NL1009903C2 - Buisvormige reaktor, werkwijze en inrichting voor hoge-drukpolymerisatie. - Google Patents

Buisvormige reaktor, werkwijze en inrichting voor hoge-drukpolymerisatie. Download PDF

Info

Publication number
NL1009903C2
NL1009903C2 NL1009903A NL1009903A NL1009903C2 NL 1009903 C2 NL1009903 C2 NL 1009903C2 NL 1009903 A NL1009903 A NL 1009903A NL 1009903 A NL1009903 A NL 1009903A NL 1009903 C2 NL1009903 C2 NL 1009903C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
reactor
pipe
profile
olefins
temperature
Prior art date
Application number
NL1009903A
Other languages
English (en)
Inventor
Ronald Johannes Frederi Broeke
Johannes Gerardus Mar Keltjens
Didier Joseph Radboud Lemmens
Original Assignee
Dsm Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dsm Nv filed Critical Dsm Nv
Priority to NL1009903A priority Critical patent/NL1009903C2/nl
Priority to MYPI9903282 priority patent/MY135605A/en
Priority to EG99499A priority patent/EG22252A/xx
Priority to AU54504/99A priority patent/AU5450499A/en
Priority to PCT/NL1999/000517 priority patent/WO2000010701A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1009903C2 publication Critical patent/NL1009903C2/nl

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415Tubular reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013Controlling the temperature of the process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/04Pressure vessels, e.g. autoclaves
    • B01J3/042Pressure vessels, e.g. autoclaves in the form of a tube
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094Jackets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761Details of the reactor
    • B01J2219/00763Baffles
    • B01J2219/00765Baffles attached to the reactor wall
    • B01J2219/0077Baffles attached to the reactor wall inclined
    • B01J2219/00772Baffles attached to the reactor wall inclined in a helix

