеродистой сталью. Обычно уровень шероховатости необработанного материала составляет по меньшей мере 250 СКЗ.

Механическое полирование известно в технике, в этом случае используют набор наждачной бумаги, имеющей соответственно уменьшающийся уровень крупности. Обычно механическое полирование может довести уровень шероховатости до значения приблизительно 63 СКЗ.

Электрохимическое полирование известно в технике и описано, например, в И8-А-4772367, где описывают способ полирования и/или травления внутренних поверхностей труб с помощью полировальной головки. Полировальная головка включает диэлектрическую внешнюю стенку, ограничивающую узкий рабочий зазор по отношению к поверхности, подлежащей полированию, что позволяет потоку электролита протекать через указанный зазор.

Химическое полирование также известно в технике и описано в И8-А-5047095. Крупные объекты, такие как части реактора, обрабатывают, используя метод распыления. В случае труб или трубопроводов обрабатывающий раствор перекачивают через трубу. Количество удаляемого металла регулируют временем погружения, тогда как скорость удаления металла регулируют концентрацией полировального раствора. Обычно скорость удаления составляет от 1 до 3 мкм/мин.

Обычно водный полировальный раствор имеет рН от 1 до 6, предпочтительно от 3,5 до 5. Он включает в качестве основного ингредиента ортофосфорную кислоту и/или концентрированные фосфорные кислоты и/или ее водорастворимые соли и одну или более карбоновую кислоту, имеющую либо две, либо три карбоксильные группы на молекулу, факультативно одно или более чем одно поверхностноактивное вещество и факультативно один или более чем один ингибитор коррозии.

Предпочтительно в качестве фосфатной составляющей используют соли щелочных металлов и/или соли аммония или ортофосфорную кислоту и/или концентрированные фосфорные кислоты.

Подходящие соли щелочных металлов включают соли лития, натрия, калия, рубидия или цезия. Предпочтительными солями щелочных металлов являются соли натрия и калия.

Подходящие соли аммония содержат либо катион ΝΗ₄ ⁺, либо один или более чем один заместитель на атоме азота, причем указанные заместители являются предпочтительно алкилами, имеющими от 1 до 6 атомов углерода. Наиболее предпочтительными являются соли ΝΗ₄ ⁺.

Обычно водный раствор содержит от 0,2 до 12 мас.% фосфатной составляющей. Количество по массе рассчитывают, исходя из массы приготовленного используемого раствора.

Отдельные соединения или смеси ди- и трикарбоновых кислот используют в количестве от 0,01 до 1 мас.% в водном растворе.

Поверхностно-активные вещества, если они присутствуют, можно добавлять в количестве максимально 2 мас.%, предпочтительно от 0,005 до 2 мас.%.

Ингибиторы коррозии, если они присутствуют, обычно добавляют в количестве максимально 0,2 мас.%.

Полирование осуществляют при температуре от 20 до 60°С, предпочтительно при комнатной температуре (около 25°С).

Время обработки зависит от природы материала и от конечного уровня шероховатости, которого нужно достигнуть. Обычно оно составляет от 10 до 60 мин.

Предпочтительно осуществляют циркуляцию раствора, чтобы отводить отделяемые частицы метал

- 2 011043 ла и примеси, увеличивая, таким образом, скорость удаления металла.

Химическое полирование включает слудующие стадии: обезжиривание и активирование поверхности (предварительная обработка); полирование и снятие заусенцев полировальным раствором (обработка); пассивирование и сушка (дополнительная обработка).

Промывание водой выполняют после каждой стадии.

Обычно 0,1 дм² поверхности можно обработать примерно 1 л полировального раствора.

Обработанные внутренние поверхности реактора имеют уровень шероховатости до 1 мкм и не имеют заусенцев и трещин.

Обнаружено, что полирование внутренней поверхности реактора чрезвычайно полезно при полимеризации полиолефинов, особенно при полимеризации этилена, в особенности при полимеризации полиэтилена с высокой молекулярной массой.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Суспензионный петлевой реактор для производства полиолефинов, характеризующийся тем, что его внутренние части, находящиеся в контакте с суспензией, отполированы механическим способом до уровня максимально 70 СКЗ шероховатости, а затем отполированы с помощью химического или электрохимического процесса до конечного уровня максимально 40 СКЗ шероховатости.
2. Реактор по п.1, в котором полиолефином является полиэтилен.
3. Реактор по п.1 или 2, в котором второй способ полирования является химическим полированием.
4. Реактор по п.3, в котором химическое полирование осуществляют в водном растворе, имеющем рН от 1 до 6.
5. Реактор по п.4, в котором водный раствор включает:

а) ортофософорную кислоту, и/или концентрированные фосфорные кислоты, и/или их водорастворимые соли и

б) одну или более чем одну карбоновую кислоту, имеющую две или три карбоксильные группы.
6. Реактор по п.5, в котором количество фосфатной составляющей составляет от 0,2 до 12 мас.% в расчете на массу конечного употребляемого водного раствора.
7. Реактор по п.5 или 6, в котором количество карбоновой кислоты составляет от 0,01 до 1 мас.% в расчете на массу конечного употребляемого водного раствора.
8. Реактор по любому из пп.5-7, в котором полировку осуществляют при комнатной температуре.
9. Способ производства полиолефинов путем полимеризации олефинов в суспензионном петлевом реакторе, в качестве которого используют реактор по любому из пп.1-8.