SI8610963A8 - Reaktor za polimerizacijo v koncentriranih sistemih - Google Patents

Description

T©a»lasek spada u obla e t fizičkih 1 heaijakih postupaka, a poaebso se odsozi m uredjaje se izvodjenje tih sostupaka« Czseke preša Mdjuserodsej klasifikaciji pe tesat« B tl 4 l/vt» Takodje «pade i u oblast proizvodnje eeaepeiimer» i kopolimer«, sa osmakem preme Bedjuaeredsej klasifikaciji pa tešete t C 08 > Ιΐ/ΰ&· g<taWt* troblaa brone laskom se rešava problem kako ^.castrukcijsei izvesti uredjaj, odzosso reaktor za polim? rizeciju koji bi ©segučio rad sa koaceatracijaae polimera od 6« do 7 sa šenih» xW«-5SlBife čiajesl su pokušaji da se ootvare reaktor! so polimerizeelju koji bi rodili sa νοόϊώ koeceotrecija^o polimere·

-osasto je kak© pogodno treba ds rade reaktor! policeriaecije u slučaju postupaka za vrese kojih našteje polimer

-2u rastvoru ili u suspenziji u organskom rastvaraču, pri što ja moguče višoj bsncentraciji polimera. Takav način izvodjenja postopka, posebno kada ja koncentracija polimera na islasu reaktora povečana, omogučava odgovarajuče energetske uštede koje se poetižu.

Medjutim, svi postupci koji su ae redili do nedavno radi povečanja koncentracije polimera do što je moguče viših vrednosti, radi poatizanja največ« žtednje, nisu doveii do znatnih komercijalnih rezultata, tako da postupci prethodnog stanja tehnike, u kojima nasuje polimer ili u saspenzijl ili u rastvoru u orgsnskoj aredini, još uvek sada rade u okviru opsega koncentracije koja m prelazi 30¼ po masi, dok teorija kaže da zadovoljavajuči ualov radi optimalne energetske uštede je prevazilaženju koncentracije polimera reda veličine od 60-70% po masi.

Na taj način, zbog činjenice da rad u sistemima pri viaokoj koncentraciji polimera postaje ekonomski nepreporučljiv, u odnosu na postopke polimerizacije u fiuldnom sloju ili na postopke u emulziji ili suspenziji u vodenoj sredini koji je pogodniji.

Medjutim, mnogi slučajev! se de^evaju u kojima rad u vodenoj aredini nije moguč, na primer zbog Upa upotrebljene kataiize(Ziegler-NatU, an jonske, kstjoosks katsliza), ili nije moguče u fluidnom sloju, na primer zbog karakteristika pooizvedenog polimera, kao što ae deaeva sa uobičajene elastomere. U ovim slučajevima potpune industrijska proizvoctaja se još seda obavlja Izvodeči polimeriseciju u orgsnskoj sredini, pri čemu polimer ostaje rastvoren ili suapendoven za vreme nastajanja pri ranijo vidjenim niškim 4aonpenattKi|ama, sa svim nadostacima koji au ranije kratko pomenuti.

U specifičnem slučaju konjugovanih dioleflna, polimerizacija se pretežno izvodi u ugljovodoničnom rastvoru radi kontroliaanja temperatura poli&miaecije 1 otuda dobijanje raatvomlh linearnih polimera, bas gela ili uglsvnom bas geta i sa kontroliaanem molekulskem masom.

-3Poliraerizacija u masi konjugovanih dicleflnu sa druge strane nije našla znatno primenu u fndustrijskoj praksi, uprkos nesumnjivim prednostima koje poka zuje postupak koji se izvodi u odsustvu ili bitnom odsustvu rastvarača ili diluenasa, u poredjenju sa uobičajenim postupkom u rastvoru.

U radu sa polimernim masama velikog viskoziteta mogu se noči razlozi koji se sreču kod nesigume ili pogrešne identifikacije pogodnih katalitičkih sistema i/ili poteškoče koje potiču od inžen j er skih, reoloških problema i problema izmene toplote. Tako, toplota reakcije se mora odstraniti pošto otparavanje latentno zagreva reakcionu sredinu, a pare koje izlaze iz reagujučeg sistema inoraju da b⁸ napuste umerenom brzlnom da se ne bi potlačile aa polimernim masama u takvom opsegu da zapuše islasni ventil reaktora. Nadalje, mora biti moguča taČna kontrola reakcionlh ustava. na takav način da se nema ju nepravilnosti tokom formiranja polimera.

4. Opis rešenje tehničkog probleme

Prijavioc je pronašao da je ostvarenje prethodno izloženog moguče izvodjenjem polimerizacije u masi konjugovanih diolefine u reaktoru koji nadalje pokazuje druge odgovarajuče prednosti, kao što je samo čiščenje i pošto janost raspodele trajnosti vremena.

