Способ получения компонента катализатора полимеризации

 

Изобретение касается технологии получения катализатора полимеризации на основе триизобутилалюминия (ТИБА) и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Цель изобретения - повышение чистоты и активности катализатора, увеличение производительности процесса и снижение потерь толуола, Получение ТИБА ведут взаимодействием предварительно осушенных изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в условиях высокотемпературного синтеза в среде толуола. Полученный раствор ТИБА фильтруют через фильтр, состоящий из фильтрующей перегородки и намывного слоя. В качестве фильтрующей перегородки используют слой минерала толщиной 300- 500 мм с размером частиц 0,4-1,0 мм, В качестве намывного слоя используют предварительно намытый в количестве 2,0-5,0 кг на 1 м фильтрующей перегородки мелкодисперсный нерастворимый продукт синтеза ТИБА. Полученный фильтрат разбавляют толуолом и используют при приготовлении катализатора полимеризации. Фильтр периодически регенерируют промывкой обратным потоком растворителя в режиме псевдоожижения фильтрующей перегородки . Толуол также может быть подвергнут дополнительной очистке пропусканием его через фильтр перед регенерацией фильтра. Использование фильтрующей перегородки и намывного слоя позволяет повысить активность катализатора полимеризации на 50-67%, снизить остаточное содержание золы и геля в полимере. Производительность процесса возрастает в 1,5-1,8 раза, расход толуола снижается на 247-407 кг/т ТИБА. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. f о сл с а 00 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

29 MAY 1998

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ()

,00

iQl (21) 4795342/04 (22) 25.12.89 (46) 23.05.92. Бюл. N 19 (71) Воронежский филиал Государственного проектного и научно-исследовательского института промышленного синтетического каучука (72) Л,А.Домнин, В.А,Седых, Г,Т.Щербань, В,M.Ñòàâèöêèé, Н.Н.Назарова и С.В.Чибизов (53) 547,256,2(088,8) (56) Чаушеску Е. Стереоспецифическая полимеризация изопрена. — М,: Химия, 1981, с.

81 — 86.

Брейман M,È. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах. — М,; Химия, 1973, с.

324-330, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОНЕНТА

КАТАЛ И ЗАТО РА П ОЛ И М Е Р И 3 АЦИ И (57) Изобретение касается технологии получения катализатора полимеризации на основе триизобутилалюминия (ТИБА) и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Цель изобретения — повышение чистоты и активности катализатора, увеличение производительности процесса и снижение потерь толуола, Получение ТИБА ведут взаимодействием

Изобретение относится к способам получения алюминийорганических соединений и может быть использовано в хими еской и нефтехимической промышленности.

Известен способ получения компонента катализатора полимеризации на основе триизобутилалюминия (ТИБА), заключаю(s1)s В 01 J 31/14, С 07 F 5/06, С 08 F 4/52 предварительно осушенных изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в условиях высокотемпературного синтеза в среде толуола, Полученный раствор ТИБА фильтруют через фильтр, состоящий из фильтрующей перегородки и намывного слоя, В качестве фильтрующей перегородки используют слой минерала толщиной 300500 мм с размером частиц 0,4 — 1,0 мм, В качестве намывного слоя используют предварительно намытый в количестве 2,0 — 5,0 кг на 1 м фильтрующей перегородки мелко2 дисперсный нерастворимый продукт синтеза ТИБА. Полученный фильтрат разбавляют толуолом и используют при приготовлении катализатора полимеризации. Фильтр периодически регенерируют промывкой обратным потоком растворителя в режиме псевдоожижения фильтрующей перегородки. Толуол также может быть подвергнут дополнительной очистке пропусканием его через фильтр перед регенерацией фильтра.

Использование фильтрующей перегородки и намывного слоя позволяет повысить активность катализатора полимеризации на

50 — 67, снизить остаточное содержание золы и геля в полимере. Производительность процесса возрастает в 1,5 — 1,8 раза, расход толуола снижается на 247 — 407 кг/т

ТИБА. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. щийся в синтезе последнего взаимодействием изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в среде толуола, включающем предварительную осушку реагентов силикагелем, активной окисью алюминия, азеотропную осушку растворителя, 1734815 и последующем разбавлении катализатора толуолом в присутствии модификатора.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения компонента катализатора полимеризации на основе ТИБА, заключающийся в синтезе последнего взаи.модействием осушенных изобутилена, во дорода с порошком активного алюминия в среде толуола, очистке раствора ТИБА от нерастворимых продуктов синтеза фильтрацией через "периодически обновляемый намывной слой кизельгура или перлита на фильтрующей перегородке из пористого материала и последующем разбавлении очищенного компонента катализатора толуолом в присутствии модификатора, Недостатками способа являются низкая производительность процесса вследствие большой продолжительности стадии подготовки намывного слоя и повышенного сопротивления проходу растворителя через фильтр, потери фильтрующего материала (кизельгура, перлита), ТИБА и толуола при регенерации фильтра, недостаточная чистота и активность катализатора и появление вторичных нерастворимых продуктов взаимодействия целевого вещества с микропримесями толуола при разбавлении компонента катализатора, повышение расхода катализатора в процессе полимеризации и содержания золы и геля в каучуке.

