DE1025143B - Process for polymerizing olefins and apparatus for carrying out the process - Google Patents
Process for polymerizing olefins and apparatus for carrying out the processInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Für die Anwendung des Niederdruck-Verfahrens zum Polymerisieren von Olefinen nach Ziegler im großtechnischen Maßstab bestehen bekanntlich zwei besondere Schwierigkeiten. Bei der Polymerisation werden erhebliche Wärmemengen frei (z.B. bei Polyäthylen 900 kcal/kg Polyäthylen), die nur schwer aus dem System abgeführt werden können. Eine wirksame Wärmeabführung ist jedoch deshalb von Wichtigkeit, weil bei Temperaturen über 80° die bei der Polymerisation verwendeten Katalysatoren zerstört werden. Zum andern ist es sehr schwierig, das Reaktionsgemisch in einem großen Reaktionsbehälter ständig gut durchzurühren. Eine gute Rührung ist bei dieser Polymerisation aber gerade notwendig, weil eine Kontaktkomponente aus einem Niederschlag besteht, der in feinster Verteilung vorliegen muß. An diesen Kontakt muß auch das zu polymerisierende Olefin in feinster Verteilung herankommen. Um diese Wirkung zu erzielen, hat man bisher Blattrührer angewendet. Mit diesen Rührwerken kann jedoch eine ausreichende Rührung nur in Gefäßen bis zu einer bestimmten Größe erzielt werden. Bei größeren Gefäßen werden die Rührwellen zu groß, und es sind besondere Lagerungen erforderlich. Die notwendigen Umdrehungsgeschwindigkeiten können außerdem bei großen Reaktionsgefäßen nicht erzielt werden. Schließlich treten bei niedrigsiedenden Lösungsmitteln sehr oft Schwierigkeiten an den Stopfbüchsen auf.For the application of the low-pressure process for polymerizing olefins according to Ziegler on an industrial scale As is well known, there are two particular difficulties with the scale. When polymerizing will be considerable amounts of heat are released (e.g. with polyethylene 900 kcal / kg polyethylene), which are difficult to get out of the system can be discharged. However, effective heat dissipation is important because at Temperatures above 80 ° destroy the catalysts used in the polymerization. To change it is very difficult to constantly stir the reaction mixture thoroughly in a large reaction vessel. In this polymerization, however, good stirring is precisely necessary because a contact component is made there is a precipitate which must be very finely distributed. That must also be attached to this contact polymerizing olefin in finest distribution. So far, one has to achieve this effect Blade stirrer applied. With these agitators, however, sufficient agitation can only be achieved in vessels up to a certain size can be achieved. With larger vessels, the stirrer shafts are too large and there are special storage required. The necessary rotational speeds can also be at large reaction vessels cannot be achieved. Finally, this occurs very often with low-boiling solvents Difficulties with the stuffing boxes.
Zur Umgehung der erstgenannten Schwierigkeit hat man bereits vorgeschlagen, ein Lösungsmittel zu verwenden, dessen Siedepunkt im Bereich der erlaubten Polymerisationstemperatur liegt. Durch Verdampfen des Lösungsmittels wird dann die bei der Polymerisation entstehende Reaktionswärme im wesentlichen aufgebraucht. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß man wegen der Abhängigkeit vom Siedepunkt in der Wahl geeigneter Lösungsmittel sehr beschränkt ist. Durch verschieden starkes Sieden erhält man darüber hinaus eine schwankende und zu schwache Äthylen-Konzentration, da das Äthylen durch den Lösungsmitteldampf verdünnt wird. Infolgedessen leidet die Qualität der Produkte.To circumvent the first problem, it has already been proposed to use a solvent whose boiling point is in the range of the permitted polymerization temperature. By evaporating the Solvent, the heat of reaction generated during the polymerization is then essentially used up. However, this method has the disadvantage that because of the dependence on the boiling point in the Choice of suitable solvents is very limited. You can also get by boiling at different levels a fluctuating and too weak ethylene concentration, because the ethylene is released by the solvent vapor is diluted. As a result, the quality of the products suffers.
