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DE2128134A1 - Verfahren zur Polymerisation und Polymerisationsreaktor zu dessen Durchführung - Google Patents

Verfahren zur Polymerisation und Polymerisationsreaktor zu dessen Durchführung

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Publication number
DE2128134A1
DE2128134A1 DE19712128134 DE2128134A DE2128134A1 DE 2128134 A1 DE2128134 A1 DE 2128134A1 DE 19712128134 DE19712128134 DE 19712128134 DE 2128134 A DE2128134 A DE 2128134A DE 2128134 A1 DE2128134 A1 DE 2128134A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reactor
pressures
ethylene
entire length
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19712128134
Other languages
English (en)
Other versions
DE2128134B2 (de
Inventor
Karl-Heinz Prof. Dr.Dr. sehe 7630 Lahr Imhausen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IMHAUSEN K
IMHICO AG
Original Assignee
IMHAUSEN K
IMHICO AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IMHAUSEN K, IMHICO AG filed Critical IMHAUSEN K
Publication of DE2128134A1 publication Critical patent/DE2128134A1/de
Publication of DE2128134B2 publication Critical patent/DE2128134B2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Description

4-7 720 T
Bnhico AG-, Zürich, und Herr Prof. Dr. Dr. K.-H. Imhausen
Verfahren zur Polymerisation und Polymerisationsreaktor
zu dessen Durchführung
Die Homo- und Copolymerisation von Äthylen in Gegenwart von Sauerstoff oder anderen radikalbildenden Stoffen bei hohen Drücken erfolgt bekannterweise in Kesselautoklaven oder in rohrförmigen Reaktoren.
Die "bisherigen rohrförmigen Reaktoren "bestehen im allgemeinen aus einem sehr langgestreckten Rohr einheitlichen Durchmessers mit einem Heiz- und Kühlmantel und einem Entspannungsventil am Reaktorausgang. Obgleich ein derartiger Reaktor die Herstellung von Äthylen-Polymerisaten erlaubt, entspricht seine Leistung sowohl in Hinsicht auf den Umsatz und die Betriebssicherheit als auch bezüglich der erzielbaren Polymerisatqualität nicht den heutigen hohen Anforderungen. Insbesondere ist der Umsatz beschränkt, da andernfalls die freiwerdende Polymerisationswärme zu einer Überschreitung der Zersetzungstemperatur des Reaktionsgemisches führen würde. Örtliche, die Betriebssicherheit gefährdende Temperaturspitzen lassen sich dennoch nicht vermeiden. Diese Temperaturmaxima führen außerdem zu einem hinsichtlich Polymerstruktur und Kettenlänge äußerst heterogenen Polymerisat, welches in besonders ungünstigen Fällen mit durch partielle Zersetzung gebildetem Kohlenstoff verunreinigt ist.
(Es wurde nun gefunden, daß sich diese Nachteile bei der ; - 2 -
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kontinuierlichen Polymerisation von Äthylen vermeiden lassen, wenn ein besonders konstruierter Reaktor gemäß der Erfindung verwendet wird.
G-egenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation von Äthylen "bei Drücken von mindestens 3oo at und Temperaturen von maximal 4oo° C in Gegenwart von katalytischen Mengen Sauerstoff oder von einem oder mehrer en Radikale bildenden Initiatoren, wie Persauerstoff- und Azo-Verbindungen, und von o-2o Mol.-$ eines Moderators, wie niedere Alkane, Cycloaliphaten, Aromaten, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone und Aldehyde, wobei das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Innendurchmesser des Reaktors so "bemessen ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Polymerisationsgemisches über die gesamte Reaktorlänge annähernd' konstant ist, und daß der Reaktor mit einem in mehrere voneinander unabhängige Segmente unterteilten Reiz- und Kühlmantel und mit mehreren über die gesamte Reaktorlänge verteilten, wahlweise betriebenen Einrichtungen zur Einspeisung von Äthylen, gegebenenfalls