RU2207345C2 - Continuous solution copolymerization process and polymerizer for implementation thereof - Google Patents
Continuous solution copolymerization process and polymerizer for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2207345C2 RU2207345C2 RU2001121620/04A RU2001121620A RU2207345C2 RU 2207345 C2 RU2207345 C2 RU 2207345C2 RU 2001121620/04 A RU2001121620/04 A RU 2001121620/04A RU 2001121620 A RU2001121620 A RU 2001121620A RU 2207345 C2 RU2207345 C2 RU 2207345C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- mixer
- reaction mass
- polymerizer
- mixing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения полимеров, к промышленности синтетических каучуков, а именно к способу получения этиленпропиленового или этиленпропилендиенового сополимера в предлагаемом полимеризаторе. Изобретение относится также к устройствам для осуществления процесса сополимеризации этилен-пропиленовых каучуков. The invention relates to the field of production of polymers, to the industry of synthetic rubbers, and in particular to a method for producing ethylene-propylene or ethylene-propylene-diene copolymer in the proposed polymerizer. The invention also relates to devices for the process of copolymerization of ethylene-propylene rubbers.
Известен способ непрерывной растворной сополимеризации этилена, пропилена и 1,4-гексадиена и устройство для его осуществления (пат. Германии 2413139, заявл. 19.03.74, приор. США от 19.03.73 342423, oп. 11.09.80). A known method of continuous solution copolymerization of ethylene, propylene and 1,4-hexadiene and a device for its implementation (US Pat. Germany 2413139, application. 19.03.74, prior. USA from 03.19.73 342423, op. 11.09.80).
Сополимеризацию мономеров проводят при перемешивании в присутствии водорода и координационного катализатора, получаемого смешением компонентов катализатора с растворителем в смесителе для предварительного смешения катализатора и непрерывным впрыскиванием раствора катализатора в реактор. Устройство для осуществления указанного способа состоит из смесителя для предварительного смешения и реактора. Цилиндрическая смесительная камера выполнена с подводящими каналами, а внутри нее расположена вращающаяся мешалка, имеющая достаточные габариты сечения для постоянного стирания стенок смесительной камеры. The monomers are copolymerized with stirring in the presence of hydrogen and a coordination catalyst obtained by mixing the catalyst components with a solvent in a mixer for preliminary mixing of the catalyst and continuous injection of the catalyst solution into the reactor. A device for implementing this method consists of a mixer for pre-mixing and a reactor. The cylindrical mixing chamber is made with feed channels, and inside it is a rotating mixer having sufficient cross-sectional dimensions to permanently erase the walls of the mixing chamber.
Однако недостатком данного способа является неравномерность протекания сополимеризации по объему реактора. Это вызвано тем, что реактор со смесителем не обеспечивает необходимое равномерное распределение газообразных компонентов в реакционной массе, что приводит к неоднородности получаемого сополимера и перерасходу водорода. However, the disadvantage of this method is the uneven flow of copolymerization throughout the reactor volume. This is because the reactor with the mixer does not provide the necessary uniform distribution of gaseous components in the reaction mass, which leads to heterogeneity of the obtained copolymer and excessive consumption of hydrogen.
Известен способ непрерывной растворной сополимеризации, включающий растворение в углеводородном растворителе мономеров, водорода и раздельно компонентов каталитического комплекса при турбулентном смешении в трубчатых насадках соответствующих входных штуцеров реактора, снабженного перемешивающим устройством, и сополимеризацию реакционной массы при повышенных давлении и температуре (пат. РФ 2141873, МПК В 01 J 9/18, C 08 F 2/06, оп 27.11.99). A known method of continuous solution copolymerization, comprising dissolving in a hydrocarbon solvent monomers, hydrogen and separately the components of the catalytic complex during turbulent mixing in tubular nozzles of the corresponding inlet fittings of the reactor equipped with a mixing device, and copolymerizing the reaction mass at elevated pressure and temperature (US Pat. RF 2141873, IPC B 01 J 9/18, C 08
Описанный способ, несмотря на хорошее смешение газожидкостной смеси и отдельно компонентов каталитического комплекса, не позволяет достаточно интенсивно перемешивать реакционную массу в объеме реактора. Учитывая неравномерность перемешивания в разных объемах, возникают значительные градиенты температур, что сказывается на качестве получаемого сополимера. The described method, despite the good mixing of the gas-liquid mixture and separately the components of the catalytic complex, does not allow sufficiently intensive mixing of the reaction mass in the reactor volume. Considering the uneven mixing in different volumes, significant temperature gradients arise, which affects the quality of the resulting copolymer.