Es wurde nun gefunden, daß man alle diese Schwierigkeiten auf einfache Weise vermeiden kann, wenn man einen großen Überschuß des zu polymerisierenden Olefins im Kreislauf durch das Reaktionssystem führt. Dabei wird durch den Gasstrom das Lösungsmittel seinem Dampfdruck entsprechend abgeführt; es wird also zur Abführung der Reaktionswärme die Verdunstung des Lösungsmittels unterhalb des Siedepunktes ausgenutzt. An Hand der Dampfdruckkurve, beispielsweise von Cyclohexan, läßt sich genau ausrechnen, welche Menge an Gas, beispielsweise Äthylen, bei einer vorgegebenen Reaktionstemperatur in der Zeiteinheit durch den Reaktionsbehälter geleitet werden muß, damit die in der Zeit-It has now been found that all of these difficulties can be avoided in a simple manner if one circulates a large excess of the olefin to be polymerized through the reaction system. Included the solvent is removed by the gas stream according to its vapor pressure; so it becomes the Dissipation of the heat of reaction exploited the evaporation of the solvent below the boiling point. Using the vapor pressure curve, for example of cyclohexane, it is possible to calculate exactly what amount of gas, for example ethylene, at a predetermined reaction temperature in the unit of time through the reaction vessel must be directed so that the
Verfahren zum PolymerisierenMethod of polymerizing
von Olefinen und Vorrichtungof olefins and device
zur Durchführung des Verfahrensto carry out the procedure
Anmelder:Applicant:
Bergwerksgesellschaft Hibernia
Aktiengesellschaft, HerneMining Company Hibernia
Aktiengesellschaft, Herne
Dr. Günther Keller, Dr. Bruno Schaeler, Wanne-Eickel,Dr. Günther Keller, Dr. Bruno Schaeler, Wanne-Eickel,
und Dr. Oswald Wolff, Marl (Kr. Reddinghausen),and Dr. Oswald Wolff, Marl (district of Reddinghausen),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
einheit frei werdende Polymerisationswärme abgeführt wird. Durch Änderung der Gasmenge kann dann in einfacher Weise jede beliebige Temperatur im Reaktionsgefäß gewährleistet werden. Unit released heat of polymerization is dissipated. By changing the amount of gas, it can then be done in a simpler way Way, any temperature in the reaction vessel can be guaranteed.
Leitet man nun eine so ermittelte, für die Kühlung notwendige Gasmenge durch den Reaktionsbehälter, so erzielt man außerdem eine beträchtliche Rührwirkung. Steigert man die Gasmenge noch, so kann die Rührung erheblich verbessert werden, und sie erreicht bei entsprechender Dosierung einen optimalen Wert, der diejenige Wirkung übertrifft, die man mit Blattrühren in kleinen Gefäßen erzielen kann. Auf diese Weise werden die beiden eingangs genannten Schwierigkeiten zugleich behoben.If a quantity of gas determined in this way and required for cooling is passed through the reaction vessel, then a considerable stirring effect is also achieved. If you increase the amount of gas, the agitation can can be significantly improved, and it reaches an optimal value with appropriate dosage, the one Exceeds the effect that can be achieved by stirring the leaves in small vessels. Be that way the two difficulties mentioned at the beginning were resolved at the same time.
Im allgemeinen ist bei niedrigsiedenden Lösungsmitteln (bis 100°) die zur Rührung notwendige Gasmenge größer als die, welche zur Wärmeabfuhr erforderlich ist. Damit trotzdem nicht zuviel Lösungsmittel im Reaktionsgefäß verdunstet und sich dadurch eine zu niedrige Temperatur einstellt, wird erfindungsgemäß die Lösungsmitteltension des eintretenden Gases so weit erhöht, daß es nur diejenige Menge an Lösungsmittel aus dem Reaktionsgefäß nimmt, die gerade zur Abfuhr der Polymerisationswärme notwendig ist. Dies läßt sich einmal dadurch erreichen, daß man das aus dem Reaktionsgefäß austretende Gas nicht ganz herunterkühlt, sondern nur so weit, daß es beim Durchleiten durch den Reaktionsbehälter gerade so viel Lösungsmittel tensionsmäßig mitnimmt, als zur Abführung der Reaktionswärme erforderlich ist. Man kann das Gas aber auch ganz herunterkühlen und dadurch das Lösungsmittel wieder herauskondensieren; unmittelbar vor dem Reaktionsgefäß wird das Gas dann durch eine Vorlage mit Lösungsmittel geschickt, die man beliebig stark aufheizen kann,In general, in the case of low-boiling solvents (up to 100 °), the amount of gas required for stirring is greater than that which is required for heat dissipation. So that there is still not too much solvent in the The reaction vessel evaporates and the temperature is too low as a result, according to the invention the The solvent dimension of the incoming gas is increased so that there is only that amount of solvent takes from the reaction vessel, which is just necessary to dissipate the heat of polymerization. This can be can be achieved once by not completely cooling the gas emerging from the reaction vessel, but only so far that there is just enough solvent in terms of tension when it is passed through the reaction vessel takes along than is necessary to dissipate the heat of reaction. But you can also use the gas completely cool down and thereby condense the solvent out again; The gas is then passed through a template with solvent immediately in front of the reaction vessel sent, which you can heat up as much as you want,
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so daß dadurch das Gas die gewünschte Lösungsmitteltension erhält. Die letztgenannte Möglichkeit hat den Vorteil, daß das Lösungsmittel nicht innerhalb des Leitungs- und Pumpensystems auskondensieren kann.so that this gives the gas the desired solvent tension. The latter option has the Advantage that the solvent cannot condense out within the pipe and pump system.
