Способ непрерывной растворной сополимеризации
Изобретение относится к области получения полимеров, к промышленности синтетических каучуков, а именно к способу получения этиленпропиленового или этилен-пропилен-диенового сополимера. Способ непрерывной растворной сополимеризации включает растворение в углеводородном растворителе мономеров, водорода и раздельно компонентов каталитического комплекса, предварительное смешение растворов газожидкостной смеси, содержащей мономеры, растворитель и водород, и растворов компонентов каталитического комплекса перед подачей в реактор и сополимеризацию реакционной массы при повышенных давлении и температуре. Предварительное смешение растворов газожидкостной смеси и растворов компонентов каталитического комплекса с образованием реакционной массы осуществляют в первой трубчатой насадке, в реакторе с ограниченным объемом и во второй трубчатой насадке. Смешение в реакторе с ограниченным объемом, имеющем не более 200 объемов первой трубчатой насадки, мешалкой. Причем в реакторе с ограниченным объемом и во второй трубчатой насадке перемешивание реакционной массы осуществляют при теплоотводе. Предлагаемый способ позволяет осуществлять непрерывную растворную сополимеризацию с получением однородного сополимера. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области получения полимеров, к промышленности синтетических каучуков, а именно к способу получения этиленпропиленового или этиленпропилендиенового сополимера.
Известен способ непрерывной растворной сополимеризации этилена, пропилена и 1,4-гексадиена (Патент Германии 2413139, кл. С 08 F 210/16, опубл. 11.09.80). Сополимеризацию мономеров проводят при перемешивании в присутствии водорода и координационного катализатора, получаемого смешением компонентов катализатора с растворителем в смесителе для предварительного смешения катализатора и непрерывным впрыскиванием раствора катализатора в реактор. Однако недостатком данного способа является неравномерность протекания сополимеризации по объему реактора. Это вызвано тем, что реактор со смесителем не обеспечивает необходимого равномерного распределения газообразных компонентов в реакционной массе, что приводит к неоднородности получаемого сополимера и перерасходу водорода. Известен способ непрерывной растворной сополимеризации (Патент РФ 2141873, опубл. 27.11.99), который включает растворение в углеводородном растворителе мономеров, водорода и раздельно компонентов каталитического комплекса при турбулентном смешении в трубчатых насадках со средствами турбулизации, раздельную подачу газожидкостной смеси и компонентов каталитического комплекса через соответствующие входные штуцеры реактора-смесителя, их смешение с образованием реакционной массы в объеме реактора-смесителя при ламинарном движении под действием вращающегося перемешивающего устройства и сополимеризацию при повышенных температуре и давлении. Описанный способ, несмотря на хорошее смешение газожидкостной смеси и отдельно компонентов каталитического комплекса, не позволяет достаточно интенсивно перемешивать реакционную массу в объеме реактора. Учитывая неравномерность перемешивания в разных объемах, возникают значительные градиенты температур, что сказывается на качестве получаемого сополимера. Известен способ непрерывной растворной сополимеризации, включающий растворение в углеводородном растворителе мономеров, водорода и раздельно компонентов каталитического комплекса при турбулентном движении, подачу газожидкостной смеси и растворов компонентов каталитического комплекса в трубчатую насадку со средствами турбулизации с образованием в условиях турбулентного потока реакционной массы, с последующей подачей в реактор и сополимеризацией реакционной массы при повышенных давлении и температуре (Патент РФ 2169738 С1, 27.06.2001). Однако в описываемом способе образующаяся реакционная масса имеет композиционную неоднородность из-за недостаточного перемешивания реакционной массы, поэтому в данном способе наблюдается неравномерность процесса сополимеризации, нестабильность по составу и молекулярной массе. Известен также способ дополнительного смешения реакционной смеси перед подачей полимеризатора в реактор с ограниченным объемом, снабженный средствами теплоотвода, при турбулентном движении, причем реакционная смесь после смешения в реакторе с ограниченным объемом перед подачей в реактор может быть пропущена через вторую трубчатую насадку (US 5977251 А, 02.11.1999). Однако подобное смешение и организация теплоотвода до ввода реакционной смеси в реактор недостаточны. Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего непрерывно осуществлять растворную сополимеризацию с получением однородного сополимера. Поставленная задача решается использованием способа непрерывной растворной сополимеризации, включающего растворение в углеводородном растворителе мономеров, водорода и раздельно компонентов каталитического комплекса, смешение растворов газожидкостной смеси, содержащей мономеры, растворитель, водород, и компонентов каталитического комплекса при турбулентном движении в первой трубчатой насадке, в реакторе с ограниченным объемом и во второй трубчатой насадке, подачу реакционной массы в реактор, сополимеризацию реакционной массы при повышенных температуре и давлении, причем смешение в реакторе с ограниченным объемом не более 200 объемов трубчатой насадки осуществляют мешалкой, а на последних двух этапах смешения осуществляют теплоотвод. Отличительными признаками заявляемого способа непрерывной растворной сополимеризации является то, что газожидкостную смесь и компоненты каталитического комплекса смешивают в реакторе с ограниченным объемом не более 200 объемов трубчатой насадки с помощью механической мешалки и на последних двух