Известен способ непрерывной растворной сополимеризации, в котором одновременно с перемешиванием в объеме первого реактора осуществляют перемешивание реакционной массы в турбулентном потоке в выносном реакторе-смесителе, поток реакционной массы после прохождения реактора-смесителя вводят в объем первого реактора, обеспечивая перемешивание реакционной массы по его высоте (US 5977251 А, 02.11.1999). A known method of continuous solution copolymerization, in which at the same time as stirring in the volume of the first reactor, the reaction mixture is mixed in a turbulent stream in a portable reactor-mixer, the reaction mass stream after passing through the reactor-mixer is introduced into the volume of the first reactor, providing mixing of the reaction mass along its height ( US 5977251 A, 11/02/1999).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ непрерывной растворной сополимеризации, включающий смешение при турбулентном движении углеводородного растворителя, мономеров, водорода и раздельно растворов компонентов каталитического комплекса, подачу газожидкостной смеси и отдельно компонентов каталитического комплекса в реактор, снабженный перемешивающим устройством, причем сополимеризацию реакционной массы при повышенном давлении и температуре осуществляют, по меньшей мере, в двух реакторах (пат. РФ 2169738 С1, 27.06.2001). Closest to the claimed technical solution is a method of continuous solution copolymerization, including mixing during turbulent movement of a hydrocarbon solvent, monomers, hydrogen and separately solutions of the components of the catalytic complex, feeding a gas-liquid mixture and separately the components of the catalytic complex into a reactor equipped with a mixing device, and copolymerizing the reaction mass at elevated pressure and temperature is carried out in at least two reactors (US Pat. RF 2169738 C1 June 27, 2001).
Однако в описываемом способе образующаяся реакционная масса имеет композиционную неоднородность из-за недостаточного перемешивания реакционной массы, поэтому в данном способе наблюдается неравномерность процесса сополимеризации, нестабильность по составу и молекулярной массе. However, in the described method, the resulting reaction mass has a compositional heterogeneity due to insufficient mixing of the reaction mass, therefore, in this method there is a non-uniformity of the copolymerization process, instability in composition and molecular weight.
Известен полимеризатор для сополимеризации мономеров этиленпропиленового каучука (а. с. СССР 296580, oп. 02.03.1971, бюл. 9). Полимеризатор содержит вертикальный цилиндрический термостатированный корпус, состоящий из нижней и верхней частей корпуса, в разъеме которых установлен кольцевой диск с отверстиями. По внутреннему диаметру диска приварен охлаждаемый цилиндр. В диске размещены трубопроводы, через которые охлаждают цилиндр. Шнек, выполненный на валу, установлен во внутренней полости цилиндра. На верхнем и нижнем концах вала закреплены верхняя и нижняя рамы со скребками. Штуцер для входа продуктов расположен внизу полимеризатора, для выхода продукта - вверху полимеризатора. Known polymerization agent for copolymerization of ethylene propylene rubber monomers (a.s. USSR 296580, op. 02.03.1971, bull. 9). The polymerizer contains a vertical cylindrical thermostatic housing, consisting of the lower and upper parts of the housing, in the connector of which is installed an annular disk with holes. A cooled cylinder is welded along the inner diameter of the disc. Pipes are placed in the disk through which the cylinder is cooled. The screw made on the shaft is installed in the inner cavity of the cylinder. At the upper and lower ends of the shaft, the upper and lower frames with scrapers are fixed. The union for the entrance of products is located at the bottom of the polymerization unit, for the exit of the product - at the top of the polymerization unit.
Однако в полимеризаторе не предусматривается отдельный ввод компонентов каталитического комплекса, а деление устройства для сополимеризации на верхнюю и нижнюю части через кольцевой диск с отверстиями, несмотря на использование шнековой мешалки, ухудшает перемешивание реакционной массы в аппарате, что не позволяет получать однородный сополимер. However, the polymeriser does not provide a separate input of the components of the catalytic complex, and the division of the device for copolymerization into upper and lower parts through an annular disk with holes, despite the use of a screw mixer, impairs the mixing of the reaction mass in the apparatus, which does not allow to obtain a homogeneous copolymer.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является полимеризатор для непрерывной растворной сополимеризации, состоящий из двух последовательно соединенных реакторов, каждый из которых содержит цилиндрический корпус с крышкой и теплообменную рубашку, мешалку с приводом и технологические штуцера в первом реакторе: для ввода газожидкостной смеси, компонентов каталитического комплекса, отвода рециркуляционного газа и полимеризата; во втором: для ввода полимеризата, отвода рециркуляционного газа и полимеризата, при этом штуцера отвода полимеризата первого реактора соединены трубой (Кирпичников П.А., Береснев В.В., Попова Л.М. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука. - Л.: Химия, 1986, с. 156-158). Closest to the claimed technical solution is a polymerizer for continuous solution copolymerization, consisting of two series-connected reactors, each of which contains a cylindrical body with a lid and a heat transfer jacket, a stirrer with a drive and technological fittings in the first reactor: for introducing a gas-liquid mixture, components of the catalytic complex , removal of recirculation gas and polymerizate; in the second: for introducing the polymerizate, recirculating gas and polymerizate, the polymerizate outlet of the first reactor is connected by a pipe (Kirpichnikov P.A., Beresnev V.V., Popova L.M. Album of technological schemes of the main industries of the synthetic rubber industry. - L .: Chemistry, 1986, p. 156-158).
Описанный реактор-смеситель не обеспечивает равномерность распределения компонентов реакционной смеси по его объему. Это связано с невысокими скоростями вращения перемешивающего устройства, что обеспечивает ламинарное движение реакционной массы. The described reactor-mixer does not ensure uniform distribution of the components of the reaction mixture in its volume. This is due to the low rotation speeds of the mixing device, which provides laminar motion of the reaction mass.
