Полимеризационная установка и способ полимеризации - RU2018138555A
Код документа: RU2018138555A
Формула
1. Полимеризационная установка для ионной полимеризации реакционной смеси, содержащей жидкий(-ие) мономер(ы), например изобутилен, включающая контур полимеризации и контур хладагента, а также систему реактора-теплообменника (СРТ), разделенную между контуром полимеризации и контуром хладагента,
причем контур полимеризации содержит трубопроводную систему для реакционной смеси, соединенную с впуском и выпуском упомянутой СРТ,
контур хладагента содержит трубопроводную систему хладагента, соединенную с впуском и выпуском СРТ,
трубопроводная система для реакционной смеси содержит циркуляционный насос, а контур полимеризации содержит систему извлечения полимера,
отличающаяся тем, что:
1) СРТ содержит по меньшей мере одну секцию,
2) упомянутая(-ые) секция(-и) СРТ содержит(-ат) "n" параллелепипедных каналов для реакционной смеси и "n+1" проходов для хладагента, где n - целое число, превышающее или равное 1,
3) обеспечиваются однонаправленно-параллельные пути движения потока реакционной смеси в "n" каналах секции,
4) обеспечиваются однонаправленно-параллельные пути движения потока хладагента в "n+1" проходах секции по отношению к путям движения потока реакционной смеси, и
5) обеспечивается отсутствие непосредственного контакта хладагента с реакционной смесью.
2. Установка по п. 1, в которой СРТ представляет собой пластинчатый реактор.
3. Установка по п. 1, в которой СРТ содержит по меньшей мере "х" секций, расположенных параллельно и последовательно, где х - целое число, превышающее или равное 2.
4. Установка по п. 3, в которой последний проход для хладагента секции одновременно является первым проходом для хладагента следующей секции.
5. Установка по п. 3, в которой число "х" секций является четным и превышающим или равным 4.
6. Установка по п. 3, в которой каждая секция СРТ содержит "n" параллелепипедных каналов для реакционной смеси и "n+1" проходов для хладагента, где n находится в диапазоне между 4 и 16.
7. Установка по п. 1, в которой размеры параллелепипедных каналов для реакционной смеси характеризуются следующим:
- первый размер (высота) находится в диапазоне между 2 и 10 м,
- второй размер (глубина) находится в диапазоне между 0,1 и 3 м,
- третий размер (ширина) находится в диапазоне между 2 и 50 мм.
8. Установка по п. 1, в которой проходы для хладагента представляют собой параллелепипедные каналы для хладагента, причем размеры этих параллелепипедных каналов для хладагента характеризуются следующим:
- первый размер (высота) находится в диапазоне между 2 и 10 м,
- второй размер (глубина) находится в диапазоне между 0,1 и 3 м,
- третий размер (ширина) находится в диапазоне между 1 и 30 мм.
9. Установка по пп. 7 и 8, в которой:
- высота параллелепипедных каналов для хладагента идентична высоте параллелепипедных каналов для реакционной смеси,
- глубина параллелепипедных каналов для хладагента идентична глубине параллелепипедных каналов для реакционной смеси,
- ширина каналов для хладагента (W-Cool) меньше ширины каналов для реакционной смеси (W-Reac).
10. Установка по п. 1, в которой отношение объемов каналов для хладагента и каналов для реакционной смеси в СРТ составляет менее 0,8.
11. Установка по п. 1, в которой расстояние между выпуском и впуском реакционной смеси в СРТ составляет менее 5 м.
12. Установка по п. 1, в которой переходная зона для реакционной смеси соединяет "n" параллелепипедных каналов для подачи реакционной смеси секции СРТ с "n" параллелепипедными каналами для подачи реакционной смеси следующей секции СРТ.
13. Установка по п.1, в которой СРТ характеризуется отношением площади поверхности к объему реакционной смеси (S/V, м2/м3), составляющим более 10 и менее 750.
14. Установка по п. 1, в которой трубопроводная система для хладагента включает систему сжижения хладагента.
