Способ получения полимеров изобутилена и устройство для его осуществления

 

1. Способ получения полимеров изобутилена полимеризацией, содержащи .изобутилен углеводородных фрайций С под действием хлорсодержащих алюминиевых катализаторов в реакторах трубчатого типа при турбулентном характере движения реакционной массы, отличающийся тем, что, с целью повьшения удельной производительности реактора и получения полимеров с более узким молекулярномассовым распределением, реакционную зону автотермической реакции разделяют на отдельные зоны с регулируемым температурным полем и процесс ведут При линейной скорости движения реакционной массы 75-100 см/с. 2.Устройство для осуществления способа по п. 1, выполненное в виде трубы с патрубком для ввода сырья, расположенным на входе трубы под углом 90 к ее оси, и патрубком для ввода катализатора, расположенным на входе трубы по ее оси и внутри ее с отверстиями, направ хенными .под углом 90° к оси патрубка, отличающееся тем, что, с целью повышения удельной производительности реактора и получения полимеров с более узким молекулярно-массовым распределением , труба снабжена насадком, ус (Л тановленным на патрубке для ввода катализатора и состоящим из радиально расположенных под углом друг к другу металлических пластин, жестко соединенных меяоду собой вдоль своей длины по оси трубы и образующих 00 отдельные реакционные зоны с внута ренней поверхностью трубы. о 3.Устройство по п. 2, отли 4 1 чающееся тем, что количество пластин выбрано таким образом, что каждой отдельной реакционной зоне соответствует по крайней мере одно отверстие на поверхности патрубка для ввода катализатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (S1) 4 С 08 F 110/10: 2/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2913891/23-05 (22) 22.О4.80 (46) 15.08.87. Бюл. У 30 (71) Башкирский государственный университет имени 40-летия Октября и

Институт химии Башкирского филиала

АН СССР (72) А.А.Берлин, К.С.Минскер, Ю.А.Сангалов, А.Г.Свинухов, А.П.Кириллов, В. Г. Ошмян, К. В.Прокофьев, Ю.А.Прочухан и Д.М.Байрамгулов (53) 678.742.4.02(088 ° 8). (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ ИЗОБУТИЛЕНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ получения полимеров изобутилена полимериэацией, содержащих.изобутилен углеводородных фракций С под действием хлорсодержащих алюминиевых катализаторов в реакторах трубчатого типа при турбулентном характере движения реакционной массы, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной производительности реактора и получения полимеров с более узким молекулярномассовым распределением, реакционную зону автотермической реакции разделяют на отдельные зоны с регулируемым температурным полем и процесс ведут при линейной скорости движения реакционной массы 75-100 см/с.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, выполненное в виде трубы с патрубком для ввода сырья, расположенным на входе трубы под уг" лом 90 к ее оси, и патрубком для ввода катализатора, расположенным на входе трубы по ее оси и внутри ее с отверстиями, направленными,под углом о

90 к оси патрубка, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения удельной производительности реактора и получения полимеров с более узким молекулярно-массовым распределением, труба снабжена насадком, установленным на патрубке для ввода катализатора и состоящим из радиально расположенных под углом друг к другу металлических пластин, жестко соединенных между собой вдоль своей длины по оси трубы и образующих отдельные реакционные эоны с внутренней поверхностью трубы.

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что количество пластин выбрано таким образом, что каждой отдельной реакционной зоне соответствует по крайней мере одно отверстие на поверхности патрубка для ввода катализатора.

860470

Изобретение относится к технологии получения полимеров на основе изобутилена и к устройству для,его осуществления и может быть использовано в нефтехимической промьппленности, а полимеры — в качестве присадок

° . к маслам, основы клеящих составов, компонентов масел и т.д.

Применяемые в промышленности 10 процессы получения полимеров изобутилена, в том числе олигоиэобутиленов, характеризуются трудностями отвода тепла, поддержания иэотермического характера процесса, и как следствие, трудностями в получении однородного по молекулярным массам (MM) продукта. Поэтому регулирование процессов полимеризации иэобутилена направлено на поиск технических при- Zp емов, позволяющих поддерживать, по возможности, постоянный температурный режим или, по меньшей мере, сглаживать температурные поля в реакционном объеме по координатам реактора. 25

Наиболее часто применяемые приемы: термостатирование процесса эа счет кипения или испарения части мономера (растворителя), уменьшение тепловыделения в единичном аппарате за счет gp использования каскада реакторов или увеличение эффективности теплосъема с помощью комбинированной системы рубашек, теплообменников и охлаждающих поверхностей различных конфигураций — недостаточно эффективны и к тому же отличаются сложностью и громоздкостью аппаратурного оформления.