Особенно затруднительно вертикальное перемешивание реакционной массы в реакторе. Especially difficult is the vertical mixing of the reaction mass in the reactor.
Задачей изобретения является разработка способа и полимеризатора, позволяющих непрерывно осуществлять растворную сополимеризацию с получением однородного сополимера. The objective of the invention is to develop a method and a polymerization agent that allows continuous solution copolymerization to produce a homogeneous copolymer.
Поставленная задача решается использованием способа непрерывной растворной сополимеризации, включающего смешение при турбулентном движении углеводородного растворителя, мономеров, водорода и раздельно растворов компонентов каталитического комплекса, подачу газожидкостной смеси и отдельно компонентов каталитического комплекса в реактор, снабженный перемешивающим устройством, сополимеризацию реакционной массы при повышенных давлении и температуре, по меньшей мере, в двух реакторах, причем одновременно с перемешиванием в объеме первого реактора полимеризатора реакционную массу, подаваемую из первого реактора по отводящей трубе в выносной реактор-смеситель со статистическими средствами турбулизации, перемещают в турбулентном потоке, после прохождения реактора-смесителя поток реакционной массы вводят в объем первого реактора по подводящей трубе, размещенной внутри реактора, обеспечивая перемешивание реакционной массы по его высоте. Перемещение реакционной массы в турбулентном потоке составляет, по меньшей мере, половину объема первого реактора полимеризатора в один час. The problem is solved by using a continuous solution copolymerization method, including mixing in a turbulent motion of a hydrocarbon solvent, monomers, hydrogen and separately solutions of the components of the catalytic complex, feeding a gas-liquid mixture and separately the components of the catalytic complex into a reactor equipped with a mixing device, copolymerizing the reaction mass at elevated pressure and temperature in at least two reactors, and at the same time with mixing in a volume p of the first polymerization reactor, the reaction mass supplied from the first reactor through a discharge pipe to an external reactor-mixer with statistical turbulence means is moved in a turbulent flow, after the reactor-mixer passes, the reaction mass stream is introduced into the volume of the first reactor through a supply pipe placed inside the reactor, providing mixing the reaction mass along its height. The movement of the reaction mass in a turbulent flow is at least half the volume of the first polymerization reactor in one hour.
Заявляемый способ осуществляют в полимеризаторе для непрерывной растворной сополимеризации, состоящем, по меньшей мере, из двух последовательно соединенных реакторов, каждый из которых содержит цилиндрический корпус с крышкой и теплообменную рубашку, перемешивающее устройство с приводом и технологические штуцера, снабженные трубчатыми турбулентными насадками для ввода газожидкостной смеси и компонентов каталитического комплекса, причем первый реактор полимеризатора снабжен выносным реактором-смесителем со статическими средствами турбулизации, который соединен с внутренним объемом первого реактора отводящей трубой посредством нижнего бокового штуцера первого реактора и подводящей трубой, размещенной внутри первого реактора, при этом срез подводящей трубы расположен ниже уровня нижней лопасти перемешивающего устройства. Возможно исполнение реактора-смесителя с теплообменной рубашкой. Выносной реактор-смеситель может быть выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого расположены секции турбулизации конфузор-диффузорного типа, состоящие из цилиндрического участка, сходящегося и расходящегося усеченных конусов, при соотношении наименьшего и наибольшего диаметров как 1:1,3-5 и углов наклона образующих конусов к оси корпуса выносного реактора-смесителя 15-75o.The inventive method is carried out in a polymerizer for continuous solution copolymerization, consisting of at least two series-connected reactors, each of which contains a cylindrical body with a lid and a heat exchange jacket, a mixing device with a drive and technological fittings equipped with tubular turbulent nozzles for introducing a gas-liquid mixture and components of the catalytic complex, and the first polymerization reactor is equipped with a remote reactor-mixer with static means and turbulence, which is connected with the interior of the first reactor via the lower outlet pipe fitting side of the first reactor and the inlet tube disposed within the first reactor, the cut feed pipe is situated below the bottom level of the stirring blade unit. It is possible to design a reactor-mixer with a heat exchange jacket. The portable reactor-mixer can be made in the form of a cylindrical body, inside which there are turbulization sections of a confuser-diffuser type, consisting of a cylindrical section, converging and diverging truncated cones, with a ratio of the smallest and largest diameters of 1: 1.3-5 and inclination angles forming cones to the axis of the body of the remote reactor-mixer 15-75 o .
Отличительными признаками заявляемого способа непрерывной растворной сополимеризации является то, что одновременно с перемешиванием в объеме первого реактора полимеризатора реакционную массу, подаваемую из первого реактора по отводящей трубе в выносной реактор-смеситель со статистическими средствами турбулизации, перемещают в турбулентном потоке, после прохождения реактора-смесителя поток реакционной массы вводят в объем первого реактора по подводящей трубе, размещенной внутри реактора, обеспечивая перемешивание реакционной массы по его высоте. Перемещение реакционной массы в турбулентном потоке составляет, по меньшей мере, половину объема первого реактора полимеризатора в один час. Distinctive features of the proposed method of continuous solution copolymerization is that simultaneously with stirring in the volume of the first polymerization reactor, the reaction mass supplied from the first reactor through a discharge pipe to an external reactor-mixer with statistical turbulence means is moved in a turbulent stream, after the mixer-reactor passes the reaction mass is introduced into the volume of the first reactor through a feed pipe placed inside the reactor, providing mixing of the reaction mass sy on its height. The movement of the reaction mass in a turbulent flow is at least half the volume of the first polymerization reactor in one hour.