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Description

5 - 1 -
BUiSVQRMIGE_REAKTOR... WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HOGE-DRUKPOLYMERISATIE
De uitvinding heeft betrekking op een buisvormige reaktor voor de bereiding van homopolymeren van α-olefinen of copolymeren van α-olefinen en één of 10 meer hiermee copolymeriseerbare monomeren bij een temperatuur van 40 tot 375°C en een reaktor-intrededruk van 500 tot 5000 bar waarbij de reaktor tenminste éen reaktorpijp omvat.
Een dergelijke buisvormige reaktor is bekend 15 uit NL-7.707.549-A. Hierin wordt een reaktor beschreven voor de katalytische bereiding onder hoge druk van etheenhomo- en copolymeren. In deze reaktor is in de hoge-drukreaktorpijp een lage-drukpijp aangebracht en is om de hoge-drukreaktorpijp een pijp met een grotere 20 diameter dan de reaktorpijp aangebracht. De reaktor bestaat zodoende uit drie concentrische pijpen met verschillende diameter. Door de buitenste pijp stroomt een koelmedium om zodoende de binnenin de reaktorpijp bij de etheenpolymerisatie vrijkomende warmte af te 25 kunnen voeren. In de middelste (reaktor)pijp vindt de polymerisatiereaktie plaats en in de binnenste pijp wordt het voor de polymerisatie benodigde etheen voorverwarmd, waarna het de reaktorpijp binnenstroomt om aan de polymerisatie deel te nemen.
30 Een nadeel van een dergelijke reaktor is dat er twee relatief koude oppervlakken in de buisvormige reaktor aanwezig zijn. Het gaat hierbij enerzijds om het
1 0 0 9 8 ü 3 'I
- 2 - oppervlak tussen reaktorpijp en voorverwarmingspijp en anderzijds om het oppervlak tussen reaktorpijp en de pijp waardoor koelmiddel stroomt. Dit is een nadeel omdat het bij de polymerisatie gevormde polyetheen de 5 neiging heeft zich af te zetten op koude oppervlakken. Door de afzetting van polyetheen op de wanden wordt de warmte-uitwisseling tussen beide zijden van de wand verminderd. Bij aanwezigheid van twee van deze relatief koude oppervlakken stijgt de kans op afzetting van het 10 gevormde polymeer aanzienlijk.
De afzetting van een laagje polyetheen op de wand tussen voorverwarmingspijp en reaktorpijp leidt ertoe dat het voor te verwarmen etheen op een lagere temperatuur de reaktor binnenstroomt. Dit kan tot gevolg 15 hebben dat de temperatuur in de reaktor tot een onaanvaardbaar laag niveau daalt, waardoor bijvoorbeeld de voor de polymerisatie te gebruiken initiator niet meer aktief is. Dit zou ertoe leiden dat de polymerisatie niet, of pas veel verder in de reaktor, 20 geïnitieerd wordt. Hoe later de initiatie plaatsvindt hoe minder efficiënt de reaktor gebruikt wordt. Het is dus duidelijk dat de aanwezigheid van twee relatief koude warmtewisselende oppervlakken in een reaktor een verhoogd risico inhoudt op een niet-optimaal of slecht-25 verlopende reaktie.
Het doel van de uitvinding is het bovengenoemde nadeel geheel danwel gedeeltelijk op te heffen.
Dit doel wordt bereikt doordat de reaktor 30 als binnenste pijp een reaktorpijp en als buitenste pijp een koelmantel omvat, de verhouding van de uitwendige tot inwendige diameter van de reaktorpijp tenminste 1.5 - 3 - bedraagt en tenminste 10% van de toegepaste reaktorpijpen aan de buitenzijde een profiel met een hoogte van tenminste 0.1 mm heeft.
Een verder voordeel van de reaktor volgens 5 de uitvinding is de eenvoudiger constructie dan in de stand der techniek omdat de hoge-drukreaktorpijp niet onderbroken hoeft te worden om de lage-druk-voorverwarmingspijp in te brengen.
Tevens is gevonden dat in een reaktor 10 volgens de uitvinding met dezelfde lengte, t.o.v. de stand van de techniek, meer polymeer geproduceerd kan worden. Elke verhoging van de capaciteit is, zoals de vakman direkt begrijpt van groot economisch voordeel.
Nog een voordeel is dat bij de reaktor 15 volgens de uitvinding het niet nodig is om de temperatuur bij de overgang van voorverwarm- naar reaktiesectie te regelen door middel van inspuiting van koud monomeer en/of comonomeer. Er is nu gevonden dat dit ertoe leidt dat de kwaliteit van het geproduceerde 20 polymeer veel gelijkmatiger is en de procesvoering eenvoudiger.
De buisvormige reaktor volgens de uitvinding is geschikt zowel voor de bereiding van homopolymeren van een α-olefine als voor de bereiding van copolymeren 25 van α-olefinen en éen of meer hiermee copolymeriseerbare monomeren. Allerhande monomeren en comonomeren zijn in principe geschikt mits zij onder de reaktie-omstandigheden in de reaktor maar polymeriseren.