U stvari predmet datog pronalaska je reaktor koji dopusta izvod jen je reakcija polimerizacije u sistemima sa vtsokom koncentracijom polimera, posebno polimerizacije u masi i kopolimerizacije konjugovanih diolefine.

Odredjeni je, dati pronalazak se odnosi na reaktor koji se suštinski sestoji od cilindričnog tela sa vertikalnem osom, aa gornjim i donjim prostorima, u vezi sa generatrisom cilindra nalaze se otvori po vertikalnoj osi, koji dovode unutrašnjost cilindra u vezu sa telom ekstrudera, takotfe sa vertikalnom osom i čvrsto sa sa reaktorom.

Reaktor je šematski prikazan na dodatnom crtežu, gde :

- slika 1 prikazuje opšti poprečni presek.

- slika 2 prikazuje presek po dužini,

- slika 3 prikazuje detalj lopatice mašine.

Pomenuti reaktor se suštinski sastoji od vertikalnog aksijalnog cilindričnog tela i sa gornjim i donjim prostorima u kojima se u vei sa generatrisom cilindra nalaze otvori 2 sa vertikalnom osom, koji dovode unutrašnjost cilindra u vezu sa telom 3 ekstrudera, koji takotfe ima vertikalnu osu i čvrsto je povezan sa reaktorom.

Iduči napred sa našim referencama po slici, reaktor ima vertikalnu aksijalnu mešalicu (12), čija osovina ide od dna ili od vrha reaktora. Za osovinu je fiksirana jedna ili više prečaga 4 perpendikularno, od kojih svaka nosi izvestan broj vertikalnih lopatica S.

Takve lopatice su konusne od gore prema dole tako da snažno guraju prema dnu reaktora u zavisnosti od pravca okretanja mešalice.

Reaktor je dalje opremljen jednom ili više grupa stacionarnih lopatica 6, u vezi sa slobodnim prostorima izmedu lopatica 5 mešalice. U vezi sa otvorom 3, relativan položaj razdvajajučih lopatica 5 i stacionarnih lopatica 6 je takav da razdvajajuče lopatice smeštene blizu centra reaktora mogu dostiči odgovarajuče stacionarne lopatice pre perifernih lopatica. Rezultat takvog položaja je da u bilo koje vreme razdvajajuče lopatice dostignu, za vreme njihovog okretanja, stacionarne lopatice smeštene u vezi sa otvorom 2, da se sadržaji reaktora pravo usmeravaju prema periferiji i otuda su primenjeni u smeru otvora 2.

-5U veri sa ostalim zonama reaktora, stacionarne lopatice mogu biti dostignute se rczdvajajučim lopaticama tli simultano Ui prema gornjim uslovima na osnovu ukupne bralne prenosa prema periferiji.

Osovina mešalite je snabdevena sa spoljnim omotačem 11 koji se sastoji od čvrste Slavine na donje m delu reaktor« radi izterjevanje Veissenbergovog dejstva, koje se može desiti ukoliko osa rotira u kontaktu sa reakcionom sredinomč

Reaktor je snabdevan aa slavinom 7 za napajanje katalizatorom, koji se upotrebljava u reakciji polimerizacije, smeštenom u bližini obloge osovine i sa slavinom 8 za napajanje monomera (ili monomera i mogučeg rastvarača),

Dalje su deti izlazna slavina 8 sa gaaovltu eeakcionu aredinu za odvodjenje reakcione toplote (Ui za pare Istog monomera u slučaju polimerizacije u masi, uvek radi kontroiisanja temperature) i izlazna Slavina 10 za polimer u obliku koncentrovanog rastvora u monomer-u(lma), Ui unjihovoj mogučoj smesi sa rastvaračem.

Ekstruder može sa jednostrukim zavrtnjem 111 dvostrukim ; karakteristike takvih zavrtnjeva au takve da obezbede zonu prenosa povezanu sa izlaaoin polimera iz reaktora, i takva zona je otuda bar ekvivalentna po dualni otvoru 2 i zoni sabljanja.

Prisutni su naravno uobiČajeni instrumenti za rnerenje, kao sto au, npr. oprema za merenje temperature, sa rnerenje makaimalnog nivoa reagujučeg sistema.

Gore opisani reaktor se može upotrebiti za izvodjenje bilo koje polimerizacije u sistemima pri visoko j koncentraciji polimera, do 60% po masi, Ui vižoj.

Pojedinačni slučaj upotrebe jeonaj koji ee odnosi os polimeriseciju u mesi konjugovanih dioleftaa prema kojem se katslisator dodaje proetora homogenem sistemu koji sadrži jedan iU viže žnsussra mere

-6Takva poUmerisacjjs ja predmet aledačeg radnog primera, odakle če ae dalji detalji pojaviti u odnoau na reaktor ; avrfaa ovog primera je de evidentira eituaciju koja aa deiava unutar reaktora sa vreme rada i na taj način tipično iiuatruje pronalaeak, čija ae «vrha medjutim, ne ame odgovarajuče ograničiti na njega ili aa njima.