Цель изобретения — повышение чистоты и активности катализатора, увеличение производительности процесса и снижение потерь толуола, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения компонента катализатора полимеризации на основе триизобутилал юминия путем взаимодействия предварительно осушенных изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в условиях высокотемпературного синтеза в среде растворителя — толуола с последующей фильтрацией полученного раствора триизобутилалюминия через фильтр, состоящий из фильтрующей перегородки и намывного слоя, и разбавлением полученного фильтрата растворителем, включающий периодическую регенерацию фильтра промывкой обратным потоком растворителя, в качестве фильтрующей перегородки используют слой минерала толщиной 300—

500 мм с размером частиц 0,4 — 1,0 мм, в качестве намывного слоя — мелкодисперсный нерастворимый продукт синтеза триизобутилалюминия, который предварительно намывают в количестве 2,0 — 5,0 кг на 1 м г фильтрующей перегородки, и регенерацию фильтра ведут в режиме псевдоожижения фильтрующей перегородки.

Кроме того, толуол подвергают дополнительной очистке путем пропускания его через фильтр перед регенерацией фильтра.

Внедрение изобретения позволит в

1,5 — 1,8 раза увеличить производительность процесса, на 247 — 407 кг на 1 т ТИБА сократится расход толуола, активность катализатора возрастает на 50 — 67 /.

Способ осуществляют следующим образом, Предварительно осушенные с помощью силикагеля или активной окиси алюминия изобутилен и водород при температуре 90—

150 С и давлении 3,0 — 6,0 МПа реагируют с порошком активного алюминия в среде толуола, подвергнутого азеотропной осушке, После завершения синтеза осуществляют очистку полученного раствора триизобутилалюминия (ТИБА) от нерастворимых продуктов синтеза, Нерастворимые продукты синтеза образуются в результате неполного взаимодействия порошка алюминия и ТИБА с влагой и хлорпроизводными, содержащимися в толуоле, Очистку раствора ТИБА осуществляют фильтрацией нисходящего потока через намывной слой и фильтрующую перегородку, В отличие от известного способа в качестве фильтрующей перегородки используют горизонтально расположенный насыпной подвижный слой толщиной 300 — 500 мм из частиц минерала фракции 0,4 — 1,0 мм. Для изготовления такого насыпного слоя достаточно заполнить часть пространства между двумя металлическими сетками частицами минерала указанной фракции, Преимуществом такого подвижного насыпного слоя является легкость его регенерации обратным током растворителя в режиме псевдоожижения.

В отличие от известного способа в качестве материала намывного слоя используют нерастворимые мелкодисперсные продукты синтеза ТИБА в количестве 2,0 — 5,0 кг/м фильтра. Эти нерастворимые продукты представляют собой гидриды и оксисоединения алюминия и титана с размером частиц 80 — 250 мкм, Двухслойный фильтр, состоящий из намывного слоя нерастворимых продуктов синтеза в количестве 2,0 — 5,0 кг/м фильтра и насыпного слоя частиц минерала фракции

0,4 — 1,0 мм толщиной 300 — 500 мм, обеспечивает качественную фильтрацию раствора ТИБА и последующую легкость его регенерации.

Накопление минимального (2 кг/м ) фильтрующего слоя проводят рециркуляцией первой порции фильтрата, 1734815

В отличие от известного способа введена стадия дополнительной очистки толуола от микропримесей. Дпя этого толуол пропускают через намывной и насыпной фильтрующие слои, смоченные раствором ТИБА. В процессе фильтрации толуола содержащиеся в нем примеси — влага, хлорпроизводные энергично взаимодействуют с гидридами алюминия и остатками ТИБА с образованием нерастворимых продуктов, остающихся на фильтре. Указанный прием пригоден и для дополнительной очистки от микропримесей изобутилена и водорода.

