SU374332A1

SU374332A1 - METHOD OF OBTAINING POLYETHYLENE

Info

Publication number: SU374332A1
Application number: SU1663508A
Authority: SU
Inventors: изобретени Авторы
Original assignee: В. Н. Дружков, В. А. Захаров , Ю. И. Ермаков Институт катализа Сибирского отделеии СССР
Priority date: 1971-05-31
Filing date: 1971-05-31
Publication date: 1973-03-20

Description

1one

Изобретение относитс к способу проведени газофазной полимеризации этилева в изотермических услови х.The invention relates to a method for carrying out the gas-phase polymerization of ethylene under isothermal conditions.

Известен способ получени полиэтилена газофазной полимеризацией этилена на окиснохромовых катализаторах в токе азота или метана .A method of producing polyethylene by the gas-phase polymerization of ethylene on chromium oxide catalysts in a stream of nitrogen or methane is known.

Однако в этом случае трудно поддерживать изотермические услови в реакторе. Полимеризаци этилена сопровождаетс выделением большого количества тепла (1000 ккал на 1 кг полимера), которое надо отвести дл поддержани изотермических условий работы катализатора и реактора. Можно различить два основных уровн , на которых отвод тепла осуществл етс , разными способами: отвод тепла из объема реактора и отвод тепла с поверхности катализатора, на которой идет реакци полимеризации, в окружающую газовую среду.However, in this case it is difficult to maintain isothermal conditions in the reactor. Polymerization of ethylene is accompanied by the release of large amounts of heat (1000 kcal per 1 kg of polymer), which must be removed to maintain the isothermal conditions of the catalyst and reactor. Two main levels can be distinguished at which heat is removed in different ways: heat is removed from the reactor bulk and heat is removed from the surface of the catalyst on which the polymerization reaction takes place to the surrounding gaseous medium.

Отвод тепла из реактора достигаетс различными способами: через рубашку реактора, встраиванием теплообменных элементов внутри реактора или проведение реакции в псевдоожиженном слое полимера. Особенно эффективен метод отвода тепла проход щим через псевдоожиженный слой полимера газом (этиленом).Heat removal from the reactor is achieved in various ways: through the jacket of the reactor, by embedding the heat exchange elements inside the reactor or carrying out the reaction in a fluidized bed of polymer. The method of heat removal by the gas (ethylene) passing through the fluidized bed of the polymer is especially effective.

Эффективность таких методов определ етс гидродинамическими услови ми в реакторе. The effectiveness of such methods is determined by the hydrodynamic conditions in the reactor.

Тепло реакции с поверхности катализатора, покрытой твердым полимером, отводитс целиком за счет теплопроводности мономера. Эффективность теплоотвода зависит от теплопроводности газа и концентрации его в реакторе . На этот процесс гидродинамика в реакторе практически не вли ет из-за малых разОThe heat of reaction from the surface of the catalyst, coated with a solid polymer, is removed entirely due to the thermal conductivity of the monomer. The efficiency of the heat sink depends on the thermal conductivity of the gas and its concentration in the reactor. Hydrodynamics in the reactor has almost no effect on this process due to the low separation time.

мерой частиц катализатора (600-100 А), покрытых твердым полимером. При недостаточном отводе тепла поверхность катализатора разогреваетс выше температуры плавлени полимера. Расплавленный «а поверхности катализатора полимер затрудн ет доступ этилева к поверхности, что приводит к резкому снижению скорости полимеризации. Полимер получаетс в виде спекщихс кусков, непригодных дл использовани . Повышение давлени этилена дл улучшени теплоотдачи от поверхности неприемлемо, так как ведет к увеличению скорости реакции.a measure of catalyst particles (600-100 A) coated with solid polymer. With insufficient heat removal, the catalyst surface is heated above the melting point of the polymer. The molten polymer surface of the catalyst impedes the access of ethylene to the surface, which leads to a sharp decrease in the polymerization rate. The polymer is obtained in the form of agglomerate pieces unsuitable for use. Increasing the pressure of ethylene to improve heat transfer from the surface is unacceptable, as it leads to an increase in the reaction rate.

Дл создани изотермических условий при газофазной полимеризации, позвол ющих устранить дезактивизацию катализатора, процесс полимеризации предлагаетс проводить в среде гели и водорода.In order to create isothermal conditions for gas-phase polymerization, which allow to eliminate deactivation of the catalyst, it is proposed to carry out the polymerization process in the medium of helium and hydrogen.

При введении в реакционную среду инертных по отношению к катализатору газов (водород и гелий), обладающих малым размером молекул и, следовательно, высокой теплопроводностью , позвол ет вести газофазный процесс полимеризации этилеаа на окиснохромовых катализаторах с высокой скоростью без спекани полимера в крупные куски и падени активности. Это происходит из-за увеличеии коэффициента теплоотдачи от поверхности катализатора в реактора при наличии в реакционной среде подвижных молекул инертного газа. Пардиальное давление инертного газа 3-30 атм, а парциальное давление этилена в реакторе 1-20 атм.When gases that are inert with respect to the catalyst (hydrogen and helium) with a small molecular size and, therefore, high thermal conductivity, are introduced into the reaction medium, the gas-phase process of ethylene oxide and chromium catalysts can be polymerized at a high rate without sintering the polymer into large pieces and the activity decreases. . This is due to the increase in the heat transfer coefficient from the catalyst surface in the reactor in the presence of mobile molecules of inert gas in the reaction medium. The partial pressure of the inert gas is 3–30 atm, and the partial pressure of ethylene in the reactor is 1–20 atm.