Voorbeelden van geschikte α-olefinen zijn de 30 α-olefinen met 2-12 C-atomen, bij voorkeur wordt een a-olefine met 2-6 C-atomen gebruikt. Met meer voorkeur - 4 - wordt etheen gebruikt.
Geschikte comonoraeren zijn bijvoorbeeld a-olefinen met 2-12 C-atomen, a,β-ethylenisch onverzadigde carbonzuren, a,β-ethylenisch onverzadigde C4-15 5 carbonzure esters of hun anhydriden. Voorbeelden van geschikte α-olefinen als comonomeer zijn etheen, propeen en buteen. Voorbeelden van geschikte a,β-ethylenisch onverzadigde carbonzuren zijn maleïnezuur, fumaarzuur, itaconzuur, acrylzuur, methacrylzuur en crotonzuur.
10 Voorbeelden van cc,β-ethylenisch onverzadigde C4-ls carbonzure esters of hun anhydriden zijn methylmethacrylat, ethylacrylaat, n-butylmethacrylaat, vinylacetaat, methacrylzuuranhydride, maleïnezuuranhydride en itaconzuuranhydride.
15 De hoeveelheid comonomeer in het polymeer is niet kritisch, maar bij voorkeur is het minder dan 40 I gew%, met meer voorkeur bedraagt het percentage comonomeer maximaal 20 gew%.
De temperatuur in de reaktor bedraagt 2 0 tenminste 40°C en maximaal 375°C. Bij voorkeur is de temperatuur in de reaktor minimaal 150 en maximaal 330°C. Als de temperatuur beneden de 150°C ligt, wordt het moeilijk om de reaktie door toevoeging van een initiator te starten. Als de temperatuur boven de 330°C 25 ligt wordt het risico dat het tot een explosieve ontleding in de reaktor komt groter. Met de temperatuur in de reaktor wordt hier en hierna bedoeld de temperatuur in het gebied waar ook daadwerkelijk de polymerisatie plaatsvindt, de reaktiezone. In het geval 30 dat de reaktor voorafgaand aan de daadwerkelijke reaktiezone een voorverwarmsektie en/of na de 'i t .
- 5 - reaktiezone een koelsektie bevat wordt: met de temperatuur in de reaktor niet de temperatuur bedoeld die in deze voorverwarm- en/of koelsektie heerst.
De reaktor-intrededruk bedraagt tussen de 5 500 en 5000 bar. Met de term reaktor-intrededruk wordt hier en hierna bedoeld de (totale) druk waarmee de voedingsstroom de compressor verlaat en de reaktor binnentreedt. Bij voorkeur is de druk in het gebied van 1500 tot 4000 bar. Bij nog hogere drukken moet de 10 reaktor erg zwaar geconstrueerd worden om de drukken in de reaktor te kunnen weerstaan. Dit leidt tot een aanzienlijke toename in de constructiekosten. Bij drukken lager dan 1500 bar verloopt de reaktie veel minder snel, waardoor de conversie omlaag gaat en dus de 15 capaciteit van de reaktor vermindert.
De reaktor volgens de uitvinding omvat als binnenste pijp een reaktorpijp en als buitenste pijp een koelmantel. Het is niet strikt noodzakelijk, hoewel wel zeer gewenst, dat de hartlijnen van de beide buizen 20 samenvallen. De verhouding van de uitwendige tot inwendige diameter van de reaktorpijp bedraagt tenminste 1.5 en tenminste 10% van de toegepaste reaktorpijpen heeft aan de buitenzijde een profiel met een hoogte van tenminste 0.1 mm. De reaktor heeft dus binnen de 25 binnenste reaktorpijp geen pijp waarin de voorverwarming van het monomeer en/of comonomeer plaatsvindt.
Hier en hierna zal de verhouding van de uitwendige tot inwendige diameter van de reaktorpijp kortheidshalve aangeduid worden met de term "k-waarde".
3 0 De k-waarde bepaalt mede de sterkte van de jj buis. Er is nu gevonden dat voor de voor reaktoren voor hoge druk polymerisaties gebruikelijke - 6 - constructiematerialen, zoals deze aan de vakman genoegzaam bekend zijn, gebruik gemaakt kan worden van een lagere k-waarde dan tot nu toe gebruikelijk is. Een k-waarde van 1,5 kan reeds voldoen. Een voordeel van het 5 gebruik van reaktoren met zo'n lage k-waarde is dat de investeringskosten voor de reaktor lager zullen zijn, omdat minder materiaal nodig is. Indien de constructeur enige vrijheid wil behouden om de reaktor ook bij hogere drukken en temperaturen te kunnen bedrijven dan wordt 10 bij voorkeur de verhouding van de uitwendige tot inwendige diameter van de reaktorpijp tenminste 1,6 gekozen en maximaal 3,0. Boven een waarde van 2,5 wordt de reaktor zo duur dat de investeringskosten enorm op gaan lopen wat uit economisch oogpunt ongewenst is.