Отличительными признаками заявляемого полимеризатора для непрерывной растворной сополимеризации является то, что первый реактор полимеризатора снабжен выносным реактором-смесителем со статическими средствами турбулизации, который соединен с внутренним объемом первого реактора отводящей трубой посредством нижнего бокового штуцера первого реактора и подводящей трубой, размещенной внутри первого реактора, при этом срез подводящей трубы расположен ниже уровня нижней лопасти перемешивающего устройства. Реактор-смеситель может быть оборудован теплообменной рубашкой и выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого расположены секции турбулизации, например, конфузор-диффузорного типа, состоящие из цилиндрического участка, сходящегося и расходящегося усеченных конусов, при соотношении наименьшего и наибольшего диаметров как 1:1,3-5 и углов наклона образующих конусов к оси реактора-смесителя 15-75o.Distinctive features of the inventive polymerization apparatus for continuous solution copolymerization is that the first polymerization reactor is equipped with an external mixer reactor with static turbulization means, which is connected to the internal volume of the first reactor by a discharge pipe through the lower side fitting of the first reactor and a supply pipe placed inside the first reactor, this section of the supply pipe is located below the level of the lower blade of the mixing device. The mixer reactor can be equipped with a heat-exchange jacket and made in the form of a cylindrical body, inside which there are turbulization sections, for example, a confuser-diffuser type, consisting of a cylindrical section, converging and diverging truncated cones, with a ratio of the smallest and largest diameters as 1: 1, 3-5 and the angles of inclination of the forming cones to the axis of the reactor-mixer 15-75 o .
Газожидкостную смесь, содержащую углеводородный растворитель (нефрас, гексан, гептан, деароматизированные фракции C6-C8 или их смеси), мономеры (этилен, пропилен, дициклопентадиен, этилиденнорборнен), очищенный водород, очищенный и охлажденный рециркуляционный газ, содержащий мономеры и водород, подают в трубчатую турбулентную насадку, откуда она попадает в штуцер первого реактора полимеризатора для ввода газожидкостной смеси.A gas-liquid mixture containing a hydrocarbon solvent (nefras, hexane, heptane, dearomatized C 6 -C 8 fractions or mixtures thereof), monomers (ethylene, propylene, dicyclopentadiene, ethylidene norbornene), purified hydrogen, purified and cooled recycle gas containing monomers and hydrogen, served in a tubular turbulent nozzle, from where it falls into the fitting of the first polymerization reactor to enter the gas-liquid mixture.
Газожидкостная смесь образуется однородной благодаря смешению в условиях турбулентного движения и подается снизу через штуцер первого реактора полимеризатора. The gas-liquid mixture is uniform due to mixing under turbulent conditions and is supplied from below through the fitting of the first polymerization reactor.
Раздельное приготовление компонентов каталитического комплекса заключается в том, что растворитель и сокатализатор или растворитель и катализатор в отдельных трубчатых турбулентных насадках смешиваются и подаются через соответствующие штуцера в объем первого реактора полимеризатора. Separate preparation of the components of the catalytic complex consists in the fact that the solvent and the cocatalyst or the solvent and the catalyst in separate tubular turbulent nozzles are mixed and fed through the corresponding fittings into the volume of the first polymerization reactor.
В первом реакторе полимеризатора газожидкостная смесь, растворы компонентов каталитического комплекса смешиваются с помощью перемешивающего устройства, образуя реакционную массу. Под влиянием повышенных температур и давления проходит сополимеризация. In the first polymerization reactor, a gas-liquid mixture, solutions of the components of the catalytic complex are mixed using a mixing device, forming a reaction mass. Under the influence of elevated temperatures and pressures, copolymerization takes place.
Интенсификацию перемешивания реакционной массы в первом реакторе осуществляют ее перемещением из объема первого реактора через выносной реактор-смеситель в условиях турбулентного движения и далее в объем первого реактора полимеризатора. При этом срез подводящей трубы находится ниже уровня нижней лопасти перемешивающего устройства, что дополнительно создает условия перемешивания по высоте первого реактора полимеризатора. Объем перемещения реакционной массы через выносной реактор-смеситель составляет, по меньшей мере, половину объема первого реактора полимеризатора в один час. The intensification of the mixing of the reaction mass in the first reactor is carried out by moving it from the volume of the first reactor through an external reactor-mixer under turbulent conditions and then into the volume of the first polymerization reactor. In this case, the cut of the supply pipe is below the level of the lower blade of the mixing device, which additionally creates mixing conditions along the height of the first polymerization reactor. The volume of movement of the reaction mass through an external reactor-mixer is at least half the volume of the first polymerization reactor in one hour.