im G-emisch mit Initiatoren, Moderatoren und gegebenenfalls Comonomeren und gegebenenfalls mit einer oder mehreren über die gesamte Reaktorlänge verteilten Initiator-Einspritzvorrichtunge'n und mit mehreren über die gesamte Reaktorlänge verteilten Temperaturmeßstellen sowie einer Druckmeßstelle im vorderen Teil des Reaktors und mit einem Ventil am Reaktorausgang· versehen ist, welches in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen und Drücke mittels geeigneter Regel- und Stellglieder so eingestellt wird, daß im Reaktor ein gleichmäßiges Druckniveau und Temperaturprofil aufrecht erhalten wird, und welches in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Änderungen der gemessenen Temperaturen und Drücke plötzlich kurzzeitig um einen bestimmten Betrag bis zum Erreichen eines vorgegebenen Druckes geöffnet
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wird, und daß der Reaktor mit einem zweiten, mit einem gesonderten Polymer-Monomer-Abscheidesystem verbundenen Ventil am Reaktorausgang versehen ist, welches automatisch in Punktion tritt, "während das erste Ventil geschlossen wird, wenn die gemessenen Temperaturen und Drücke einen bestimmten Maximalwert überschreiten oder wenn die gemessenen Drücke einen bestimmten Minimalwert unterschreiten. ·
Die ]?unktionsweise des erfindungsgemäßen Reaktors geht aus nachfolgendem, jedoch in keiner Weise einschränkendem Beispiel hervor:
Beispiel;
5·5οο kg/h eines auf 2.45o at komprimierten Gemisches aus Äthylen, 8,0 °/o Propan und 18 ppm Sauerstoff werden dem erfindungsgemäßen Reaktor am Einlaß zugeführt und in der vorderen Zone des Reaktors durch indirekte Beheizung auf etv/a 155° C erwärmt. Bei dieser Temperatur setzt die Polymerisations reaktion ein, wodurch die Temperatur des Reaktionsgemisches ansteigt. Ein Teil der Polymerisationswärme wird durch indirekte Kühlung dieser Zone des Reaktors abgeführt. An der Stelle des Reaktors, an der die Temperatur der Reaktionsmischung erwartungsgemäß 28o° C erreicht, werden weitere 1.2oo kg/h der oben genannten Äthylen-Mischung eingeführt, wobei der Querschnitt des Reaktors von nun an derart erweitert ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Reaktor nahezu konstant bleibt. In Strömungsrichtung abwärts werden an den Stellen, an denen· die Temperatur der Reaktionsmischung trotz indirekter Kühlung erwartungsgemäß erneut 28o° G erreicht, weitere 1.5oo kg/h bzw. I.800 kg/h der Äthylen-Mischung eingespeist, wobei der Querschnitt des Reaktors jeweils von den Einspeisestellen an derart erweitert ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit über die gesamte Reaktorlänge nahezu konstant bleibt.
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Die Einstellung des Druckniveaus und Temperaturprofils iin Reaktor erfolgt über ein in Abhängigkeit der längs des Reaktors gemessenen Temperaturen und Drücke gesteuertes Ventil am Reaktorausgang, welches zusätzlich in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Änderungen der gemessenen Temperaturen und Drücke plötzlich kurzzeitig um einen bestimmten Betrag bis zum Erreichen eines vorgegebenen Druckes geöffnet wird.
Mach Austritt aus dem Reaktor wird das Polymerisationsgemisch in üblicher Yfeise aufgearbeitet. Das bei einem Umsatz von 21,2 $ erhaltene Polyäthylen mit einem Sehmelzindex von 7,2 und einer Dichte von ο,927 läßt sich ausgezeichnet zu Laminaten und Hohlkörpern verarbeiten.