15 De verrassenderwijs gevonden voordelen zoals de hogere produktiecapaciteit, eenvoudiger constructie en de verbeterde kwaliteit van het gevormde polymeer worden zoals boven beschreven mede bereikt doordat de reaktorpijp aan de buitenzijde een profiel heeft met een 20 hoogte van tenminste 0,1 mm. Bij voorkeur heeft het profiel een hoogte van tenminste 0,5 mm. De voordelen van de aanwezigheid van een profiel zijn bij een profiel met een hoogte van tenminste 0,5 mm sterker aanwezig; met name de conversie kan hierdoor verder verhoogd 25 worden. Bij voorkeur heeft het profiel een hoogte van maximaal 1 mm. Indien het profiel een grotere hoogte heeft dan neemt het voordelig effect af.
De vorm van het profiel is niet kritisch, zo kan het profiel bijvoorbeeld cirkelvormig, 30 trapeziumvormig of driehoekig zijn. De vorm van het profiel wordt hierbij uitgedrukt als de vorm van het contactoppervlak tussen de reaktorpijp en het j - 7 - koelmedium. Bij voorkeur wordt een profiel met een cirkelvormig warmtewisselend contactoppervlak toegepast (zie figuur 1) omdat dan het beste resultaat in termen van conversie, polymeerkwaliteit en proceszekerheid 5 wordt bereikt. Het cirkelvormig profiel kan zowel convex als concaaf zijn. Vanwege constructietechnische maatregelen is het profiel bij voorkeur concaaf.
De eerder genoemde verhouding van de uitwendige tot inwendige diameter van de reaktorpijp 10 wordt bepaald door voor de uitwendige diameter van de reaktorpijp de diameter te nemen tot de bodem van het profiel. Het profiel voegt dus een hoogte, 2h, toe aan de uitwendige diameter, Du, van de reaktorpijp (zie figuur 1).
15 Het profiel, van welke vorm dan ook, kan zowel continue als onderbroken op de reaktorpijp aanwezig zijn. Echter vanwege de betere resultaten m.b.t. conversie, polymeerkwaliteit en proceszekerheid wordt het profiel bij voorkeur continue aangebracht.
20 Het profiel kan t.o.v. de reaktorpijp in verschillende configuraties aangebracht worden. Bij voorkeur wordt het profiel schroefvormig langs het buitenoppervlak van de pijp aangebracht. Hierdoor wordt de conversie in de reaktorpijp verhoogd. Ook bij het 25 aanbrengen van het profiel in schroefvorm bestaat een bepaalde mate van vrijheid, namelijk het aantal malen dat het profiel per lengte-eenheid voorkomt kan nog gevarieerd worden. Hier en hierna zal deze vrijheidsgraad aangeduid worden in termen van zijn 30 spoedhoek (zie figuur 2). De spoedhoek ligt tussen 0 en 90°. Bij voorkeur wordt de spoedhoek gekozen tussen 75 en 90°, omdat dan een bijzonder gunstige conversie - 8 - bereikt kan worden.
Het profiel dat volgens de uitvinding op de buitenkant van de reaktorpijp wordt aangebracht, kan enkel- of meergangig zijn.
5 De reaktor volgens de uitvinding, waarin de polymerisatie plaatsvindt, omvat tenminste éen reaktorpijp, maar in de meeste gevallen zal de reaktor meerdere pijpen omvatten. Afhankelijk van de gewenste totale lengte van de reaktor en de lengte van éen 10 reaktorpijp wordt het aantal aan elkaar te verbinden reaktorpijpen berekend. Het is nu mogelijk om een deel van de reaktorpijpen uit te voeren als een pijp volgens de uitvinding. Om de uitvinding in voldoende mate werkzaam te laten zijn is het noodzakelijk dat tenminste 15 10% van de toegepaste pijpen als een pijp volgens de uitvinding is uitgevoerd. Bij voorkeur wordt tenminste 25% van de toegepaste pijpen uitgevoerd als een pijp volgens de uitvinding. Met meer voorkeur wordt 50% van de toegepaste pijpen uitgevoerd als een pijp volgens de 20 uitvinding. Met de meeste voorkeur wordt 80% of meer van de pijpen op deze wijze uitgevoerd.
De vakman zal direkt begrijpen dat een pijp die voorzien is van een profiel volgens de uitvinding, niet van de eerste tot en met de laatste centimeter 25 voorzien hoeft te zijn van het profiel, bijvoorbeeld omdat er altijd een stuk nodig is om twee opeenvolgende reaktorpijpen aan elkaar te bevestigen. Dit stuk, dat voor de bevestiging nodig is, zal in de meeste gevallen juist niet van een dergelijk profiel voorzien zijn. Bij 30 voorkeur wordt een reaktorpijp die voorzien wordt van een profiel volgens de uitvinding, over tenminste 10% van zijn lengte voorzien van een profiel. Met meer i - 9 - _ voorkeur wordt de reaktorpijp over tenminste 60% van zijn lengte, van een profiel volgens de uitvinding voorzien. Met de meeste voorkeur wordt het profiel over tenminste 90% van de lengte aangebracht.