Отбирая реакционную массу из объема первого реактора и турбулизируя ее, обеспечивают равномерное смешение имеющихся в ней компонентов, а ввод реакционной массы в больших объемах в нижнюю часть первого реактора обеспечивает интенсификацию перемешивания по его высоте. Selecting the reaction mass from the volume of the first reactor and turbulizing it, ensures uniform mixing of the components present in it, and introducing the reaction mass in large volumes into the lower part of the first reactor ensures intensification of mixing along its height.
Ввод быстро движущейся реакционной массы из подводящей трубы вносит изменения в движение реакционной массы внутри объема первого реактора, интенсифицируя перемешивание реакционной массы по высоте первого реактора. The introduction of a rapidly moving reaction mass from the inlet pipe introduces changes in the movement of the reaction mass inside the volume of the first reactor, intensifying the mixing of the reaction mass along the height of the first reactor.
Турбулентное движение обеспечивается конфигурацией внутренней поверхности секции турбулизации конфузор-диффузорного типа выносного реактора-смесителя. Turbulent movement is provided by the configuration of the inner surface of the turbulization section of the confuser-diffuser type of the remote reactor-mixer.
В секции поток, двигаясь через сужающийся (конфузор) и расширяющийся (диффузор) диаметры, подвергается последовательно сжатию и расширению, благодаря чему в потоке образуются макро- и микровихри, обеспечивая турбулизацию потока. Это обеспечивает быстрое и полное смешение жидкостей различной плотности и насыщению их газообразными веществами. Полнота протекания смешения осуществляется в 2-6 секциях реактора-смесителя или трубчатой насадке. In the section, the flow, moving through the narrowing (confuser) and expanding (diffuser) diameters, is subjected to successive compression and expansion, due to which macro- and microvortices are formed in the flow, providing flow turbulence. This provides quick and complete mixing of liquids of various densities and their saturation with gaseous substances. The completeness of the flow of mixing is carried out in 2-6 sections of the reactor-mixer or tubular nozzle.
Это обеспечивается, с одной стороны, конструкцией реактора-смесителя, в котором выполнены средства турбулизации. Средства турбулизации, например конфузор-диффузорного типа, представляют собой сочетание цилиндрического участка и участков сходящихся и расходящихся усеченных конусов, образующих секцию турбулизации. Наименьший диаметр имеет участок соединения усеченных конусов конфузора и диффузора, а наибольший - у цилиндрического участка. This is ensured, on the one hand, by the design of the reactor-mixer, in which turbulization means are made. Turbulization means, for example, a confuser-diffuser type, are a combination of a cylindrical section and sections of converging and diverging truncated cones forming a turbulization section. The smallest diameter has a connection section of the truncated cones of the confuser and the diffuser, and the largest one has a cylindrical section.
Выбор диаметров, углов наклона образующих и соотношение длин участков секции турбулизации, их количество обусловлен обеспечением устойчивого турбулентного движения потока при достижении равномерного смешения компонентов реакционной массы. The choice of diameters, angles of inclination of the generators and the ratio of the lengths of the sections of the turbulization section, their number is due to the provision of stable turbulent flow movement when achieving uniform mixing of the components of the reaction mass.
С другой стороны, размещение среза подводящей трубы ниже уровня нижней лопасти перемешивающего устройства создает предпосылки направления большой массы реакционной смеси (не менее половины объема первого реактора в один час) в объеме первого реактора снизу вверх, тем самым интенсифицируя перемешивание реакционной массы не только вокруг перемешивающего устройства, но и по высоте, улучшая при этом однородность реакционной массы и выравнивая ее температуру в объеме первого реактора полимеризатора. On the other hand, placing a cut of the supply pipe below the level of the lower blade of the mixing device creates the prerequisites for directing a large mass of the reaction mixture (at least half the volume of the first reactor in one hour) in the volume of the first reactor from the bottom up, thereby intensifying the mixing of the reaction mass not only around the mixing device , but also in height, while improving the homogeneity of the reaction mass and equalizing its temperature in the volume of the first polymerization reactor.
Качество получаемого тройного сополимера этилена и пропилена чувствительно к колебаниям температуры реакционной массы, поэтому для отвода избытка тепла, выделяющегося при сополимеризации, в реакторе-смесителе предусмотрена теплообменная рубашка. The quality of the obtained triple copolymer of ethylene and propylene is sensitive to fluctuations in the temperature of the reaction mass, therefore, to remove excess heat generated during copolymerization, a heat exchange jacket is provided in the mixing reactor.
Использование заявляемого полимеризатора обеспечивает высокую степень смешения реакционной массы, приводит к получению в полимеризаторе высокой скорости сополимеризации, получению однородного сополимера, повышению выхода продукта. Отвод избыточного тепла от реакционной массы решается простым методом. The use of the inventive polymerizer provides a high degree of mixing of the reaction mass, leads to a high copolymerization rate in the polymerizer, to obtain a homogeneous copolymer, to increase the yield of the product. The removal of excess heat from the reaction mass is solved by a simple method.
