SU301925A1 - Способ регулирования процесса полимеризации или сополимеризации этилена - Google Patents

Description

Изобретение касаетс  способа регулировани  процесса полимеризации при нронзводстве гюлимеризатов этилена или сополимеризатов этилена с другими полимеризующимис  соединени ми в трубчатых реакторах при давленн х свыше 500 ат и температурах от 50 до 400°С с добавкой инициатора, образующих при этих температурах радикалы.

Известна полимеризаци  этилена при давлени х свыше 500 ат и температурах от 50 до 400°С в присутствии незначительных количеств радикалообразующих инициаторов и в случае надобности в присутствии других сореагентов с получением термопластических гомо- или сонолимеризатов этилена. Полимеризацию можно осуш,ествл ть в трубчатых реакторах . Во врем  полимеризации получаетс  теплота реакции 8000 ккал/кг, котора  не должна вызывать недопустимых повьшений температуры. Эта теплота реакции ноглощаетс  частично реакционной смесью или частично отводитс  наружу с помощью охлаждени  реактора. Часть теплоты реакции могут поглощать инертные, поглощающие температуру среды, добавл емые к реакционной смеси .

Вследствие отложений полимеризата на стенках реактора возможны однако забивки и местные перегревы реактора, вызывающие нежелательные разложени  и вспышки в реакторе . Это приводит к отложени м сажи в реакторе и в продукте и вызывает простой производства . Известно также, что такие забивки возможно предотвратить, если полимеризацию проводить в присутствии водорода или бензола, который сохран ет иолимеризат в растворенном виде в газовой фазе реактора. Однако при полимеризации в присутствии водорода , действующего в качестве регул тора роста цепи, нельз  получать все виды продуктов , а при помощи полимеризации в присутствии бензола необходима последовательна  очистка полимеризата, которую невозмож.но достигнуть полностью.

Известно также проведение полимеризации этилена в трубчатом реакторе с понижением давлени .

При этом, если работать при более низких частотах сброса, например со сбросом через каждые 100 сек, то иногда во врем  перерывов сброса, т. е. когда реактор работает при нормальном давлении, получаютс  недопускаемые местные перегревы и тем самым нежелательные разложени  и вспышки в реакторе . Если, в противоположность этому, частота сброса слишком больша , то нежелательных разложений не происходит, но компрессоры подвергаютс  сильным механическим нагрузкам, вызываемым очень частой пульсацией давлени , а выходы не  вл ютс 

оптимальными, так как в зависимости от перепада давлени  после сброса давлени  от емкости реактора и от мощности компрессоров после каждого сброса давлени  проходит определенное врем , пока система реакции снова достигнет желательного рабочего давлени . Поэтому при слишком большой частоте сбросов врем , через которое реакционна  система работает в не оптимальных услови х, относительно большое.

По предлагаемому способу дл  улучшени  качества регулировани  процесса процесс полимеризации при производстве полимеризатов этилена или сополимеризатов этилена с другими нолимеризующимис  соединени ми, осушествл емый при давлени х выше 500 ат и температурах от 50 до 400°С при добавке радикалообразующих при этих температурах инициаторов и в случае надобности других сореагентов в трубчатом реакторе, по длине которого размещено любое количество термопар , регулируют с помощью импульсного кратковременного понижени  давлени  в реакторе на 5-25 7о, причем согласно изобретению устанавливают на термопарах заданные температуры, соответствующие процессу полимеризации при нормальном ходе реакции, а при отклонении измеренных температур в 5- 30°С от заданных температурных ноказателей понижают давление.

Заданные температурные показатели соответствуют стационарному температурному режиму , устанавливающемус  при полимеризации в чистом реакторе без отложений полимеризата на степах.

Целесообразно осуществл ть способ так, чтобы регул тор сброса давлени  соедин лс  с термопарами только на 20-60 сек (нреимущественно на 30-40 сек) после достижени  рабочего давлени  вслед за предыдущим понижением давлени , потому что в период времепи попижени  давлени  пет неустойчивых состо ний реакционной смеси, которые не регулировались бы самосто тельно.

Таким образом при превышении или занижении установленных допустимых отклонений температуры, т. е. допустимых пределов температуры , все расположенные вдоль реактора термопары вли ют на регул тор. Однако целесообразно работать так, чтобы термонары в нагревательной зоне вызвали понижение давлени  только при занижении допустимого предельного значени  температуры, а термопары в охлаждающей зоне- только при превышении допустимого предельного значени  температуры , потому что отклонени  такого рода в реакторе указывают на плохую теплопередачу и, тем самым, на недопустимо большие отклонени  полимеризата на стенках реактора.

Преимущество предложенного способа по сравнению с известным способом заключаетс  в том, что механизм регулировани  включаетс  в полимеризацию и вызывает снижение давлени  только тогда, когда термопары сигнализируют слишком больщие отклонени  полимеризата па стенках реактора. Достигаютс  оптимальные выходы, так как прекращение полимеризации сокращаетс  до минимального необходимо нужного размера. Кроме этого, улучшаетс  температурный режим реактора, так как благодар  предложенному способу каждое недопустимое местное отклонение тел ператур от установленных предельных показателей вызывает снижение давлени , вследствие чего избегаютс  отложени  полимеризата на стенках реактора и стационарный температурный профиль снова быстро восстанавливаетс . Это обеспечивает получение более равномерного и тем самым более качествепного

полимеризата и успешно преп тствует вспышкам и разлол ени м.

Описываемый способ иллюстрируетс  чертежами .