5 Voor het goed functioneren van de uitvinding is het zeer gewenst dat tenminste 10% van de totale geïnstalleerde reaktorpijplengte voorzien is van een profiel zoals volgens de uitvinding. Hierbij is er dus een vrije combinatiemogelijkheid van het aantal 10 geprofileerde pijpen en de geprofileerde lengte van éen reaktorpijp. Bij voorkeur bedraagt dit tenminste 40%.
Met meer voorkeur tenminste 80% en met de meeste voorkeur wordt tenminste 90% van de totale geïnstalleerde lengte voorzien van een profiel volgens 15 de uitvinding.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een pijp die geschikt is om in een reaktor, voor de katalytische bereiding onder hoge druk van etheenhomo-en copolymeren, toegepast te worden. Een dergelijke pijp is 20 bekend uit NL-7.707.549-A. In de reaktorpijp in NL-7.707.549-A is in de hoge-drukreaktorpijp een lage-drukpijp aangebracht en is om de hoge-drukreaktorpijp een pijp met een grotere diameter dan de reaktorpijp aangebracht. Zodoende bestaat een reaktorsegment uit 25 drie concentrische buizen met verschillende diameter. Door de buitenste buis stroomt een koelmedium. In de middelste pijp, de reaktorpijp, vindt de polymerisatiereaktie plaats en in de binnenste pijp wordt het voor de polymerisatie benodigde etheen en/of 30 ander monomeer voorverwarmd, waarna het de reaktorpijp binnenstroomt om aan de polymerisatie deel te nemen.
Een nadeel van een dergelijke reaktorpijp is - 10 - dat de hogedrukpijp onderbroken moet worden om de lage-druk voorverwarmingspijp door te voeren. Dit levert, zeker bij de hoge drukken waarbij dergelijke reakties plaatsvinden, een risico op. Verder is gebleken dat met 5 een dergelijke pijp maar een matige conversie van het monomeer bereikt kan worden.
Het doel van de uitvinding is nu om de bovengenoemde nadelen geheel, danwel gedeeltelijk, op te heffen.
10 Dit wordt bereikt door een reaktorpijp toe te passen met een verhouding van de uitwendige tot inwendige diameter van de reaktorpijp die tenminste 1.5 bedraagt en die aan de buitenzijde een profiel met een hoogte van tenminste 0.l mm heeft.
15 Voor verdere bijzonderheden en voorkeuren over deze pijp wordt verwezen naar wat hierover hiervoor al gezegd is. Deze reaktorpijpen volgens de uitvinding zijn geschikt voor toepassing in een reaktor zoals hiervoor beschreven.
20 De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor de bereiding van homopolymeren van : α-olefinen of copolymeren van α-olefinen en één of meer hiermee copolymeriseerbare monomeren bij een temperatuur van 40 tot 375°C en een reaktor-intrededruk van 500 tot 25 5000 bar. Een dergelijke werkwijze voor de bereiding van polyetheen is bekend uit NL-7.707.549-A. Een nadeel van de hier beschreven werkwijze is dat de temperatuur bij de overgang van de voorverwarm- naar reaktiesektie geregeld wordt door toevoer van verse, relatief koude, 30 etheen. Door de plotselinge daling van de temperatuur wordt de kwaliteit van het gevormde polyetheen nadelig beïnvloed.
- 11 -
Het doel van de uitvinding is nu het genoemde nadeel geheel of gedeeltelijk op te heffen.
Dit wordt bereikt door in de werkwijze volgens de uitvinding gebruik te maken van een reaktor 5 volgens de uitvinding zoals deze hiervoor al beschreven is.
Tevens is deze werkwijze ook geschikt voor de polymerisatie van andere monomeren dan het in NL-7.707.549-A genoemde etheen.
10 De werkwijze is bij voorkeur geschikt voor de homopolymerisatie van α-olefinen of copolymerisatie van α-olefinen en één of meer hiermee copolymeriseerbare monomeren, waarin het a-olefine 2-6 koolstofatomen bevat. Met meer voorkeur wordt de werkwijze toegepast 15 waarin het α-olefine etheen is.
De werkwijze volgens de uitvinding kan in een breed gebied wat betreft de reaktor-intrededruk uitgevoerd worden. Een geschikt gebied is 500 tot 5000 bar. Bij voorkeur wordt de reaktie uitgevoerd in het 20 gebied tussen 1500 en 4000 bar, omdat dan de maximale temperatuur in de reaktor tot een hogere waarde mag stijgen. Dit heeft tot gevolg dat de conversie hoger is.
De temperatuur tijdens de reaktie kan eveneens in een breed gebied gekozen worden, een 25 geschikt gebied is van 40-375°C. Bij voorkeur wordt de polymerisatietemperatuur echter gekozen binnen het interval 150-300°C, omdat hier de conversie, gezien de proceslimiteringen, gunstig is.