Известен способ получения полимеров изобутилена, в котором совершен- 40 ствование введения катализатора в реактор, заключающееся в его улучшенном распределении в реакционной массе, позволяет решать задачи повышения производительноСти аппарата и улучше- 45 ния качества продукта за счет сглаживания температурного поля реакции.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ получения полимеров иэобутилена полимеризацией содержащих изобутилен углеводородных фракций С, под действием хлорсодержащих алюмини-евых катализаторов в реакторах трубчатого типа при турбулентном характере движения реакционной массы.

Согласно этому способу процесс осуществляют в устройстве, выполненном в виде трубы с патрубком для ввода сырья, расположенным на входе трубы под углом 90 к ее оси, и патрубком для ввода катализатора, расположенным на входе трубы по ее оси и внутри ее с отверстиями, направлено ными под углом 90 к оси патрубка.

По этому способу достигнута высокая производительность (1500 кг полимера в час) при конверсии мономера в среднем 90 и стабильном качестве продукта (МИ и другие свойства .соответствуют товарным маркам олигоизобутиленов). Процесс протекает в условиях относительно невысоких колебаний температур (от 1 до 5 ).

Несмотря на очевидные,преимущества этого способа получения полимеров изобутилена ему присущи недостатки— производительность трубчатого реакто-, ра не превышает максимальную (1500 кг полимера в час), производительность промьппленного аппарата и качественная характеристика полимерного продукта (индекс полидисперсности Рщ/P„ = 6-13) относительно низкая.

Целью изобретения является повышение удельной производительности реактора и получение -полимеров с более узким молекулярным массовым распределением.

Эта цель достигается тем, что при способе получения полимеров изобутилена полимеризацией, содержащих иэобутилен углеводородных фракций С под действием хлорсодержащих алюминиевых катализаторов в реакторах трубчатого типа при турбулентном характере движения реакционной массы, реакционную зону автотермической реакции разделяют на отдельные эоны с регулируемым температурным полем и процесс ведут при линейной скорости движения реакционной массы 75-100 см/с.

Эта цель достигается также тем, что в известном устройстве для осуществления способа получения полимеров изобутилена, выполненном в виде трубы с патрубком для ввода сырья, расположенным на входе трубы под углом 90 к ее оси, и патрубком для ввода. катализатора, расположенным на входе трубы по ее оси и внутри ее с отверстиями, направленными под углом о

90 к оси петрубка, труба снабжена . насадком, установленным на патрубке для ввода катализатора и состоящим из радиально расположенных под углом друг к другу металлических пластин, 860470 жестко соединенных между собой вдоль своей длины по оси трубы и образующихотдельные реакционные зоны с внутренней поверхностью трубы.

Количество пластин насадка выбрано таким образом, что каждой образованной реакционной зоне соответствует по крайней мере одно отверстие на поверхности патрубка для ввода катализатора. Пластины насадка расположены под углом В друг к другу опре3 деляемым соотношением > = 360 /2n, где n — - число пластин.

На фиг. 1 показана схема устрой ства для осуществления способа; на фиг. 2 "- разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из трубы 1, патрубка 2 для ввода сырья, патрубка

3 для ввода катализатора и насадка 4.

Пример. Полимеризацию промышленной фракции углеводородов С„ проводят на действующей по непрерывной схеме установке синтеза полимеров изобутилена завода СК и К Салаватско- 25 го НХК, в которой в качестве реактора-полимера используют реактор-трубу диаметром 52 мм и длиной 2000 мм. Реактор снабжен вмонтированным патрубком ввода катализатора длиной 500мм gp с диаметром 25 мм, на котором по винтовой линии с шагом 300 мм расположены отверстия диаметром 1 мм. На патрубке установлен металлический насадок в виде восьми радиально расположенных пластин длиной 1900 мм. Применяется сырье — сумгаитская фракция углеводородов С4 следующего состава, мас.7: С Н 1-2; С,Н 0,6-1,2;

С4Н р 47 54> Н G H 1y3 3у 4р

М -С4 Hs О, 4-1; изо-Сд На 40-55; р -Ср Н8

0,2-1,2; С„Н 0,2-0,3. Перед полимеризацией сырье подвергают ректификации и сушке.