Man kann dem Umlaufgas auch Inertgase zusetzen, z.B. Stickstoff, Methan. Dies hat besondere Vorteile bei der Polymerisation höherer Olefine, wie beispielsweise Propylen, Butylen, die bei hohen Drücken und verhältnismäßig niedrigen Polymerisationstemperaturen entweder schon flüssig sind oder aber sich in dem Lösungsmittel in erheblicher Menge lösen.Inert gases, e.g. nitrogen, methane, can also be added to the circulating gas. This has particular advantages the polymerization of higher olefins, such as propylene, butylene, carried out at high pressures and relatively low polymerization temperatures are either already liquid or in the solvent solve in significant amount.
Die gemäß dem Verfahren der Erfindung gewonnenen Produkte sind einheitlicher und qualitativ besser als die bisher bekannten, weil einerseits eine stets gleichbleibende Temperatur gewährleistet ist und Überhitzungen nicht mehr möglich sind und andererseits auch eine hohe und stets gleichbleibende Olefinkonzentration erreicht wird.The products obtained according to the process of the invention are more uniform and qualitatively better than that previously known because, on the one hand, a constant temperature is guaranteed and overheating are no longer possible and, on the other hand, a high and always constant olefin concentration is achieved.
In der Zeichnung ist eine zweckmäßige Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt.The drawing shows an expedient embodiment of a device for carrying out the method shown.
Im Reaktionsbehälter 1 befindet sich das Lösungsmittel mit dem Kontakt. Das Umlaufgas wird mittels der Pumpe 3 durch die beheizbare Lösungsmittelvorlage 6 unten in den Reaktionsbehälter eingepumpt und tritt oben wieder aus, geht dann durch den Kühler 4, wobei sich das mitgenommene Lösungsmittel kondensiert und im Kondenstopf 5 vom Gas trennt. Das Kondensat wird dann entweder in den Reaktionsbehälter oder in die Vorlage 6 zwecks Aufrechterhaltung des alten Lösungsmittelstandes zurückgeleitet. Durch die Leitung 2 kann dem System Frischgas zugeführt werden, durch die Leitung 7 kann bei zu großer Anreicherung der Inerten Umlauf gas abgeführt werden.In the reaction vessel 1 is the solvent with the contact. The circulating gas is by means of the pump 3 is pumped through the heated solvent reservoir 6 below into the reaction vessel and exits again at the top, then goes through the cooler 4, the entrained solvent condensing and separates from the gas in the condensation pot 5. The condensate is then either in the reaction vessel or returned to the template 6 in order to maintain the old solvent level. Through line 2 fresh gas can be fed to the system, through line 7 if the inerts are too enriched Circulating gas can be discharged.