Образование равномерной концентрации компонентов реакционной массы по объему первого реактора приводит к равномерности процесса сополимеризации в объеме первого реактора, увеличению скорости сополимеризации и стабильности показателей по содержанию этиленпропиленовых звеньев и вязкости по Муни. The formation of a uniform concentration of the components of the reaction mass throughout the volume of the first reactor leads to uniformity of the copolymerization process in the volume of the first reactor, an increase in the rate of copolymerization and stability of indicators for the content of ethylene propylene units and Mooney viscosity.
На фиг. 1 изображен продольный разрез полимеризатора: полимеризатор содержит не менее двух реакторов первого 1 и второго 2. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a polymerization unit: the polymerization unit contains at least two reactors of the first 1 and second 2.
Первый реактор 1 полимеризатора содержит цилиндрический корпус 3 с крышкой 4 и теплообменной рубашкой 5, снабжен перемешивающим устройством с приводом 6, штуцером 7 для ввода газожидкостной смеси с трубчатой турбулентной насадкой 8 и системой индивидуальной подачи компонентов газожидкостной смеси 9, штуцером отвода рециркуляционного газа 10, штуцером 11 отвода реакционной массы по трубе 12 во второй реактор 2 полимеризатора. Штуцера 13 и 14 и соответствующие трубчатые турбулентные насадки 15 и 16 предназначены для раздельного приготовления растворов сокатализатора и катализатора и их подачи в объем первого реактора 1 полимеризатора. Штуцер 17 служит для забора реакционной массы из объема первого реактора 1 полимеризатора, подачи ее по отводящей трубе 18, насосу 19, к выносному реактору-смесителю 20. Из выносного реактора-смесителя 20 реакционная масса, перемешанная и дополнительно охлажденная с помощью теплообменной рубашки 21, по технологической трубе 22 через штуцер 23 по подводящей трубе 24, размещенной внутри объема первого реактора 1 полимеризатора, подается ниже уровня нижней лопасти перемешивающего устройства. The
Второй реактор 2 полимеризатора, как правило, аналогичен первому 1. Технологические штуцера 25, 26 и 27 предназначены для ввода реакционной массы, отвода рециркуляционного газа и раствора сополимера. The
На фиг. 2 показан фрагмент выносного реактора-смесителя 20, который состоит из цилиндрического корпуса 28, внутри которого расположены секции турбулизации. Каждая секция состоит из цилиндрического участка 29 длиной Lц, конфузора 30 и диффузора 31, выполненных из усеченных сходящихся и расходящихся конусов соответственно. Число секций турбулизации выносного реактора-смесителя более трех. In FIG. 2 shows a fragment of a remote reactor-
Полимеризатор работает следующим образом. The polymerizer works as follows.
Охлажденные компоненты газожидкостной смеси в определенных пропорциях под давлением через систему 9 смешиваются в трубчатой турбулентной насадке 8, и газожидкостная смесь через штуцер 7 подается в объем первого реактора 1 полимеризатора. Через штуцера 13 и 14 в первый реактор 1 подаются раздельно под давлением растворы катализатора и сокатализатора, предварительно приготовленные в соответствующих трубчатых турбулентных насадках 15 и 16. The cooled components of the gas-liquid mixture in certain proportions under pressure through the system 9 are mixed in a tubular turbulent nozzle 8, and the gas-liquid mixture through the nozzle 7 is fed into the volume of the
Перемешивание в первом реакторе вводимых газожидкостной смеси и компонентов каталитического комплекса приводит к получению реакционной массы, и начинается реакция сополимеризации, сопровождающаяся выделением тепла. Выделяющееся тепло отводится через теплообменную рубашку 5 путем испарения непрореагировавших мономеров, которые отводятся через штуцер 10 на рециркуляцию. Одновременно через штуцер 17, отводящую трубу 18 с помощью насоса 19 реакционная масса подается в выносной реактор-смеситель, где с помощью средств турбулизации создается турбулентное движение потока, что обеспечивает интенсивное смешение. Это вызывает равномерное распределение компонентов реакционной массы и интенсивный теплоотвод через рубашку 21 выносного реактора-смесителя 20. The mixing in the first reactor of the introduced gas-liquid mixture and the components of the catalytic complex results in a reaction mass, and the copolymerization reaction begins, accompanied by the release of heat. The generated heat is removed through the
Из выносного реактора-смесителя 20 реакционная масса по технологической трубе 22, через штуцер 23 по подводящей трубе 24 вводится в нижнюю часть первого реактора 1 полимеризатора ниже нижней лопасти перемешивающего устройства, что обеспечивает интенсификацию перемешивания по высоте реакционной массы в первом реакторе 1. From the external reactor-
Реакционная масса через штуцер 11 по трубе 12 подается во второй реактор 2 полимеризатора через штуцер 25, в котором продолжается процесс сополимеризации. Выделяющиеся остатки мономеров и водорода через штуцер 25 отводятся на рециркуляцию, а образовавшийся раствор сополимера через штуцер 27 направляется на дальнейшую обработку. The reaction mass through the nozzle 11 through the pipe 12 is fed into the
Заявляемый способ непрерывной растворной сополимеризации осуществляют в заявляемом полимеризаторе. The inventive method of continuous solution copolymerization is carried out in the inventive polymerizer.