На фиг. ,1 дана схема узла полимеризации

установки полиэтилена высокого давлени ; на фиг. 2 - график стационарного температурного режима реактора, представл ющий собой заданные показатели темнературы; на фиг. 3 - зависимость температур термопар,

соединенных с регул тором, и давлени  реактора , на которое вли ет регулирующий механизм , от времени.

На фиг. 1 показана схема опытной установки с трубчатым реактором /, длина трубы которого 300 м, а внутренний диаметр 20 мм. Вокруг трубы расноложепа парова  рубашка 2 длиной 100 м и охлаждающа  рубашка 3 длиной 200 м. Этилен сжимают при помощи компрессора 4 высокого давлени  до 1500 ат,

затем пропускают через обратный клапан i5, добавл ют инициатор с помощью дозировочного насоса 6 и подают в трубчатый реактор 1, где реакционна  смесь вследствие нагревани  паровой рубащки 2 нагреваетс  до температуры реакции. После начала реакции часть теплоты реакции передаетс  охлаждающей рубашке 3, котора  охлаждает смесь еш;е до конца реактора, перед пропусканием ее через клапан 7 регулировани  в сепаратор 8,

в котором происходит расщепление полимеризата от непрореагировавшего этилена.

На реакторе размещено щесть термопар: термопары 9 и 10 размещены в нагревательной зоне, а термопары 11-14 - в охлаждающей зоне. Регулирование реактора осуществл етс  при помощи регул тора 15, прибора 16 дл  измерени  давлени , термопар 9-М и регулировочного клапана 7. Необходимые дл  проведени  опыта задаваемые показатели температуры были сперва определены опытом полимеризации в чистом трубчатом реакторе /. При этом опыте непрерывно подавали ежечасно в трубчатый реактор 1800 кг этилена с температурой 75°С вместе с раствором 0,4 кг грег-бутилпербензоата в 10 кг парафинового масла при 1500 ат. Регул тор 15 вместе с прибором 16 дл  измерени  давлени  и регулировочным клапаном 7 использовали только в цел х поддерживани 

рубашку 2 циркулировало ежечасно 60 л«з воды с температурой 210°С (Г,™) противотоком, а через охлаждающую рубашку 3 ежечасно циркулировало 60 жз с температурой 170°С

(Тнм).

Смесь вступала в реакцию между тер мопарами Ю и и на длине реактора 100 м при 160-170С, а температура достигала максимума 230°С на длине реактора 175 ж у термопары 12, и затем снова сжималась и в конце реактора у термопары 14 достигала 210°С. Этот температурный режим, представл юш,ий собой задаваемые показатели температуры, нельз  было реализовать по указанному способу через более длительный период времени; данный режим требуетс  однако дл  предельных значений температуры на механизм регулировани . Полученный при этом опыте стационарный профиль температуры изображен на фиг. 2.

Без воздействи  механизма регулировани  установлено, что помехи при полимеризации и тем самым забивки реактора вызываютс  отклонени ми температуры в сторону снижени  Б нагревательной зоне реактора, в которой реакционна  смесь нагреваетс  до температуры реакции, и в сторону повышени  в охлаждаюш ,ей зоне реактора, в которой высвоболадаетс  теплота реакции и часть этой теплоты отводитс  наружу.

По стационарному температурному режиму (см. фиг. 2) на регул торе 15 установили предельные значени  температуры Гэ 95°С; Г1о 125°С; Ги 188°С; Г12 266°С; Г1з 248°С; .

Эти значени  указаны также на фиг. 3 в виде допустимых предельных показателей температуры.

Дл  проведени  опыта брали ежечасно 1800 кг этилена с температурой 75°С вместе с раствором 0,4 кг трег-бутилпербензоата в 10 кг парафинового масла. Через подогревательную рубашку 2 циркулировало 60 сетевой воды с температурой 210°С, а через охлаждаюшую рубашку - 360 охлаждаюш .ей воды с температурой 170°С.

Регул тор 15 и прибор 16 дл  измерени  давлени  поддерживали в периодах между сбросами давлени , давление в реакторе

1500 ат. Механизм сброса давлени  регул тора установили так, чтобы он при определенных превышени х или занижени х предельных значений температуры вызвал сброс давлени  в реакторе до 1250 ат открытием регулировочного клапана 7. После сброса давлени  регулировочный клапан 7 закрывалс  настолько , чтобы в реакторе снова установилось рабочее давление 1500 ат.

Таким образом, при занижении Гд и Гю и при превышении Гц - T произошло снижение давлени  до 1250 ат.

Затем регул тор установили так, чтобы после сброса давлени  термопары соедин лись с регул тором только 30 сек после достижени  давлени  реакции в 1500 ат и только тогда вызывали очередное снижение давлени  при занижении или превышении предельных значений.

На фиг. 3 показана крива  температур термопар 9-М и давление реактора, на которое вли ет при проведении соответствуюш,его опыта механизм регулировани , в зависимости опродолжительности опыта, причем показана

только часть более длительного опыта. Как видно на фиг. 3, во врем  ti, tz, tz, U, te и ts зани кение или превышение предельных показателей вызывает давлени , а во времени 4 и t несмотр  на отклонени  от предельных значений никакого снижени  давлени  не происходит, потому что период после достижени  давлени  реактора в 1500 ат составл ет меньше 30 сек и отклонени , вызванные предыдущим сбросом давлени , скомпенсировались без внешнего воздейстьи , причем еше до истечени  20 сек.

Предмет изобретени 

Способ регулировани  процесса полимеризации или сополимеризации этилена методом высокого давлени , проводимом в трубчатом реакторе, путем кратковременного по импульсам снижени  давлени  в реакторе на 5-25%, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества регулировани  процесса, снижение давлени  производ т при отклонении температур , измеренных в нескольких точках по длине реактора, от оптимальных значений на 5-30°С.