In einem großen, gemäß dem Verfahren der Patentanmeldung B 37789 IV b/39 c kontinuierlich beschickten Reaktionsbehälter, der im wesentlichen ein aufrechtstehender Zylinder von etwa 800 mm Durchmesser ist, befinden sich 2 m3 Cyclohexan mit den entsprechenden Ziegler-Kontakten. Der Lösungsmitteldurchsatz soll 1 m8/h und die Polymerisatausbeute 100 kg/h betragen. In diesem Falle müssen stündlich 90 000 kcal abgeführt werden, wozu 1050 kg Cyclohexan verdampft werden müssen. Wenn man unter einem Äthylendruck von 2 atü polymerisieren will, sind dazu 450 m3 Äthylen erforderlich, sofern die Temperatur im Reaktionsgefäß auf 70° und im Kühler auf 25° gehalten wird. Zur Erzeugung einer guten Rührwirkung sind 500 bis 700 m3/h Umlaufgas erforderlich. Um trotzdem den Reaktionsbehälter auf 70° zu halten, muß entweder das Gas nur auf ungefähr 35 statt 25° herabgekühlt werden, oder aber es wird auf 25° herabgekühlt und vor dem Reaktionsbehälter in der Vorlage 6 wieder auf 35° aufgeheizt. Durch die Leitung 2 werden stündlich 84 m3 98%iges Äthylen eingeschleust, aus der Leitung 7 werden stündlich 10 rn3 82%iges Äthylen abgezogen.In a large, according to the method of patent application B 37789 IV b / 39 c continuously charged reaction vessel, which is essentially an upright cylinder of about 800 mm diameter, there are 2 m 3 of cyclohexane with the corresponding Ziegler contacts. The solvent throughput should be 1 m 8 / h and the polymer yield should be 100 kg / h. In this case 90,000 kcal per hour have to be removed, for which 1050 kg of cyclohexane have to be evaporated. If you want to polymerize under an ethylene pressure of 2 atmospheres, 450 m 3 of ethylene are required, provided the temperature in the reaction vessel is kept at 70 ° and in the cooler at 25 °. To produce a good stirring effect, 500 to 700 m 3 / h of circulating gas are required. In order to keep the reaction vessel at 70 ° anyway, either the gas only has to be cooled down to about 35 instead of 25 °, or it is cooled down to 25 ° and reheated to 35 ° in front of the reaction vessel in the template 6. 84 m 3 of 98% ethylene per hour are introduced through line 2, and 10 m 3 of 82% ethylene are withdrawn from line 7 every hour.
In einem Reaktionsgefäß wie in Beispiel 1, in dem diskontinuierlich Propylen bei einem Druck von 10 atm polymerisiert werden soll, befinden sich 2 m3 n-Hexan mit der entsprechenden Menge Ziegler-Kontakt. Als Umlaufgas wird ein Gemisch von Propylen und Stickstoff benutzt, wobei durch Leitung 2 stets frisches Propylen in das System gepumpt wird. Der Gasumlauf wird so hoch gehalten, daß im Reaktionsbehälter eine Temperatur von unterhalb 40° aufrechterhalten wird. Dadurch erhält das entstehende Polypropylen besonders gute physikalische und mechanische Eigenschaften.In a reaction vessel as in Example 1, in which propylene is to be polymerized discontinuously at a pressure of 10 atm, there are 2 m 3 of n-hexane with the corresponding amount of Ziegler contact. A mixture of propylene and nitrogen is used as the circulating gas, and fresh propylene is always pumped into the system through line 2. The gas circulation is kept so high that a temperature of below 40 ° is maintained in the reaction vessel. This gives the resulting polypropylene particularly good physical and mechanical properties.
Claims (4)
Priority Applications (5)
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| NL210404D NL210404A (en) | 1956-05-12 | ||
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ID=6966022
Family Applications (1)
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| DEB40217A Pending DE1025143B (en) | 1956-05-12 | 1956-05-12 | Process for polymerizing olefins and apparatus for carrying out the process |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1224495B (en) * | 1959-06-12 | 1966-09-08 | Huels Chemische Werke Ag | Process for the low pressure polymerization of gaseous polymerizable olefins |
| DE2300111A1 (en) * | 1973-01-03 | 1974-07-11 | Basf Ag | PROCESS FOR DISCHARGE THE HEAT OF REACTION DURING THE COPOLYMERIZATION OF ETHYLENE IN AQUATIC DISPERSION |
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-
1956
- 1956-05-12 DE DEB40217A patent/DE1025143B/en active Pending
- 1956-07-06 FR FR1155929D patent/FR1155929A/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1224495B (en) * | 1959-06-12 | 1966-09-08 | Huels Chemische Werke Ag | Process for the low pressure polymerization of gaseous polymerizable olefins |
| DE2300111A1 (en) * | 1973-01-03 | 1974-07-11 | Basf Ag | PROCESS FOR DISCHARGE THE HEAT OF REACTION DURING THE COPOLYMERIZATION OF ETHYLENE IN AQUATIC DISPERSION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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