De polymerisatie kan gestart worden door 30 dosering van een stof die als initiator fungeert. Deze verbindingen zijn aan de vakman op het gebied van hoge - 12 - druk reakties welbekend. Geschikte verbindingen zijn bijvoorbeeld organische peroxiden, azodicarbonzure-esters, azodicarbonzuurdinitrillen en in radicalen uiteenvallende koolwaterstoffen, die ook wel aangeduid 5 worden met de term C-C-starter. Hoewel zuurstof, en ook lucht, in principe geschikt zijn om als initiator te dienen worden zij minder frequent gebruikt doordat deze verbindingen een heel ander reaktieprofiel in de reaktor teweegbrengen. Bij voorkeur wordt de polymerisatie 10 gestart door een organische peroxide. Voorbeelden van geschikte peroxiden zijn peroxyesters, peroxyketonen, peroxyketalen en peroxycarbonaat. Met meer voorkeur wordt gebruik gemaakt van di-2-ethylhexyl-peroxydicarbonaat, diacetylperoxydicarbonaat, 15 dicyclohexyl-peroxydicarbonaat, tert.-amylperpivalaat, cumyl-perneodecanoaat, tert.-butylperneodecanoaat, tert.-butyl perpivalaat, tert.-butylpermaleïnaat, tert.-butylperisononanoaat, tert.-butylperbenzoaat, tert.-butylperoxy-2-ethylhexanoaat, tert.-butyl-20 hydroperoxide, di-tert.- butylperoxide, di- isopropylbenzolhydroperoxide, di-isononanoylperoxide, didecanoylperoxide, cumolhydroperoxide, methylisobutylketonhydroperoxide en 2,2-bis-(tert.-butylperoxy)-butaan, 3,4-dimethyl-3,4-diphenylhexaan. De 25 reden hiervoor is dat de gunstige halfwaardetijd van deze verbindingen ervoor zorgt dat de reaktie betrouwbaar te sturen is.
De inititatoren kunnen zowel alleen als in een combinatie aan de reaktor gedoseerd worden. Als de 30 polymerisatiereaktie meerdere malen geïnitieerd wordt dan kan of kunnen de initiator of initiatoren van elkaar -s verschillen. Door op de verschillende ή .· < * i ; 1 t . . ' ' - 13 - initiatordoseringspunten met verschillende initiatoren of mengsels van initiatoren te werken kan de reaktie optimaal gestuurd worden. Deze optimalisatie wordt bereikt doordat niet iedere initiator bij dezelfde 5 temperatuur ontleedt. Door gebruik te maken van dit gegeven en de gebruikte initiator af te stemmen op de plaats en dus de temperatuur in de reaktor waar hij gedoseerd moet worden, kan de meest optimale initiatie bereikt worden.
10 In het algemeen vindt de polymerisatiereaktie zeer snel plaats nadat de initiator gedoseerd is. De initiator, die slechts in relatief geringe concentraties gedoseerd wordt, wordt echter ook snel verbruikt. Zodra de initiator op is neemt de 15 snelheid van de reaktie af en daalt de temperatuur. Het gevolg van dit alles is dat de reaktie slechts in een relatief klein gedeelte van de ter beschikking staande buisvormige reaktor plaatsvindt. Het is daarom van voordeel om de reaktie tenminste twee maal te initiëren, 20 waardoor de reaktor efficiënter gebruikt wordt. Met nog meer voorkeur wordt de reaktie tenminste drie maal geïnitieerd.
De concentratie waarin de initiator aan de reaktor gedoseerd wordt is niet kritisch maar het is 25 gebruikelijk dat de concentratie tussen de 0,5 en 100 ppm, gemeten ten opzichte van de hoeveelheid monomeer, bedraagt. Met voorkeur ligt de concentratie tussen 0,5 en 50 ppm.
Het is gebruikelijk om bij de bereiding van 30 de polymeren een zogenaamde ketenregelaar te gebruiken om zodoende het moleculair gewicht van het polymeer te kunnen controleren en regelen. Het type ketenregelaar is - 14 - niet kritisch. Voorbeelden van geschikte ketenregelaars zijn aldehyden, ketonen en alifatische koolwaterstoffen. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van propaan, propeen en/of propionaldehyde.
5 De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting die geschikt is voor de bereiding van homopolymeren van α-olefinen of copolymeren van a-olefinen en één of meer hiermee copolymeriseerbare monomeren bij een temperatuur van 40 tot 375°C en een 10 reaktor-intrededruk van 500 tot 5000 bar.
Een dergelijke inrichting is bekend uit NL-7.707.549-A. De inrichting heeft als nadeel dat de bedrijfszekerheid niet optimaal is, omdat er een verhoogd risico bestaat dat polymeer zich afzet op de relatief koele 15 oppervlakken in de reaktor. Een gevolg hiervan kan zijn dat er een slechte kwaliteit polymeer gevormd wordt door het zich op onregelmatige tijdstippen losmaken van dergelijke afzettingen van de reaktorwand of dat de temperatuur in de reaktor te hoog gaat oplopen, wat kan 20 leiden tot ongewenste ontledingsreakties.
Het doel van de uitvinding is de bovengenoemde nadelen geheel danwel gedeeltelijk op te heffen.
Dit doel wordt bereikt doordat de inrichting 25 een reaktor volgens de uitvinding zoals hiervoor beschreven omvat.