Раствор катализатора (A1C1 в хлорэтиле, А1С1 в хлорэтиле с добавкой О, 1Х стеарата натрия,,С Н А1С1 и его аквакомплекс — С Н -А1С1 . H O) подают через патрубок.под давлением бухарского газа.

Контроль за процессом осуществляют по температуре в реакционной зоне и х1 оматографически по величине .конверсии мономера. Подбирают оптимальные в случае каждой каталитической системы соотношения скоростей подачи сырья и катализатора, обеспечивающие высокие конверсии мономера и получение продукта с молекулярной массой, соответствующей товарным продуктам.

Реакционную массу — олигомеризат после окончания реакции дегазируют, в результате чего полимерные продукты отделяют от непрореагировавших компонентов сырья., Качество получаемых продуктов оце» нивают по степени иенасыщенности (иодное число), значениям молекулярных масс (криоскопически или методом

ИТЭК),и молекулярно-массовых распределений (метод гель-хроматографии,. прибор G-200 "VaterS Associates"; стирогель,.растворитель — тетрагидрофуран, скорость подачи i мл/мин,. температура 30 С).

Результаты опытов по полимериэации фракции С+ вместе с технологическими параметрами процесса приведены в таблице.

Каждый опыт является результатом устойчивого режима работы реакторатрубы в течение указанного в таблице времени.

Как видно из таблицы, несмотря на очень высокие скорости движения реакционной массы в трубе (75100 см/с) и очень малое время пребывания сырья в зоне реакции, достигаются высокие превращения мономера в полимер (в среднем 90Х и выше)). При этом даже при скорости подачи сырья

100 см/с не наблюдается падения конверсии, производительность при этом почти в 1,5 раза выше, чем в прототипе (2100 кг полимера/ч против

1500 кг полимера/ч в прототипе) .

Следует отметить, что получаемые олигомерные октолы с MM в пределах

600-1000 характеризуются узкиМ МИР (BblcoKHM качеством), что является следствием обеспечения температурного режима, близкого к изотермическому. ц а»

Ц о х

И 1

v 1

v o л

Г4 л м

»О л

СЧ

Ю л и л л ь ь .!

Ю ь

CI ь

+! ь ь ь ь и

+!

Ю

4 л ь

СО

+I

CI гГ

01 ь

Щ

4I ь

»г

СО О м

СЧ м

»Г1

1 ь 4 м м

I ь м

C»I

Cl м

»О

О 1

Ю л м

m и

Cd х

» ь л

1 х й, а. х !

C) ь о m х а

Щ (U dI а о о о

Г«х о е х х ! о

И ь (:Ь

»О

Ю

Щ

О

I ь и

Ch

О»

Ю ь

I CD

dj !о

p „

О х Ф

1 е- а а

» — — — ——

О )

+I

СО гГ л сЧ

4.I

С7

GO л -:» л л

Ю а

СЧ

:1 л

Ю! ! л

»4

CD а q

v R х о а ц х

Я М м г-! ло ) и

»л

» о ь л г-4 Ч

Е

Ж и х х

Х х 1о

1о о о х

IQ х g и

Е и и м

C ь ь м л 1 м л

1

I . I

I

И Х I

cU v

1:(а

Х Ф 1 л4 Х о.г Г;

Х 1 И о

И 1, щ о 31 х1йх — — »

U I <у

31 оо

5 5 д х х

I 1

Д а

Ц»!! ч оеиу о л

memo

Р

cdmo

1-(E &» Р»

o m m

Х л х г

Я» и

Cd W х»»

Я

kf о

СЧ гЛ .»4 О ь ь

»!! о х и и а в о а !".

Х у.

fC1

I м г о î л»4

СЧ

860470

<у х а

Щ Е«б

C»I и ах о а а ц х

Х Э х и х ! м6- оо а и

4 Ь

СЧ 4 + а о х ! Ю

V t4

Cd | а 4 dj

lIjI г-4 х д ь х

Х г-4 Я

I Х »»»г» г»» аж@ л ль х

m

Ю Х а 8

oem

Д

1«CcI 0 и аа, еох а х ю

Х

>х и х о,о

1 м»г-4 л CD Cj л »4 сЧ « + и ф

Х о

1-» о ! д (-» и о а о

Х

Ц

CCj х Jg х х !

I

Cd

Cd

Х х х х х х

dI х

CIj х

» х

<б (б

Х >

Х х х х

Qj

m х

° 0 х х х

860470 О ОЛиЗ отор

Редактор П. Горькова Техред Л.Сердюкова Корректор С. Шейдер ..

Заказ 3613/2

Тираж 437

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная.