SU1741114A1 - Способ управлени процессом каталитической (со)полимеризации этилена в газовой фазе - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам управлени  каталитическим процессом газофазной (со)полимеризации этилена в присутствии водорода и может быть использовано в химической промышленности. Изобретение позвол ет получать стабильный по зольности полимер при сохранении посто нной производительности реактора в процессе каталитической (со)полимеризации этилена в газовой фазе в присутствии хро- моксидного катализатора с содержанием хрома 0,5 ±0,05 мас.% за счет стабилизации соотношени  производительности реактора и расхода катализатора пропорциональным изменением мол рного соотношени  водорода и этилена, подаваемых в реактор. 2 ил

Description

2

Изобретение относитс  к способам управлени  процессом каталитической полимеризации этилена в газовой фазе, в частности процессом (со)полимеризации этилена в присутствии хромокисного катализатора и водорода.

Известен способ управлени  процессом полимеризации этилена на хромокис- ном катализаторе состава СгОз/5 02 А120з, при котором регулируют активность катализатора изменением температуры полимеризации (Тп). При этом изменение Тп приводит не только к изменению активности катализатора , но и к изменению показател  текучести расплава (ПТР) полимера.

Известен также способ управлени  процессом (со)полимеризации этилена на хро- мокисном катализаторе СгОз/ЗЮ2-ТЮ2 регулированием свойств полимера (ПТР. плотность) изменением Тп и мол рного соотношени  сомономер этилен. При этом невозможно поддержание активности катализатора на посто нном уровне при увеличении концентрации в реакторе каталитических  дов, вводимых сырьевыми потоками .

Наиболее близким по технической сущности к за вленному способу  вл етс  способ управлени  процессом каталитической (со)полимеризации оолефинов в газовой

ib.

фазе, включающий регулирование давлени  в реакторе путем изменени  расхода мономера , регулирование ПТР полимера, размера частиц полимера и активности катализатора изменением концентрации микропримеси - двуокисиуглерода. Способ позвол ет посто нно поддерживать размер частиц полимера на их заданном значении, при котором происходит теплосъем экзотермической реакции, уменьшаетс  унос частиц полимера и забивка ими трубопроводов , улучшаетс  работа системы выгрузки полимера, что в свою очередь приводит к увеличению производительности реактора за счет ликвидации его вынужденных остановок .

Недостатком данного способа  вл етс  неизбежное при наличии микропримеси двуокиси углерода снижение активности катализатора . Кроме того, активность катализатора также измен етс  в процессе в зависимости от колебаний концентрации в реакционной массе всех прочих микропримесей каталитических  дов (кислород, вода и пр.). Все это приводит к получению нестабильного по зольности полимера.

Целью изобретени   вл етс  получение стабильного по зольности полимера при сохранении посто нной производительности реактора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе управлени  непрерывным процессом каталитической (со)полимеризации этилена в газовой фазе в присутствии водорода , включающем регулирование давлени  в реакторе изменением расхода мономера и регулирование активности катализатора, активность катализатора регулируют поддержанием на посто нном уровне соотношени  производительности реактора и расхода катализатора пропорциональным изменением мол рного соотношени  водорода и этилена в реакторе и используют хромокисный катализатор с содержанием хрома 0,5 ± 0,05 мас.%,

На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего за вл емый способ управлени ; на фиг.2 - график линейной зависимости между изменением соотношени  производительность реактора (6)/расход катализатора (д) и изменением мол рного соотношени  концентраций водород/эти- лен (Н2/Са) в реакторе, котора  описываетс  уравнением

Д(Н2/С2),

где А G/g, ДА - изменение соотношени  G/g;

Ki - коэффициент пропорциональности, определ етс  типом катализатора и услови ми полимеризации. Дл  хромокисного катализатора Ki 38 (крива  1), дл  модифицированного хромокисного катализатора Ki 44 (крива  2);

А Н2/С2 - изменение величины мол рного соотношени  водород/этилен.

В реактор подают этилен, в случае сопо- лимеризации - сомономер, водород. Вместе с компонентами в реактор 1 подают

0 микропримеси каталитических  дов. Циркул ци  реакционного газа осуществл етс  с помощью компрессора 2. Производительность реактора замер етс  датчиком 3. Расход катализатора задаетс  регул тором 4.

5 Сигнал с датчика 3 поступает на регул тор 4 расхода катализатора через вычислительное устройство (ВУ) 5. Соотношение водород-этилен замер ют датчиком 6, информаци  от которого передаетс  на ВУ

0 5 и на регул тор расхода водорода 7. Количество подаваемого этилена измен ют регул тором 8 в зависимости от изменени  давление в реакторе 1. Расход катализатора измер ют датчиком 9, информаци  от кото5 рого передаетс  на ВУ 5. В ВУ 5 ввод т заданную величину соотношени  производительности реактора и расхода катализатора (Аз) и заданную величину производительности реактора (G3).

0 Пример1.В реакторе 1 провод т полимеризацию этилена на модифицированном хромокисном катализаторе (Сг 0,5 ± 0,05%) при заданной производительности реактора G3 10 т/ч, котора 

5 обеспечиваетс  расходом катализатора дэ 1 кг/ч. Соотношение Н2/С2 0,02 моль/моль. Зольность полимера составл ет

0,01%. ПТРб полимера (определенный при

/

Q нагрузке 5 кг) - 0,6 г/10 мин. А 3 10 т/кг кат.

Датчик 3 фиксирует снижение GT реактора до 8 т/ч, вызванное падением активности катализатора в св зи с увеличением

5 концентрации микропримесей каталитических  дов. Сигналы от датчиков 3, 6, 9 поступают в ВУ 5. ВУ 5 поступившую информацию обрабатывает в следующей последовательности:

0 определ ет текущую зеличину соотношени 

Ат -- -- 8 т/кг, кат; 9т 1

определ ет отклонение текущего значени  5 А от заданного (ДА);

Д А Аз - Ат 10-8 2 т/кг кат; определ ет величину требуемого изменени  соотношени  водород/этилен (Д Н2/Са) из уравнени 

9з

AA KvA(H2/C2), гдеК1 44; (H2/C2) AA/Ki -- 0,045;

определ ет новое значение соотношени  Н2/С2:

(Н2/С2) 0,02 + 0,045 0,065; выдает задание на регул тор расхода водорода , что приводит к увеличению подачи водорода в реактор дл  поддержани  соотношени  Н2/С2 на уровне 0,065. Это в свою очередь приводит к увеличению активности катализатора и росту производительности реактора до 10 т/ч.

Таким образом, реактор вновь работает при заданном соотношении GT/QT 10 т/кг кат., а полимер имеет посто нную зольность 0,01%. ПТРб полимера остаетс  на уровне 0,6 г/10 мин.

Пример 2. В реакторе 1 провод т сополимеризацию этилена с бутеном-1 на хромокисном катализаторе (Сг 0,5 ± 0,05%) при G3 10 т/ч, котора  обеспечиваетс  9з 1 кг/ч. Соотношение Н2/С2 0,02 моль/моль. Зольность полимера составл ет 0,01 %, ПТРб - 0,7 г/10 мин, Аз 10 т/кг кат.