Примеры 1-4
В первый реактор полимеризатора объемом 16,6 м3 и скоростью вращения перемешивающего устройства 120 об/мин снизу вводят охлажденную до температуры минус 10oС газожидкостную смесь в количестве 2480 кг/час, содержащую следующие компоненты:
Пропилен жидкий (ГОСТ 25043-87) - 0,15
Этилен (ГОСТ 25070-87) - 0,1
Водород очищенный (ГОСТ 3022-80) - 0,05
Дициклопентадиен (ТУ 14635-86) - 0,025
Рециркуляционный газ (этилен, пропилен, дициклопентадиен, водород) - 0,675
Газожидкостную смесь перед вводом в штуцер первого реактора полимеризатора смешивают в турбулентном потоке в трубчатой насадке.Examples 1-4
In the first polymerization reactor with a volume of 16.6 m 3 and a stirring device rotation speed of 120 rpm, a gas-liquid mixture cooled to a temperature of minus 10 o C is introduced in an amount of 2480 kg / h, containing the following components:
Liquid propylene (GOST 25043-87) - 0.15
Ethylene (GOST 25070-87) - 0.1
Purified hydrogen (GOST 3022-80) - 0.05
Dicyclopentadiene (TU 14635-86) - 0.025
Recirculation gas (ethylene, propylene, dicyclopentadiene, hydrogen) - 0.675
The gas-liquid mixture before being introduced into the nozzle of the first polymerization reactor is mixed in a turbulent flow in a tubular nozzle.
Через боковые штуцера первого реактора полимеризатора, оборудованные двухсекционными трубчатыми насадками, вводятся раздельно растворы катализатора VOCl3 (ТУ 484533-90) объемом 1,5±0,1 кг/час и сокатализатора Аl (С2H5)2Сl при объеме подачи 15±0,2 кг/час в нефрасе (ТУ 38.1011228-90), объемная подача нефраса 5000 кг/час.Separately, solutions of VOCl 3 catalyst (TU 484533-90) with a volume of 1.5 ± 0.1 kg / h and cocatalyst Al (C 2 H 5 ) 2 Cl with a feed volume of 15 are introduced separately through the side fittings of the first polymerization reactor equipped with two-section tubular nozzles ± 0.2 kg / h in nefras (TU 38.1011228-90), volumetric feed of nefras 5000 kg / h.
Давление внутри первого реактора полимеризатора 0,5 МПа, температура реакционной массы 35-45oС.The pressure inside the first polymerization reactor is 0.5 MPa, the temperature of the reaction mass is 35-45 o C.
Через нижний боковой штуцер первого реактора полимеризатора по отводной трубе диаметром 80 мм с помощью насоса реакционную массу подают в выносной реактор-смеситель. Внутри цилиндрического корпуса реактора смесителя диаметром 80 мм укреплены конфузор-диффузорные участки с углом наклона образующих конусов к оси корпуса выносного реактора-смесителя 45±5oС. Секция турбулизации состоит из цилиндрического участка и соединенных вместе конфузор-диффузорных участков. Длина секции составляет 3 D цилиндрического участка. Наибольший диаметр турбулентной секции 80 мм, наименьший 40 мм. Число секций турбулизации 5. Выносной реактор-смеситель оборудован теплообменной рубашкой. Технологическая и подводящая трубы выполнены диаметром 50 мм. Срез подводящей трубы в объеме первого реактора выполнен ниже уровня нижней лопасти перемешивающего устройства.Through the lower side fitting of the first polymerization reactor, a reaction mass is fed to a remote reactor-mixer through a branch pipe with a diameter of 80 mm using a pump. Inside the cylindrical vessel of the mixer reactor with a diameter of 80 mm, confuser-diffuser sections with an angle of inclination of the forming cones to the axis of the body of the remote reactor-mixer of 45 ± 5 ° C are strengthened. The turbulization section consists of a cylindrical section and the confuser-diffuser sections connected together. The section length is 3 D of the cylindrical section. The largest diameter of the turbulent section is 80 mm, the smallest is 40 mm. The number of
Через штуцер отвода реакционная смесь за счет разницы перепада давления подается из первого реактора полимеризатора во второй. Во втором реакторе полимеризатора сополимеризация продолжается, и готовый раствор 9-11% сополимера отводится на дальнейшую обработку. Through the outlet fitting, the reaction mixture is supplied from the first polymerization reactor to the second due to the difference in pressure drop. In the second polymerization reactor, copolymerization continues, and the finished solution of 9-11% of the copolymer is allocated for further processing.
В этих условиях обеспечивают различную циркуляцию реакционной массы через выносной реактор-смеситель:
отсутствие циркуляции - пример 1
циркуляция 6 м3 (меньше половины объема реактора) - пример 2
циркуляция 10 м3 - пример 3
циркуляция 16 м3 - пример 4
Результаты проведенных испытаний приведены в таблице.Under these conditions, provide a different circulation of the reaction mass through an external reactor-mixer:
lack of circulation - example 1
circulation of 6 m 3 (less than half the volume of the reactor) - example 2
circulation of 10 m 3 - example 3
circulation of 16 m 3 - example 4
The results of the tests are shown in the table.