Дополнительно очищенный толуол используют в процессе синтеза ТИБА и его последующего разбавления, Фильтр регенерируют в режиме псевдоожижения частиц подвижного насыпного слоя восходящим обратным током толуола при средней скорости его прохождения через фильтр 0,15 — 0,40 м/мин. Поскольку пространство между металлическими сетками заполнено неполностью, при подаче толуола снизу вверх происходит витание частиц насыпного слоя, что способствует быстрому очищению фильтра (в течение

1-3 мин).

Допустимо совмещение стадий регенерации фильтра и дополнительной очистки толуола при наличии вспомогательного фильтра, установленного параллельно основному.

Пример 1 (контрольный). Компонент катализатора на основе ТИБА получают по известному способу взаимодействием осушенных изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в среде толуола, подвергнутого азеотропной осушке. Синтез ТИБА осуществляют в следующей последовательности. В реактор с мешалкой, заполненный 150 л толуола, загружают 65 кг порошка активного алюминия. Затем в реактор вводят затравку: 100 л 50 -ного раствора ТИБА в толуоле и 700 л изобутилена.

Заполнение реактора водородом осуществляют сначала до давления 2,5 МПа, затем после разогрева реакционной смеси до 90—

150 С давление в реакторе выдерживают

3 — 6 МПа. Окончательное алкилирование продуктов реакции осуществляют введением 200 л изобутилена. После непродолжительного отстоя часть 50 -ного раствора

ТИБА возвращают в качестве затравки в реактор, а основное количество подвергают фильтрации. Содержание в растворе твердых продуктов синтеза составляет

0,9 мас, . Фильтрацию раствора ТИБА проводят через намывной слой перлита толщиной 6 мм (2,5 кг/м ) и фипьтрующую перегородку из пористого минерала, Pere5

55 нерацию фильтра осуществляют обратным током толуола. Толуольную суспензию перлита, загрязненную твердыми продуктами синтеза, полученную в процессе регенерации фильтра, выводят на сжигание. Фильтрат разбавляют толуолом до концентрации

2 — 5 мас. в присутствии модификатора— дифенилоксида и направляют на приготовление катализатора. Катализатор полимеризации получают смешением разбавленного раствора ТИБА с четыреххлористым титаном в молярном соотношении 1:1, Продолжительность стадий, мин: фильтрация 1000 кг раствора ТИБА через фильтр площадью 1 м 30; регенерация фильтра обг ратным током толуола 10; намывание слоя перлита на фильтрующую перегородку 10, Удельная производительность фильтра по фильтру 1200 кг/ч м )

Потери при регенерации, кг/т ТИБА: перлит 5,5; толуол 417.

Содержание нерастворимых веществ в фильтрате 0,1 мас.%. Активность катализатора (50 -ная ампульная полимеризация стандартного раствора изопрена) 15 мин, Содержание в полимере, мас. : зола 0,5; титан 0,06; гель 20.

Пример ы 2 и 3. Раствор компонента катализатора на основе ТИБА получают по предлагаемому способу. Синтез ТИБА осуществляют в следующей последовательности. В реактор с мешалкой заливают 150 л толуола тонкой очистки, загружают 65 кг порошка активного алюминия. Затем в реактор вводят затравку; 100 л 50 -ного раствора ТИБА в толуоле и 700 л изобутилена, Заполнение реактора водородом осуществляют сначала до давления 2,5 МПа, затем после разогрева реакционной смеси до 90150 С давление в реакторе выдерживают

3-6 МПа. Окончательное алкилирование продуктов реакции осуществляют введением 200 л изобутилена. После завершения синтеза и непродолжительного отстоя часть

50 -ного раствора ТИБА возвращают в качестве затравки в реактор, а основное количество раствора ТИБА подвергают фильтрации, Горизонтально расположенная фильтрующая перегородка представляет собой слой песка толщиной 400 мм из частиц фракции 0,6 мм, огороженный двумя сетчатыми фиксирующими перегородками с размером ячеек 0,3 мм.

Намывной фильтрующий слой состоит из нерастворимых мелкодисперсных продуктов синтеза ТИБА и наносится при рециркуляции первой порции фипьтрата, Результаты приведены в табл. 1.

Отсюда оптимальное количество намытого слоя составляет 2 — 5 кг/м фильтра. г

1734815

55

Уменьшение количества слоя нерастворимых продуктов синтеза ТИБА на поверхности фильтра менее 2 кг/м приводит к

2 заметному проскоку нерастворимых веществ. В свою очередь, увеличение количества слоя более 5 кг/м усиливает гидравлическое сопротивление фильтрации.