этапах смешения осуществляют теплоотвод. Для получения сополимера, однородного по составу и стабильного по свойствам, необходимо быстрое и равномерное распределение по объему компонентов образующейся реакционной массы с предварительным отводом тепла на двух последних смесителях. С этой целью реакционную массу получают при турбулентном движении, при котором приготовленные заранее газожидкостная смесь и один из компонентов каталитического комплекса смешиваются в первой секции турбулизации трубчатой насадки, а другой компонент вводится в последующие секции турбулизации трубчатой насадки. При этом достигается полное смешение компонентов реакционной массы, которая имеет высокую степень однородности потока по составу. Одновременно начинается процесс сополимеризации. Далее полученная реакционная масса подается в реактор с ограниченным объемом с мешалкой, оборудованный рубашкой охлаждения. Перемешивающее устройство в реакторе с ограниченным объемом обеспечивает дополнительное турбулентное смешение реакционной массы для ее усреднения. Одновременно через стенку реактора снимается тепло, выделяющееся при протекании реакции сополимеризации. Ограничение объема реактора связано с тем, что в реакторе должно обеспечиваться турбулентное движение реакционной массы и ограниченное время ее пребывания. Далее реакционная масса подается во вторую трубчатую насадку со средствами турбулизации, в которой вновь происходит ее интенсивное смешение и охлаждение через стенку насадки. Интенсификация движения реакционной массы выравнивает температурный градиент потока по радиусу, вследствие чего резко увеличивается теплоотвод через стенку. Реакционную массу, равномерную по составу и охлажденную, из второй трубчатой насадки подают снизу в реактор полимеризатора с перемешивающим устройством. В объеме реактора полимеризатора в условиях перемешивания обеспечивается дополнительное выравнивание температурного поля реакционной массы и теплоотвод из реакционной массы через стенку реактора и внутреннего теплосъема в результате испарения части мономеров из реакционной массы. Образование гомогенной реакционной массы последовательным смешением различных ее объемов и отвод тепла после начала процесса сополимеризации приводит к увеличению скорости сополимеризации, стабильности процесса сополимеризации и показателей по содержанию этиленпропиленовых звеньев и вязкости по Муни. В литературе нами не найдено использование совокупности признаков способа непрерывной растворной сополимеризации, что говорит о соответствии критериям патентоспособности. На чертеже представлена схема проведения процесса сополимеризации. Компоненты газожидкостной смеси подают в гребенку 2. Охлажденную готовую газожидкостную смесь из трубчатой насадки 1 и раствор первого компонента каталитического комплекса из трубчатой насадки 3 подают в трубчатую насадку со средствами турбулизации 5. В ней происходит их равномерное смешение, после чего в одну из последующих секций турбулизации трубчатой насадки 5 вводят раствор второго компонента каталитического комплекса из трубчатой насадки 4. Они смешиваются и образуется реакционная масса. Смешение осуществляют при турбулентном движении с образованием равномерной по объему реакционной массы. Начинается процесс сополимеризации. Далее реакционную массу подают в реактор интенсивного турбулентного смешения с ограниченным объемом 6, снабженный мешалкой 7, в нем дополнительно осуществляют смешение реакционной массы с выравниванием концентрации взаимодействующих компонентов по объему и отвода тепла сополимеризации от реакционной массы через стенку реактора, снабженного рубашкой охлаждения 8. Реакционная масса затем поступает в трубчатую насадку со средствами турбулизации 9. При движении реакционной массы в турбулентном потоке осуществляется интенсивное смешение и теплоотвод через стенку трубчатой насадки 9, снабженной рубашкой охлаждения 10. Охлажденная реакционная масса поступает в низ реактора полимеризатора 11, где за счет работы мешалки 13 осуществляется перемешивание реакционной массы, которое обеспечивает дополнительное выравнивание температурного поля и проведение процесса сополимеризации в одинаковых условиях. Теплоотвод от реакционной массы осуществляется через стенку реактора 11, снабженного рубашкой охлаждения 12, и за счет внутреннего теплосъема, реализуемого при испарении части мономеров. Газообразные мономеры, не вступившие в реакцию сополимеризации, через патрубок 14 отводятся на рециркуляцию. Реакционная масса через патрубок 15 выводится из реактора 11 полимеризатора на дальнейшую переработку. Пример 1 Компоненты газожидкостной смеси вначале подают в гребенку 2, а затем в трубчатую насадку 1 с четырьмя секциями турбулизации. Диаметр цилиндрического (наибольшего) участка 80 мм, наименьшего - 40 мм. Угол наклона образующих конусов к оси насадки 25




Формула изобретения
Способ непрерывной растворной сополимеризации, включающий растворение в углеводородном растворителе мономеров, водорода и раздельно компонентов каталитического комплекса, смешение растворов газожидкостной смеси, содержащей мономеры, растворитель, водород, и растворов компонентов каталитического комплекса при турбулентном движении в первой трубчатой насадке, в реакторе с ограниченным объемом и во второй трубчатой насадке, подачу реакционной массы в реактор, сополимеризацию реакционной массы при повышенных давлении и температуре, отличающийся тем, что смешение реакционной массы в реакторе с ограниченным объемом, имеющем не более 200 объемов первой трубчатой насадки, осуществляют мешалкой, причем смешение реакционной массы в реакторе с ограниченным объемом и во второй трубчатой насадке осуществляют при теплоотводе.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2