Sollten einmal während des kontinuierlichen Betriebes des erfindungsgemäßen Polymerisationsreaktors trotz der Vielzahl der Regelaggregate aus unkontrollierbaren Gründen die längs des Reaktors gemessenen Temperaturen und/oder Drücke einen bestimmten Maximalwert überschreiten bzw. die gemessenen Drücke einen bestimmten Minimalwert unterschreiten, so wird automatisch das zuvor erwähnte Ventil am Reaktorausgang geschlossen und die Reaktionsmischung so lange durch ein zweites, mit einem gesonderten Polymer-Monomer-Abscheidesystem verbundenen Ventil ausgetragen, bis die Temperatur- und Druckbedingungen im Reaktor erneut einen normalen Polymerisationsverlauf sicherstellen.
Der erfindüngsgemäße Reaktor ermöglicht durch seine besondere Konstruktion sowie durch die Vielzahl der Meß- und Regelaggregate im Gegensatz zu den bisher üblichen Rohrreaktoren die Einhaltung genau definierter, vorgegebener, eng begrenzter Polymerisationsbedingungen und somit die Herstellung von Polyäthylen bzw. Äthylen-Copolymerisaten besonders homogener, a. h. hoher Qualität. Insbesondere treten keinerlei Stippen
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auf, welche sowohl die mechanischen als auch die optischen Polymereigenschaffcen stark verschlechtern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann nicht nur die Homopolymerisation von Äthylen, sondern auch die kontinuierliche Polymerisation von Äthylen im Gemisch mit einem oder mehreren Comonomeren, wie Vinylester, Acrylsäurederivate, Alkene oder Gemische dieser Verbindungen durchgeführt werden.
Wie o"ben ausgeführt, ist im vorderen Teil des Reaktors gemäß der Erfindung eine Druckmeßstelle angeordnet. Es kann zweckmäßig sein,noch weitere Druckmeßsteilen längs des Reaktors anzuordnen. Auch die an diesen weiteren Druckmeßstellen ermittelten Druckwerte werden zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Druckniveaus und Temperaturprofils "berücksichtigt.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation von Äthylen bei Drücken von mindestens 300 at und Temperaturen von maximal 400 C in Gegenwart von katalytischen Ilengen Sauerstoff oder von einem oder mehreren Radikale bildeitfen Initiatoren und von ο - 20 Mol.-% eines Moderators, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Polymerisationgemisches über die gesamte Reaktorlänge annähernd konstant ist, und daß der Reaktor mit einem in mehrere voneinander unabhängige Segmente unterteilten Heiz- und Kühlmantel und mit mehreren über die gesamte Reaktorlänge verteilten, wahlweise betriebenen Einrichtungen 2ur Einspeisung von Äthylen und mit mehreren über die gesamte Reaktor!änge verteilten Temperaturmeßstellen sowie einer Druckmeßstelle im vorderen Teil des Reaktors und mit einem Ventil am Reaktοrausgang versehen ist, welches in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen und Drücke mittels geeigneter Regel- und Stellglieder so eingestellt wird, daß im Reaktor ein gleichmässiges Druckniveau und Temperaturprofil aufrecht erhalten wird, und welches in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Änderungen der gemessenen Temperaturen und Drücke plötzlich kurzzeitig um einen bestimmten Betrag bis zum Erreichen' eines vorgegebenen Druckes geöffst v/ird, und daß· der Reaktor mit einem zweiten, mit einem gesonderten Polymer-Monomer-Abscheidesystem verbundenen Ventil am Reaktorausgang versehen ist, welches automatisch .in Funktion tritt, während das erste Ventil geschlossen wird, wenn die gemessenen Temperaturen und Drücke einen bestimmten Maximalwert, überschreiten oder wenn die gemessenen Drücke einen bestimmten Minimalwert unterschreiten.
    Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Äthylen im Gemisch mit einem oder mehreren Comonomeren, wie Vinylester, Acrylsäurederivate, Alkene oder Gemische
    dieser Verbindung
    t wird,
    BAD ORIGiNAL
    3· Verfahren nach Patentansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß an den über die Reaktorlänge verteilten Einrichtungen Äthylen im Gemisch mit Initiatoren, Moderatoren und/oder Comonomeren eingespeist wird.