Claims (17)

1. Buisvormige reaktor voor de bereiding van 5 homopolymeren van α-olefinen of copolymeren van α-olefinen en één of meer hiermee copolymeriseerbare monomeren bij een temperatuur van 40 tot 375°C en een reaktor-intrededruk van 500 tot 5000 bar waarbij de reaktor tenminste éen 10 reaktorpijp omvat, met het kenmerk dat de reaktor als binnenste pijp een reaktorpijp en als buitenste pijp een koelmantel omvat, de verhouding van de uitwendige tot inwendige diameter van de reaktorpijp tenminste 1.5 bedraagt en tenminste 15 10% van de toegepaste reaktorpijpen aan de buitenzijde een profiel met een hoogte van tenminste 0.1 mm heeft.
2. Reaktor volgens conclusie 1 gekenmerkt door de aanwezigheid van een profiel met een hoogte van 20 tenminste 0.5 mm.
3. Reaktor volgens conclusie 1 of 2 gekenmerkt door de aanwezigheid van een profiel met een hoogte van maximaal 1 mm.
4. Reaktor volgens één der conclusies 1-3 met het 25 kenmerk dat het profiel een cirkelvormig warmtewisselend oppervlak heeft.
5. Reaktor volgens één der conclusies 1-4 met het kenmerk dat het profiel schroefvormig, met een spoedhoek tussen 0-90°, langs het buitenoppervlak 30 van de reaktorpijp is aangebracht.
6. Reaktor volgens één der conclusies 1-5 met het - IS - kenmerk dat de spoedhoek van het schroefvormig aangebrachte profiel tussen 75 en 90° bedraagt.
7. Reaktor volgens één der conclusies 1-6 met het kenmerk dat de verhouding van de uitwendige tot 5 inwendige diameter van de reaktorpijp tenminste 1.6 en maximaal 3.0 bedraagt.
8. Reaktor volgens één der conclusies 1-7 met het kenmerk dat tenminste 25% van de toegepaste reaktorpijpen aan de buitenzijde een profiel met 10 een hoogte van tenminste 0.1 mm heeft.
9. Reaktorpijp geschikt voor toepassing in een reaktor volgens één der conclusies 1-8.
10. Werkwijze voor de bereiding van homopolymeren van α-olefinen of copolymeren van α-olefinen en één of 15 meer hiermee copolymeriseerbare monomeren bij een temperatuur van 40 tot 375°C en een reaktor-intrededruk van 500 tot 5000 bar met het kenmerk dat een reaktor volgens één der conclusies 1-8 gebruikt wordt.
11. Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk dat het a-olefine 2-6 koolstofatomen bevat.
12. Werkwijze volgens conclusie 11 met het kenmerk dat het α-olefine etheen is.
13. Werkwijze volgens één der conclusies 10-12 met het 25 kenmerk dat de reaktor-intrededruk 1500-4000 bar bedraagt.
14. Werkwijze volgens één der conclusies 10-13 met het kenmerk dat de polymerisatietemperatuur minimaal 150 en maximaal 330°C bedraagt.
15. Werkwijze volgens één der conclusies 10-14 met het kenmerk dat de polymerisatie gestart wordt door - 17 - een organische peroxide.
16. Werkwijze volgens één der conclusies 10-15 met het kenmerk dat de polymerisatie tenminste twee maal geïnitieerd wordt.
17. Inrichting geschikt voor de bereiding van homopolymeren van α-olefinen of copolymeren van a-olefinen en één of meer hiermee copolymeriseerbare monomeren bij een temperatuur van 40 tot 375°C en een reaktor-intrededruk van 500 tot 5000 bar met 10 het kenmerk dat een reaktor volgens één der conclusies 1-8 aanwezig is.
NL1009903A 1998-08-20 1998-08-20 Buisvormige reaktor, werkwijze en inrichting voor hoge-drukpolymerisatie. NL1009903C2 (nl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1009903A NL1009903C2 (nl) 1998-08-20 1998-08-20 Buisvormige reaktor, werkwijze en inrichting voor hoge-drukpolymerisatie.
MYPI9903282 MY135605A (en) 1998-08-20 1999-07-31 Tubular reactor, process and installation for high-pressure polymerization
EG99499A EG22252A (en) 1998-08-20 1999-08-10 Tubular reactor process and installation for high-pressure polymerization
AU54504/99A AU5450499A (en) 1998-08-20 1999-08-16 Tubular reactor, process and installation for high-pressure polymerization
PCT/NL1999/000517 WO2000010701A1 (en) 1998-08-20 1999-08-16 Tubular reactor, process and installation for high-pressure polymerization