Датчик 3 фиксирует снижение GT реактора до 9 т/ч, вызванное падением активности катализатора в св зи с увеличением концентрации микропримесей каталитических  дов. Сигналы от датчиков 3, 6, 9 по- ступают в ВУ 5. ВУ 5 поступившую информацию обрабатывает в следующей последовательности:

определ ет текущую величину соотношени 

g

Ат - Gr/gT -у 9 т/кг кат.;

определ ет отклонение (ДА) текущего значени  А от заданного:

Д А Аз - Ат 10-9 1 т/кг кат.;

определ ет величину изменени  соотношени  водород/этилен

А(Н2/С2) из уравнени :

AA Ki А (Н2/Сг), Ki 38,

А(н2/с2)

0,026;

определ ет новое значение соотношени :

(Н2/С2)3 0,02 + 0,026 0,046;

выдает задание на регул тор расхода водорода 7, что приводит к увеличению подачи Й2 в реактор дл  поддержани  соотношени  Н2/С2 на уровне 0,046. Это приводит к увеличению активности катализатора и росту производительности реактора до Ют/ч. Таким образом, реактор вновь работает при заданном соотношении GT/QT 10 кг/г-кат, а сополимер имеет посто нную зольность

0,01 %. ПТРб сополимера при этом остаетс  на уровне 0,7 г/10 мин.

Пример 3. В реакторе 1 провод т полимеризацию этилена на модифицированном катализаторе (Сг 0,5 ± 0,05%) при G3 10 т/ч, котора  обеспечиваетс  9з 1 кг/ч. Соотношение Н2/С2 0,065 моль/моль. Зольность полимера составл ет 0,01 %, ПТР - 0,6 г/10 мин, Аз 10 т/кг кат

Датчик 3 фиксирует повышение GT реактора до 12 т/ч, вызванного возрастанием активности катализатора в св зи с уменьшением концентрации микропримесей  дов.

Сигналы от датчиков 3, 6, 9 поступают в ВУ 5. ВУ 5 поступившую информацию обрабатывает в следующей последовательности:

определ ет текущую величину соотношени  Ат

19

Ат Ст/дт -у- 12т/кгкат.;

определ ет отклонение текущего значени  А от заданного (ДА):

А А Аз-Ат 10-12 -2 т/кг кат.; определ ет величину изменени  соотношени  водород/этилен Д(Н2/С2);

А А KiA (H2/C2), Ki 44,

А(Н2/С2) - Г Ж ° °45;

определ ет новое значение соотношени :

(Н2/С2)3 0,065 + (-0,045) 0,020; выдает задание на регул тор расхода водорода 7, что приводит к уменьшению

подачи водорода в реактор дл  поддержани  соотношени  Н2/С2 на уровне 0,020. В результате происходит уменьшение активности катализатора и снижение производительности реактора до 10 т/ч.

Таким образом, реактор вновь работает при заданном соотношении Ст/9т 10 т/кг кат. и посто нной зольности 0,01%.

П р и м е р 4. Провод т полимеризацию этилена на модифицированном

катализаторе (Сг 0,5 ± 0,05%) при заданной производительности реактора G3 10 т/ч, котора  обеспечиваетс  расходом катализатора д3 1 кг/ч, Соотношение Н2/С2 0,02 моль/моль. Концентраци 

С02 равна 0,0005 мол.%. Зольность полимера при этих услови х составл ет 0,01 мас.%, ПТРб полимера равен 0,8 г/10 мин. С увеличением концентрации микропримесей каталитических  дов происходит увеличение

зольности полимера до 0,025 мас.% и его ПТРб до i,4 г/10 мин. Согласно за вл емому способу увеличивают в реакторе соотношение Н2/С2 до 0,034 моль/ноль. В результате зольность и ПТР синтезируемого полимера возвращаютс  к заданным значени м 0,01 мас.% и 0,8 г/10 мин соответственно .

П р и м е р 5 (контрольный). В реакторе 1 провод т полимеризацию этилена на мо- дифицированном хромокисном катализаторе (Сг 0,5 ± 0,05%) при заданной G3 10 т/ч, котора  обеспечиваетс  да 1 кг/ч. Соотношение Н2/С2 0,02 моль/моль. Зольность полимера при этом равна 0,01 %. Про- изводительность реактора в этом способе регулируют изменением расхода катализатора в соответствии с зависимостью:

G К2д,

Р

где Кг -- - удельный выход полимера с 9з

единицы катализатора, определенный как отношение текущей производительности реактора к заданному расходу катализато

ра.

