Способ получения полиэтилена

 

О П И- А. Í;-И,, Е изоьгете я

374332

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 31.Ч,1971 (№ 1663508/23-5) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 20.111.1973. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 14.VI.1973

M. Кл. С 08f 3/04

Комитет по лелам изобретений и открытий лри Совете Министров

СССР

УДК 678.742.2.02 (088.8) Авторы изобретения

В. Н. Дружков, В. А. Захаров и Ю. И. Ермаков

Институт катализа Сибирского отделения АН СССР

3 аявител ь

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА

Изобретение относится к способу проведения газофазной полимеризации этилена в изотермических условиях.

Известен способ получения полиэтилена газофазной полимеризацией этилена на окиснохромовых катализаторах в токе азота или метана.

Однако в этом случае трудно поддерживать изотермические условия в реакторе. Полимеризация этилена сопровождается выделением большого количества тепла (1000 ккал на

1 кг полимера), которое надо отвести для поддержания и зотермических условий работы катализатора и реактора. Можно различить два основных уровня, на которых отвод тепла осуществляется. разными способами: отвод тепла из объема реактора и отвод тепла с поверхности катализатора, на которой идет реакция полимер из ации, в окружающую газовую среду.

Отвод тепла из реактора достигается различными способами: через рубашку реактора, встраиванием теплообменных элементов внутри реактора или проведение реакции в псевдоожи>кеHHQM слое полимера. Особенно эффективен метод отвода тепла проходящим через псевдоо>ки>кенный слой полимера газом (этиленом) .

Эффективность таких методов определяется гидродинамическими условиями в реакторе.

Тепло реакции с поверхности катализатора, покрытой твердым полимером, отводится целиком за счет теплопроводности мономера.

Эффективность теплоотвода зависит от тепло5 проводности газа и концентрации его в реакторе. На этот процесс гидродинамика в реакторе практически не влияет из-за малых разо меров частиц катализатора (600 — 100 А), покрытых твердым полимером, При недостаточном отводе тепла поверхность катализатора разогревается выше температуры плавления полимера. Расплавленный на поверхности катализатора полимер затрудняет доступ этилена к поверхности, что приводит к резкому снижению скорости полимеризации. Полимер получается в виде спекшихся кусков, непригодных для использования. Повышение давления этилена для улучшения теплоотдачн от поверхности неприемлемо, так как ведет к увеличению скорости реакции.

Для создания изотермических условий прп газофазной полимеризации, позволяющих устранить дсзактивизацию катализатора, процесс

25 полимеризации предлагается проводить в среде гелия и водорода.

При введении в реакционную среду инертных по отношению к катализатору газов (водород и гелий), обладающих малым разме30 ром молекул и, следовательно, высокой тепло374332

Предмет изобретения

Составитель А. Горячев

Тсхред T. Ускова Корректор Е. Сапунова

Редактор Н. Данилович

Заказ 1867712 Изд. М 446 Тираж 551 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2 проводностью, позволяет вести газофазный процесс полимеризации этилена на окиснохромовых катализаторах с высокой скоростью без спекания полимера в крупные куски и падения активности. Это происходит из-за увеличения коэффициента теплоотдачи от поверхности катализатора в объем реактора при наличии в реакционной среде подвижных молекул инертного газа. Парциальное давление инертного газа 3 — 30 атм, а парциальное давление этилена в реакторе 1 — 20 атм.

Пример 1. Окиснохромовый катализатор, приготовленный на аэрогеле и содержащий

2,5 /о вес, хрома загружают в стальной автоклав емкостью 0,5 л с мешалкой. Навеска катализатора 0,051 г. Автоклав вакуумируют в течение 2 час при 1б0 С и остаточном давлении 1 10 — м:и рт. ст. После этого устанавливают необходимую для полимеризации температуру, нужное давление этилена и при включенной мешалке разбивают стеклянную 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 голимера/г кат. час. Полимер спекся в виде крупных кусков диаметром более 1 си.

Пример 2. Используют оксинохромовый катализатор, приготовленный на аэрогеле (2,5 /о вес. хрома). Навеска катализатора

0,051 г. Полимеризацию проводили так же, как в примере 1 и при тех же условиях.

В автоклав добавляют гелий (10 атм), так что общее давление газов составляет 20 атм, За 1 час 15 мин было получено 27 г полимера со скоростью в среднем 425 г полимера!г кат. час.

Полимер был в виде мелкодисперсного порошка с диаметром частиц менее 3 л|м. Увеличение скорости при проведении газофазной полимеризации этилена в среде гелия составляет 55 /о по сравнению с тем, что было получено в примере 1, когда полимеризацию проводили без добавки гелия.

Пример 3. Используют окиснохромовый катализатор на аэрогеле (2,50 хрома), активированный восстановлением окисью углерода. Навеска катализатора 0,01 г. Полимеризацию проводят так же, как и в примере 1 в га10 зовой фазе при температу.ре 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 спекся в виде крупных кусков, диаметром более 1 см.

15 П р и мер 4. Катализатор и условия 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

20 давление этилена 3 ата и давление водорода

7 атм. За 45 мин. было получено 4,б г поли мера со средней скоростью б09 г полимера/г кат. час. Полимер был в виде мелкодисперс. ного порошка. Увеличение скорости в этом

25 опыте при проведении газофазной полимеризации этилена в среде водорода составляет

150% по сравнению с тем, что было получено в примере 3, когда полимеризацию проводили без добавки водорода.

Способ получения полиэтилена газофазной полимер изации этилена на окиснох ромовых

35 катализаторах в токе инертного газа, отличающийся тем, что, с целью улучшения теплосъема и поддержания изотермических условий в процессе полимеризации, в качестве инертных газов применяют водород или ге40 лий.