    4. Rohrförmiger Reaktor zur kontinuierlichen Polymerisation von Äthylen b'ei Drücken von mindestens 300 at und Temperaturen von maximal 4000C in Gegenwart von katalytischer! Mengen Sauerstoff oder von einem oder mehreren Radikale bildenden Initiatoren und von 0 - 20 Mol.-% eines Moderators, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser dec ■ Reaktors so bemessen ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Polymerisationsgemisches über die gesamte Reaktorlänge annähernd konstant ist, und daß der Reaktor mit einem in mehrere voneinander unabhängige Segmente unterteilten Heiz-- und Kühlmantel und mit mehreren über die gesamte Reaktorlänge verteilten, wahlweise betriebenen Einrichtunge zur Einspeisung von Äthylen und Zusatzstoffen und mit mehreren über die gesamte Reaktorlänge verteilten Temperaturmeßstellen sowie einer Druckmeßstelle im vorderen Teil des Reaktors und mit einem Ventil am Reaktorausgang versehen ist, welches in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen "und Drücke mittels geeigneter Regel- und Stellglieder so eingestelltvird, daß im Reaktor ein gleichmässi· ges Druckniveau und Temperaturprofil aufrecht erhalten wird, und welches in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Änderungen der gemessenen Temperaturen und Drücke plötzlich kurzzeitig um einen bestimmten Betrag bis zum Erreichen eines vorgegebenen Druckes geöffnet wird, und daß der Reaktor mit einem zweiten, mit einem gesonderten Polymer-Monomer-Abseheidesystem verbundenen Ventil am Reaktorausgang versehen ist, welches automatisch in Funktion tritt, während das erste Ventil geschlossen wird, wenn die gemessenen Temperaturen und Drücke einen bestimmten Maximalwert überschreiten oder wenn die gemessenen Drücke einen bestimmten Minimalwert unterschreiten,
    109887/1671 -8-
    5. Reaktor nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine oder mehrere über die gesamte Reaktorlänge verteilte Initiator-Einspritzvorrichtungen aufweist.
    6. Reaktor nach Patentansprüchen 4-5, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Druckmeßstellen längs des Reaktors an- · geordnet sind.
    Dr.T/hu
    10 9 8 8 7/1671
DE19712128134 1970-08-07 1971-06-05 Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation von Äthylen sowie ein Reaktor zu dessen Durchführung Withdrawn DE2128134B2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1194970A CH536325A (fr) 1970-08-07 1970-08-07 Verfahren zur Homo- und Copolymerisation von Äthylen und Polymerisationsreaktor zu dessen Durchführung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2128134A1 true DE2128134A1 (de) 1972-02-10
DE2128134B2 DE2128134B2 (de) 1980-07-17

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DE19712128134 Withdrawn DE2128134B2 (de) 1970-08-07 1971-06-05 Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation von Äthylen sowie ein Reaktor zu dessen Durchführung

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BE (1) BE768620A (de)
CH (1) CH536325A (de)
DE (1) DE2128134B2 (de)
GB (1) GB1347361A (de)

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EP0244855A3 (en) * 1986-05-09 1990-09-19 Basf Aktiengesellschaft Process for the manufacture of copolymers of ethylene and vinyl esters in a tubular reactor at a pressure of at least 500 bar
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NO178790C (no) * 1993-12-13 1996-06-05 Borealis Holding As Fremgangsmåte ved fremstilling av olefinpolymerer i en autoklavrektor
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Also Published As

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BE768620A (fr) 1971-11-03
GB1347361A (en) 1974-02-27
CH536325A (fr) 1973-04-30
DE2128134B2 (de) 1980-07-17

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