После завершения фильтрации раствора ТИБА через слой нерастворимых продуктов синтеза и песчаную фильтрующую перегородку пропускают толуол для дополнительной тонкой очистки от микропримесей. После этого очищенный толуол направляют на стадию синтеза ТИБА и стадию приготовления катализатора разбавлением растворителем отфильтрованного раствора ТИБА в присутствии модификатора — дифенилоксида до концентрации 2 — 5 мас., Катализатор полимеризации получают смешением разбавленного раствора ТИБА с четыреххлористым титаном в моля рном соотношении 1:1.

Регенерацию фильтра проводят восходящим потоком толуола в режиме псевдоожижения, подаваемого в обратном направлении. Скорость прохождения толуола через песчаный фильтр 0,27 м/мин (или объемная скорость 0,675 мин ).

Продолжительность стадий, мин: тонкая очистка толуола 10; регенация фильтра восходящим потоком толуола 2; регенерации фильтра с одновременной тонкой очисткой толуола 10; создание намывного слоя 2.

Удельная продолжительность установки фильтрации по раствору ТИБА 1765—

2142 кг/(ч мз, Потери толуола при регенерации фильтра без одновременной очистки толуола 140—

170 кг/т ТИБА, а при регенерации фильтра одновременно с очисткой толуола 10 кг/т

ТИБА, Активность катализатора (50 -ная полимеризация стандартного раствора изопрена в изопентане) 5-7 мин, Содержание в полимере, мас. : зола 0,2 — 0,3, титан 0,04; гель 5.

Пример 4, Катализатор компонента катализатора на основе ТИБА получают по предлагаемому способу, Условия синтеза

ТИБА аналогичны условиям, приведенным в примерах 2 — 3. Синтезированный раствор

ТИБА подвергают фильтрации. Количество намывного слоя мелкодисперсных продуктов синтеза ТИБА 4 кг/м . Фильтрацию то-. луола и регенерацию фильтра осуществляют аналогично условиям, приведенным в примерах 2 — 3.

Результаты даны в табл. 2.

Отсюда уменьшение размера фракции частиц песка менее 0,4 мм, а толщины слоя менее 300 мм приводит к проскоку частиц песка через металлическую сетку в раствор

ТИ БА.

Превышение размера фракции частиц песка более 1 мм несмотря на рост толщины слоя. более 500 мм приводит к заметному проскоку нерастворимых продуктов синтеза в фильтрат. Следовательно, оптимальные показатели размера фракции частиц песка ограничиваются интервалом 0,4 — 1,0 мм, а толщина слоя 300 — 500 мм, Формула изобретения

1. Способ получения компонента катализатора полимеризации на основе трииэобутилалюминия путем взаимодействия предварительно осушенных изобутилена, водорода с порошком активного алюминия в условиях высокотемпературного синтеза в среде растворителя — толуола с последующим отстоем и фильтрацией полученного раствора трииэобутилалюминия через фильтр, состоящий из фильтрующей перегородки и намывного слоя, и разбавлением полученного фильтрата растворителем, включающий периодическую регенерацию фильтра промывкой обратным потоком растворителя, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения чистоты и активности катализатора, увеличения произодительности процесса и снижения потерь толуола, в качестве фильтрующей перегородки используют слой минерала толщиной 300 — 500 мм с размером частиц 0,4-1,0 мм, в качестве намывного слоя — мелкодисперсный нерастворимый продукт синтеза триизобутилалюминия, который предварительно намывают в количестве 2,0 — 5.0 кг на 1 м

2 фильтрующей перегородки и регенерацию фильтра ведут в режиме псевдоожижения фильтрующей перегородки.

2, Способ поп.1, отличаю щи и с я тем, что толуол подвергают дополнительной очистке путем пропускания его через фильтр перед его регенерацией.

1734815

Таблица 1

Показатели

6,0

5,0

4,0

3.0

2,0

1,0

18.0

20,0

15,0

12,0

8,0

4,0

0,60

0,40

0,30

0,25

0,23

0,21

0,03

0,04

0,07

0,05

0,09

0,11

Таблица 2

Составитель О, Стенина

Редактор В. Петраш Техред М.Моргентал Корректор Н, Ревская

Заказ 1766 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производствег но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Приведенное время фильтрации 1т раствора ТИБА с содержанием нерастворимых веществ

0,8 мас. через

1м фильтра, мин

Падение давления на фильтре, МПа

Остаточное содержание нерастворимых веществ в фильтрате, мас. Д

Значение показателей при количестве намытого слоя, кг/м ильт ю ей пе его о ки