15. Способ циркуляционной ионной полимеризации реакционной смеси, содержащей жидкий(-е) мономер(ы), например изобутилен, выполняемой в полимеризационной установке по одному из п.п. 1-14, включающей контур полимеризации, контур хладагента и систему реактора-теплообменника (СРТ), разделенную между контуром полимеризации и контуром хладагента, причем контур полимеризации содержит систему извлечения полимера и трубопроводную систему для реакционной смеси, содержащую циркуляционный насос и соединенную с впуском и выпуском упомянутой СРТ, а контур хладагента содержит трубопроводную систему хладагента, соединенную с впуском и выпуском упомянутой СРТ, отличающийся тем, что:
1) СРТ содержит по меньшей мере одну секцию, в которой циркулирует как реакционная смесь, так и хладагент,
2) упомянутая(-ые) секция(-и) СРТ содержит(-ат) "n" параллелепипедных каналов, в которых циркулирует реакционная смесь, и "n+1" проходов, в которых циркулирует хладагент, где n - целое число, превышающее или равное 1,
3) пути движения потока реакционной смеси в "n" каналах секции являются однонаправленно-параллельными,
4) пути движения потока хладагента в "n+1" проходах секции являются однонаправленно-параллельными по отношению к путям движения потока реакционной смеси, и
5) хладагент не находится в непосредственном контакте с реакционной смесью.
16. Способ по п. 15, в котором перепад температур хладагента между любыми точками на стороне хладагента в СРТ составляет менее 3°С.
17. Способ по п. 15, в котором хладагент представляет собой испаряющийся хладагент, а секция(-и) СРТ содержит(-ат) "n+1" проходов, в которых циркулирует и по меньшей мере частично испаряется хладагент, где n - целое число, превышающее или равное 1.
18. Способ по п. 15, в котором хладагент выбирают из следующего: ХФУ (хлофторуглерод), ХФО (хлорфторолефин), ГХФУ (гидрохлорфторуглерод), ГХФО (гидрохлорфторолефин), ГФУ (гидрофторуглерод), ГФО (гидрофторолефин), ГХУ (гидрохлоруглерод), ГХО (гидрохлоролефин), ГУ (гидроуглерод), ГО (гидроолефин, например алкен(-ы)), ПФУ (перфторуглерод), ПФО (перфторолефин), ПХУ (перхлоруглерод), ПХО (перхлоролефин), галон/галоалкан, пропилен и/или их смеси.
19. Способ по п. 15, в котором путь движения потока реакционной смеси в секции СРТ противоположен пути движения потока реакционной смеси в следующей секции ("змеевидная траектория движения потока").
20. Способ по п. 15, в котором путь движения потока реакционной смеси в канале(-ах) первой секции является восходящим, а путь движения потока реакционной смеси в канале(-ах) последней секции является нисходящим.
21. Способ по п. 15, в котором направление путей движения потока реакционной смеси в канале(-ах) секций СРТ является вертикальным, а направление путей движения потока хладагента в проходах секций СРТ является вертикальным и восходящим.
22. Способ по п. 15, в котором жидкий(-ие) мономер(ы) вводят в контур полимеризации полимеризационной установки:
- в саму трубопроводную систему для реакционной смеси и/или
- во впускную камеру для реакционной смеси, расположенную в СРТ непосредственно перед ее первой секцией, и/или
- в переходную зону для реакционной смеси.
23. Способ по п. 15, в котором реакционная смесь, содержащая жидкий(-е) мономер(ы), включает каталитическую систему, состоящую из системы соинициатора на основе кислоты Льюиса, то есть кислоты Льюиса, действующей в качестве соинициатора (часто называемого катализатором или активатором), при необходимости вместе с инициатором.
24. Способ по п. 23, в котором присутствующий инициатор предварительно смешивают с жидким мономером до его ввода в СРТ.
25. Способ по одному из п. 23 или п. 24, в котором катализатор вводят:
- в саму трубопроводную систему для реакционной смеси и/или
- в переходную зону для реакционной смеси, в которую не введен свежий жидкий мономер.
26. Способ по п. 15, в котором СРТ характеризуется объемным коэффициентом теплопередачи, составляющим более 0,004 и менее 0,4 МВт/м3⋅K.
27. Способ по п. 15, в котором коэффициент рециркуляции, вычисляемый как отношение объемного расхода (м /час) реакционной смеси в контуре полимеризации к объемному расходу (м3/час) смеси полимеров, извлекаемой из этого контура, находится в диапазоне между 5 и 50.
28. Способ по п. 15, в котором линейная скорость, определяемая как скорость реакционной смеси в каналах СРТ и предпочтительно вычисляемая путем деления объемного расхода (м3/час) реакционной смеси в контуре полимеризации на площадь поперечного сечения n каналов первой секции, находится в диапазоне между 0,5 и 10 м/с.
29. Применение способа по п. 15 для управления молекулярно-массовым распределением полимера, полученного на установке по одному из п.п. 1-14, путем:
изменения расхода жидкого мономера в точках его ввода, например как определено в п. 22, и/или
изменения расхода катализатора в точках его ввода, например как определено в п. 25, и/или
изменения коэффициента рециркуляции в контуре полимеризации, например как определено в п. 27.