Датчик 3 фиксирует снижение GT реактора до 8 т/ч, обусловленное падением активности катализатора в св зи с увеличением концентрации микропримесей каталитических  дов. Сигналы от датчиков 3,9 поступа- ют в ВУ 5. ВУ 5 на основании поступившей информации определ ет новую величину расхода катализатора

---е-V -V-

и выдает задание на регул тор 4 дл  изменени  расхода катализатора до 1,25 кг/ч. Расход катализатора поддерживаетс  на уровне 1,25 кг/ч и производительность реактора растет до 10 т/ч. Зольность полиме- ра при этом увеличиваетс  до 0,125%.

П р и м е р 6 (контрольный). В реакторе 1 провод т полимеризацию этилена на хромокисном катализаторе (Gr 2,5 ± 0,25%) при Сз Ю т/ч, котора  обеспечиваетс  0, кг/ч. Соотношение Н2/Сг 0,02 моль/моль. Зольность полимера при этих услови х составл ет 0,01%, ПТР - 0,6 г/10 мин, А3 10 т/кг кат.

Датчик 3 фиксирует снижение GT реак- тора До 8 т/ч, обусловленное падением активности катализатора в св зи с увеличением концентрации микропримесей каталитических  дов. Сигналы от датчиков 3, 6, 9 поступают в ВУ 5, после чего поступившую информацию ВУ 5 обрабатывает в следующей последовательности:

определ ет текущую величину соотношени 

G ft

AT -- г 8 т/кг кат.; 9т 1

5 0

5

0

5

5

0

5 0

5

определ ет отклонение (А А) текущего значени  А от заданного:

А А Аз - AT 10-8 2 т/кг кат.;

определ ет величину требуемого изменени  соотношени  во до род /этилен A(Hz/C2) из уравнени :

ДА Ki Д(Н2/С2), где Ki 38,

А(Н2/С2) -gg- 0,053;

определ ет новое значение соотношени :

(Н2/С2)з - 0,02 + 0,053 - 0,073;

выдает задание на регул тор расхода водорода 7, что приводит к увеличению подачи Й2 в реактор дл  поддержани  соотношени  Н2/С2 на уровне 0,073.

В результате происходит увеличение активности катализатора и рост производительности реактора, но не до заданной производительности 10 т/ч, а лишь до 9,4 т/ч. Зольность полимера при этом составл ет 0,0106%, а его ПТР 0,9 г/10 мин, в то врем  как заданные значени  золености и ПРТ составл ют соответственно 0,0100% и 0,6 г/10 мин.

Из примеров видно, что за вленный способ управлени  процессом (со)полиме- ризации этилена в газовой фазе на катализаторах хромокисного типа с содержанием хрома 0,5 ± 0,05 мас.% при изменении концентрации микропримесей каталитических  дов в реакторе позвол ет стабилизировать качество полиэтилена по показателю зольность при сохранении посто нной производительности реактора.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  процессом каталитической (со)полимеризации этилена в газовой фазе в присутствии хромокисного катализатора водорода путем регулировани  давлени  в реакторе изменением расхода мономера и регулировани  активности катализатора, отличающийс  тем, что, с целью получени  стабильного по зольности полимера при сохранении посто нной производительности реактора, активность катализатора регулируют поддержанием на посто нном уровне соотношени  производительности реактора и расхода катализатора пропорциональным изменением мол рного соотношени  водорода и этилена в реакторе и используют хромокисный катализатор с содержанием хрома 0,5 ± ±0,05 мас.%.

   5-0чДоS-A

   40

   и А, т/w-r

   20

   о

   0.1

   0.3

   фиг. 2

   Составитель К. Колина М. Самерханова Техред М.Моргентал

   в

   Я

   3

   -®

   7

   Фиг. 1

   0.5 А(Н2/Сг)тм/мо/ б

   Корректор М. Кучер ва