Из приведенных примеров видно, что создание условий циркуляции реакционной массы в выносном реакторе-смесителе, оборудованном средствами турбулизации, обеспечивает лучшее распределение компонентов реакционной массы, движущейся через выносной реактор-смеситель, и способствует лучшему смешению и распределению реакционной массы в объеме первого реактора полимеризатора. Это приводит к интенсификации процесса сополимеризации, увеличению выхода сополимера на единицу массы каталитического комплекса при некотором снижении объема отводящего в рецикл газа и стабилизации качества получаемого продукта, в т.ч. отсутствию геля. Кроме того, снижение температуры реакционной массы и повышение ее однородности по объему первого реактора полимеризатора также повышает стабильность качества получаемого сополимера. It can be seen from the above examples that the creation of conditions for the circulation of the reaction mass in a portable reactor-mixer equipped with turbulization means provides a better distribution of the components of the reaction mass moving through the portable reactor-mixer and contributes to better mixing and distribution of the reaction mass in the volume of the first polymerization reactor. This leads to an intensification of the copolymerization process, an increase in the yield of the copolymer per unit mass of the catalytic complex with a certain decrease in the volume of gas discharged into the recycle and stabilization of the quality of the obtained product, including lack of gel. In addition, lowering the temperature of the reaction mass and increasing its uniformity in volume of the first polymerization reactor also increases the quality stability of the resulting copolymer.
Выносной реактор-смеситель первого реактора полимеризатора прост в изготовлении и модернизации, стабилен в работе и прост в обслуживании. The portable reactor-mixer of the first polymerization reactor is simple to manufacture and modernize, stable in operation and easy to maintain.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121620/04A RU2207345C2 (en) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | Continuous solution copolymerization process and polymerizer for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121620/04A RU2207345C2 (en) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | Continuous solution copolymerization process and polymerizer for implementation thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001121620A RU2001121620A (en) | 2003-05-20 |
| RU2207345C2 true RU2207345C2 (en) | 2003-06-27 |
Family
ID=29210160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001121620/04A RU2207345C2 (en) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | Continuous solution copolymerization process and polymerizer for implementation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2207345C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2685642C2 (en) * | 2014-05-20 | 2019-04-22 | Базелл Полиолефин Гмбх | Process for ethylene polymerization with improved slurry pump performance |
-
2001
- 2001-08-01 RU RU2001121620/04A patent/RU2207345C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Кирпичников П.А. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука. - Л.: Химия, 1986, с. 156-158. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2685642C2 (en) * | 2014-05-20 | 2019-04-22 | Базелл Полиолефин Гмбх | Process for ethylene polymerization with improved slurry pump performance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2660742A1 (en) | Process for preparing polyolefin products | |
| RU2228935C2 (en) | Method of producing ethylene homo- and copolymers through intensively mixing reactive reaction participants with flowing fluid | |
| US3405920A (en) | Process and device for stirring and methodically circulating liquid masses by blowing gases therethrough | |
| KR100582125B1 (en) | Method and Apparatus for Gas Phase Polymerisation of ?-olefins | |
| US3891593A (en) | Method and apparatus for dissolution of polymer in solvent | |
| US3692763A (en) | High pressure polymerization of ethylene and apparatus therefore | |
| EP2710046B1 (en) | Solution process for the production of ep(d)m elastomers and polymerisation reactor for use in said process. | |
| RU2207345C2 (en) | Continuous solution copolymerization process and polymerizer for implementation thereof | |
| US3883309A (en) | Apparatus for the generation of gaseous formaldehyde from formaldehyde polymer | |
| CN101060923A (en) | Reactor and method for reacting at least two gases in the presence of a liquid phase | |
| RU2141873C1 (en) | Method of continuous copolymerization in solution and mixing reactor for its embodiment | |
| RU2144843C1 (en) | Method of continuous solution copolymerization and reactor-distributor for its embodiment | |
| RU2174128C1 (en) | Method of continuous soluble copolymerization and polymerization reactor for carrying it out | |
| RU2141872C1 (en) | Method of continuous copolymerization in solution and reactor for its embodiment | |
| CN108311088B (en) | Jet loop reactor and method for preparing butyl rubber polymer | |
| JP4403299B2 (en) | Stirring method for gas, liquid and solid mixture | |
| SU1627243A1 (en) | Apparatus for polymerization | |
| RU2175659C1 (en) | Continuous solution copolymerization process and polymerizer for conducting the process | |
| RU2141871C1 (en) | Method of production of ethylene-propylene copolymers and polymerizer for its embodiment | |
| RU13799U1 (en) | DEVICE FOR CONTINUOUS SOLUTION COPOLIMERIZATION | |
| RU2174521C1 (en) | Method of continuous soluble copolymerization and polymerization reactor for carrying it out | |
| RU2418006C2 (en) | Method and apparatus for polymerising vinyl monomers | |
| RU2169738C1 (en) | Method and device for continuous solution copolymerization | |
| RU2177957C2 (en) | Continuous solution copolymerization process and polymerizer for implementation thereof | |
| RU2207346C2 (en) | Continuous solution copolymerization process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050802 |