Primer lavodi ae proba prema kontinualnom postupku upotrebljava— juči reaktor unutrašnjeg prečnika 250 mm i lopatica veličine 300 mm, opremljen ea dve grupe po tri zaadvajejuče lopatice i tri grupe po dve atacioname lopatice : aa vreme ovog testa butadien je polimerlsevao bee rastvarača, koz ličenjem kaSaiisatere na basi nediraijuma pridržavajuči se sledeče definicije :

(a) Najmanje jedno jedinjenje neodimijunt« biraoo medju oksidom, elkoboiatima, fanokaidima i karbokailatima naodimijurna ili njegovim emeeama aa drugim komponentama retkih setnalje ;

(b) Najmanje jedno organsko jedinjenje koje sadrži (alkoholne ili fenolne) hidrokal grupa ili karboksi grupe, isabrano medju elkohoUma, fenolima i karbonskim kiselinama, aa mogučim dodatkom voda.

(c) Najmanje jedno matalorganako jedinjenje aiuminijuma ili njegovi odgovarajuči bidrždni derivati.

(d) Najmanje jedno hatogenovano jedinjenje, isabrano medju sekundarnim iU tercijarnim alkil haiogenidima aril Ili alkitaril haiogeeddima, halogeidima organskih klaallna, metalnim iliergeaometatnim haiogenidima, helegeaovodanfcfcae i halogenima.

-7Bliže rečeno, upotrebljene je kompozicija koja se dobija na sledeči način :

U poaudu od 5 l kapaciteta, snabdevenu mešalicom i sistemom za Izmenu toplote, pod atmosferam aaota se sipa :

- 220 g (0,62 mola) neodlmijum-oksida (Nd^O^) kao 95%

- 945 g (3,9 mola) naften ske kiseline, se kiseltnskim brojem 230,

- 180 g (l,9 mol) terc.-butil klorida kao 98%,

- 2,8 kg vazelinskog ulja,

- 10 ml vodenog rastvora HCI (37% tež.)

Smeša se meša 3 časa unutar posude pod atmosferam aaota na temperaturi 60°C. Na kraju ovog vremenakog perioda dobljena je smesa uljsstog Izgleda.

Tako dobljena smesa se prenese u posudu od 120 litra kapacitete, snabdevenu mešalicom. I' istu posudu se sipa 50 i rastvore koji sadrži 0,8 mol/1 aluminium-diizobutiimonohidride u vazelinskom ulju.

Reakciona masa se održava pod azotom na sobnoj temperaturi ( oko 20°C) tokom 2 časa.

Pri kraju ovog vremenakog perioda dobljen je ketalltički raetvor, koji sadrži sledeče koncentracije u odnosu na neodimijum , alumini jum i hlor :

- neodimijum t 0,023 grera-etoma/1

- aluminijum : 0,74 gram-atoma/1

- hlor : 0,034 gratn-atoma/l koji se upotrebljava u polimerteaciji.

spitani su različiti produkcioni kapaciteti unutar opsega od 4 kg/h do 20 kg/h polimera , menjanjem bralne mešanja od 20 do

-880 obrta po minuti, dok su temperature (60°C) i brzina izlaanog ekatrudera (80 g/min) odriavani konstantni.

Tipičen rad odgovara sledečim uslovima :

- dotok butadiena : 5$ kg/h

- butadien otparen i reelklovan poale kondenzacije ~ dotok katalizatora : odgovara do

- dobljena proizvodnja :

- Mooney viskozitet polimera :

- koocentracija polimera na islam ekatrudera kg/h 8 mMA N’d kg/h polimera 41+2 oko 62%

PolibuSadian je neraatvoran u monomeru. Pod stacionarnim uslovima unutar reaktora je ustanovljena sledeča situacija, polaseči od dna :

- sloj monomer - nabubreli polimer u uslovima ravnotaže (čvrsta faza) , zadržan u najnižem delu reaktora zato što lopatice me£alftce imaju, kao što je to ovde ranije v id jeno, uameravajuči efekat na dole ;

- aloj monomera, gde je rastvorena zanemarljiva količina polimera;

- gornji aloj fesa.

Katalizator, koji ae napaja blizu omotača ose, se revnomerno raspodeljuje unutar čvrste faze koja okružuje isti omotač, zbog dejstva koje izvodi rasdvajajuča lopatica.

Claims (1)

1. Reaktor za polimerizaciju u koncentrovanim sistemima. naznačen time, što je vertikalno cilindrično telo (1) povezano sa vertikalnim ekstruderom (3) preko otvora (2) i što je u središtu tela (i) koncentrično postavljena mešalica (12) sa jednom ili više prečaga (4) upravnih na osu vratila mešalice (12), što je na svakoj od prečaga (4) pričvrščeno više vertikalnih lopatica (5) a na podu tela (1) postavljene su odgovarajuče nepokretne lopatice (6).