Пример 1. Окиснохромовый катализатор, приготовленный на аэрогеле и содержащий 2,5% вес. хрома загружают в стальной автоклав емкостью 0,5 л с мешалкой. Навеска катализатора 0,051 г. Автоклав вакуумируют в течение 2 час при 160° С и остаточном давлении 1 10 мм рт. ст. После этого устанавливают необходимую дл полимеризации температуру , нужное давление этилена и при включенной мешаЛКе разбивают стекл нную ампулу с катализатором. При полимеризации этилена в газовой фазе при давлении этилена 10 ата и 75° С за 1 час 55 мин. было получено 27 г полимера со средней, скоростью 275 г полимера/г кат. час. Полимер спекс в виде крупных кусков диаметром более 1 см.Example 1. Chromium oxide catalyst prepared on airgel and containing 2.5% by weight. chromium is loaded into a steel autoclave with a capacity of 0.5 liters with a mixer. A portion of the catalyst 0,051, the Autoclave vacuum for 2 hours at 160 ° C and a residual pressure of 1 to 10 mm RT. Art. After that, the temperature required for the polymerization is set, the desired pressure of ethylene is broken, and when the mesh is turned on, the glass ampoule with the catalyst is broken. During the polymerization of ethylene in the gas phase at an ethylene pressure of 10 at and 75 ° C for 1 hour and 55 minutes. 27 g of polymer were obtained with an average rate of 275 g of polymer / g of cat. hour. Polymer Spex in the form of large pieces with a diameter of more than 1 cm.

Пример 2. Используют оксинохромовый катализатор, приготовленный на аэрогеле (2,5% вес. хрома). Павеска катализатора 0,051 г. Полимеризацию проводили так же, как в примере 1 и при тех же услови х.Example 2. Use hydrochloride catalyst prepared on airgel (2.5% weight. Chromium). Paveska catalyst 0.051 g. Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 and under the same conditions.

В автоклав добавл ют гелий (10 атм), так что о.бщее давление газов составл ет 20 атм. За 1 час 15 мин было получено 27 г полимера со скоростью в среднем 425 г полимера/г кат. час.Helium (10 atm) is added to the autoclave, so that the total gas pressure is 20 atm. For 1 hour and 15 minutes, 27 g of polymer was obtained at an average rate of 425 g of polymer / g cat. hour.

Полимер был в виде мелкодисперсного порошка с диаметром частиц менее 3 мм. Увеличение скорости при проведении газофазной The polymer was in the form of a fine powder with a particle diameter of less than 3 mm. Speed increase during gas phase

полимеризации этилена в среде гели составл ет 55% по сравнению с тем, что было получено в примере 1, когда полимеризацию проводили без добавки гели ..polymerization of ethylene in a gel medium is 55% compared with what was obtained in example 1, when the polymerization was carried out without the addition of gels ..

Пример 3. Используют окиснохромовый катализатор на аэрогеле (2,5% хрома), активированный восстановлением окисью углерода . Навеска катализатора 0,01 г. Полимеризацию провод т так же, как и в примере 1 в газовой фазе при температуре 75° С и давлении этилена 3 ата. За 50 мин. было получено 2 г полимера со средней скоростью 240 г полимера/г кат. час. Полимер спекс в виде крупных кусков, диаметром более 1 см.Example 3. Use oxide-chromium catalyst on the airgel (2.5% chromium), activated by reduction with carbon monoxide. Catalyst weighed 0.01 g. The polymerization was carried out as in Example 1 in the gas phase at a temperature of 75 ° C and ethylene pressure of 3 ata. 50 min. 2 g of polymer were obtained with an average rate of 240 g of polymer / g of cat. hour. Polymer spex in the form of large pieces with a diameter of more than 1 cm.

Пример 4. Катализатор и услови полимеризации те же, что и в примере 3, за исключением того, что в реактор был добавлен водород. Навеска катализатора 0,01 г, температура полимеризации 75° С, парциальное давление этилена 3 ата и давление водорода 7 атм. За 45 мин. было получено 4,6 г полИ мера со средней скоростью 609 г полимера/г кат. час. Полимер был в виде мелкодисперсного порошка. Увеличение скорости в этом опыте при проведении газофаз.ной полимеризации этилена в среде водорода составл ет 150% по сравнению с тем, что было получено в примере 3, когда полимеризацию проводили без добавки водорода.Example 4. The catalyst and polymerization conditions are the same as in Example 3, except that hydrogen is added to the reactor. The weight of the catalyst is 0.01 g, the polymerization temperature is 75 ° C, the ethylene partial pressure is 3 at and the hydrogen pressure is 7 atm. 45 min. 4.6 g of polymer were obtained with an average rate of 609 g of polymer / g cat. hour. The polymer was in the form of a fine powder. The increase in speed in this experiment when conducting gas-phase polymerization of ethylene in a hydrogen medium is 150% compared with what was obtained in Example 3, when the polymerization was carried out without the addition of hydrogen.

Предмет изобретени Subject invention

Способ получени полиэтилена газофазной полимеризации этилена на окиснохромовых катализаторах в токе инертного газа, отличающийс тем, что, с целью улучшени теплосъема И поддержани изотермических условий в процессе полимеризации, в качестве инертных газов примен ют водород или гелий .The method of producing ethylene gas phase polymerization on oxide-chromium catalysts in an inert gas flow, characterized in that hydrogen or helium are used as inert gases in order to improve the heat removal and maintain isothermal conditions in the polymerization process.