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1009903 1998-08-20
NL1009903A NL1009903C2 (nl) 1998-08-20 1998-08-20 Buisvormige reaktor, werkwijze en inrichting voor hoge-drukpolymerisatie.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1009903C2 true NL1009903C2 (nl) 2000-02-22

Family

ID=19767680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1009903A NL1009903C2 (nl) 1998-08-20 1998-08-20 Buisvormige reaktor, werkwijze en inrichting voor hoge-drukpolymerisatie.

Country Status (5)

Country Link
AU (1) AU5450499A (nl)
EG (1) EG22252A (nl)
MY (1) MY135605A (nl)
NL (1) NL1009903C2 (nl)
WO (1) WO2000010701A1 (nl)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114939383B (zh) * 2022-06-01 2023-06-06 浙江大学宁波“五位一体”校区教育发展中心 一种在高压管式反应器中的乙烯聚合方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1218823A (en) * 1967-02-16 1971-01-13 Aquitaine Petrole Improved tubular pressure member
WO1988003538A1 (en) * 1986-11-07 1988-05-19 Manuel Darryl F Heat polymerization process to produce broad spectrum hydrocarbon resins
GB2201504A (en) * 1986-12-20 1988-09-01 Wieland Werke Ag Fuel cooler
DE3813040C1 (en) * 1988-04-19 1989-08-03 Wieland-Werke Ag, 7900 Ulm, De Use of a finned tube as reaction tube for exothermic chemical reactions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1218823A (en) * 1967-02-16 1971-01-13 Aquitaine Petrole Improved tubular pressure member
WO1988003538A1 (en) * 1986-11-07 1988-05-19 Manuel Darryl F Heat polymerization process to produce broad spectrum hydrocarbon resins
GB2201504A (en) * 1986-12-20 1988-09-01 Wieland Werke Ag Fuel cooler
DE3813040C1 (en) * 1988-04-19 1989-08-03 Wieland-Werke Ag, 7900 Ulm, De Use of a finned tube as reaction tube for exothermic chemical reactions

Also Published As

Publication number Publication date
EG22252A (en) 2002-11-30
AU5450499A (en) 2000-03-14
MY135605A (en) 2008-05-30
WO2000010701A1 (en) 2000-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101055353B1 (ko) 중합 루프 반응기에서 에틸렌과 올레핀 공단량체의공중합을 개선시키는 방법
RU2572821C2 (ru) Способ получения гомополимеров или сополимеров этилена в трубчатом реакторе, по меньшей мере, с двумя реакционными зонами с различной концентрацией агента передачи цепи
JP2762071B2 (ja) 流動層反応系の改良
US6815511B2 (en) Continuous withdrawal from high solids slurry polymerization
JP4824584B2 (ja) 製品を最適に排出するオレフィン重合方法
EP1556415B1 (en) Loop reactor apparatus and polymerization processes with multiple feed points for olefins and catalysts
CZ292982B6 (cs) Způsob polymerace monomerů ve fluidní vrstvě
KR101093470B1 (ko) 중합 루프 반응기에서 에틸렌 및 하나 이상의 선택적인 공단량체(들)의 중합을 향상시키는 공정
US9505860B2 (en) High-pressure radial ethylene polymerization process in which ethylene is polymerized with a specific polyunsaturated olefin grade
JP2003532763A (ja) エチレン単独重合体及びエチレン共重合体の連続製造方法
KR101149989B1 (ko) 순차적 배출을 수반하는 올레핀 중합 방법
KR20160105531A (ko) 고압 폴리에틸렌 중합체 및 공중합체를 제조하기 위한 장치 및 방법
JP4249614B2 (ja) エチレンの高圧重合法
NL1009903C2 (nl) Buisvormige reaktor, werkwijze en inrichting voor hoge-drukpolymerisatie.
EP2647650B1 (en) High-pressure radical ethylene co-polymerization process with a reduced temperature of the reaction mixture prior to introduction into the reaction zone
US4168355A (en) Process for producing ethylene polymers in tubular reactor
EP4247534A1 (en) Gas phase reactor startup process
KR102479346B1 (ko) 폴리올레핀 제조 공정에서의 파울링 예측 방법
CA1085095A (en) Process for achieving high conversions in the production of polyethylene
CN114939383A (zh) 一种在高压管式反应器中的乙烯聚合方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20040301