Спосіб збільшення молекулярної маси полімерного гранулята та спосіб одержання газу з високим вмістом азоту

1. Спосіб збільшення молекулярної маси полімерного гранулята, який виходить з поліконденсаційної установки, який принаймні частково кристалізують і на стадії пост-конденсації приводять у прямий контакт з азотовмісним обробним газом, причому температуру полімерного гранулята на стадії пост-конденсації збільшують до 175-250 °С порівняно з гранулятом, що виходить з поліконденсаційної установки, який відрізняється тим, що додатковий газ з високим вмістом азоту, одержаний з повітря за допомогою фізичних методів і який має залишковий вміст кисню 0,1-5 об’ємн. % та вуглеводні змішують з обробним газом перед тим, як його направляють на стадію окислення і потім на стадію пост-конденсації. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що кількість доданих вуглеводнів є достатньою для видалення на стадії окислення того кисню, який був внесений додатковим газом з високим вмістом азоту, одержаним з повітря. C2 2 UA 1 3 77603 4 Як полімери розглядають поліефіри, такі, як, Всі способи описані, [наприклад, в "Ullmann's наприклад, поліетилентерефталат (РЕТР), полі"Encyclopaedia of Industrial Chemistry" (Енциклобутилентерефталат (РВТР) або сополімери поліпедія промислової хімії), 6-та редакція]. ефірів і поліамідів (РА). Таким чином, метою цього винаходу є подаЦі полімери використовують у чистому вильше удосконалювання поліконденсаційного спогляді або з присадками для виробництва пакувасобу, згаданого спочатку, та створення економічльних матеріалів, таких, як, наприклад, плівки та ного і в той же час роботоспроможного рішення. пляшки, або для виробництва пряжі та волокон, Згідно з винаходом цю мету досягають тим, які добре витягуються. що вхідний газ з високим вмістом азоту, виділеПоліконденсація більшості мономерів і збіний з повітря фізичними або хімічними методами льшення молекулярної маси за допомогою постта який має залишковий вміст кисню від 0,1 до конденсації вже відомі. У деталях вони описані, 5,0об'ємн.%, переважно від 1,0 до 3,0об'ємн.%, [наприклад, у ЕР 0685 502 В1, у Rompp, "Chemieта вуглеводні домішують до обробного газу пеLexikon" (Хімічний словник), 10-та редакція, ред тим, як обробний газ проходить стадію окисстор.1316, та у Houben-Weyl, "Methoden der лення, а потім прямує на стадію пост-конденсації. Organischen Chemie" (Методи органічної хімії), 4Вхідний газ з великим вмістом азоту та вугта редакція, том Е20, частина 1, "Festphasenлеводні можна додавати до обробного газу окреPolykondensation (Nachreaktion in fester Phase)" мо або попередньо змішаними. (Поліконденсація твердої фази (вторинна реакція Для використання у пост-конденсації обробу твердій фазі))]. ний газ може містити кисень у кількості максимум Поліконденсаційні установки описані [у 100 частин на мільйон. Тому кількість вуглеводUllmann's "Encyclopadie der technischen Chemie" нів, домішаних до обробного газу, повинна бути (Енциклопедія технічної хімії), 4-та редакція, том достатньою для повного видалення, наскільки 19, стор.117-119]. можливо, залишкового кисню, що приходить з [З DE 100 43 277 відомий спосіб, у якому газ, незгорілим вхідним газом з високим вмістом азощо відходить, з поліконденсаційної установки, ту. який містить азот і, необов'язково, вуглеводні, Вуглеводні повинні бути вибраними з групи додають до обробного газу в об'ємному відноалканів, алкенів та алкінів або їх сумішей. Перешенні 1:1-1:1000 до переходу у постважними є пропан, бутан, петролейний ефір, конденсаційну стадію. Вуглеводні вилучають на зріджений нафтовий газ або їх суміші. Тут під стадії окислення, що передує пост-конденсації, зрідженим нафтовим газом розуміють зріджений причому, якщо необхідно, додають кисень. При газ, який звичайно використовують для обігріванвикористанні цього способу додання чистого, ня житлових приміщень. який не містить кисню, азоту ззовні для компенКількість вуглеводнів, що домішують, регусації витоку може бути скорочене або взагалі люють залежно від даних вимірювання вмісту припинене. оксиду вуглецю, вуглеводнів, кисню або так зваОднак цей спосіб може бути використаний ного "значення лямбда" (відношення вмісту кислише тоді, коли пост-конденсаційна установка ню до вмісту вуглеводнів) обробного газу. розташована поблизу поліконденсаційної устаноПотім обробний газ проходить на поствки, щоб забезпечити постачання газу, що відхоконденсацію майже повністю звільненим від кисдить, який містить вуглеводні. Іншим недоліком є ню та достатньо висушеним до того, як він перете, що регулювання процесу у постходить на пост-конденсацію. конденсаційній установці залежить від робочого Шляхи здійснення способу пояснені за допостану поліконденсаційної установки. Збої у роботі могою малюнка. На ньому показана можлива або відмови у поліконденсаційній установці призсхема здійснення запропонованого способу, яка, водять до аналогічних збоїв або відмов у пов'япроте, не обмежує винахід лише цим шляхом. заній з нею пост-конденсаційній установці. НаПолімерний гранулят, одержаний із поліконстроювання існуючих виробничих комплексів для денсаційної установки (1), пропускають по лінії роботи за методом [відповідно до DE 100 43 277] (2) на кристалізацію для запобігання злипання. потребує великих витрат і у деяких випадках взаЦю кристалізацію можна здійснювати в один або галі не може бути здійснене з економічних міркудекілька етапів. Відповідні способи відомі спеціавань. лістові у цій галузі. Далі описана двоетапна крисДля виробництва азоту з повітря використоталізаційна система. вують різні способи. Для одержання технічно чисНа першому етапі (3) полімерний гранулят того азоту звичайно використовують абсорбційзріджують у псевдозрідженому шарі з викорисний процес з перемінним тиском, у якому танням зріджувального газу з великим вмістом застосовують молекулярні сита. Переважно виазоту з лінії (4). Температуру гранулята підвищукористовують спосіб Лінде зрідження повітря з ють. Температура у псевдозрідженому шарі знаподальшим поділом на фракції, при якому відбиходиться у межах 100-250°С, переважно принайрають особливо чистий азот і одночасно інертні мні 150°С. Потім гранулят пропускають по лінії (5) гази, які містяться у повітрі. Азот можна також на другий етап (6) кристалізації, на якому викоривиробляти з повітря із використанням способу стовують, наприклад, лопатну мішалку, і де грамембранної сепарації. Відомо також, що кисень нулят непрямо нагрівають. можна видаляти з технічного азоту доданням Двоетапна кристалізація, головним чином з горючих газів, таких, як водень, аміак та ін., та підвищенням температури на кожному етапі, вже каталітичним окисленням газової суміші. призводить до підвищення рівня кристалізації, 5 77603 6 але не до достатнього збільшення молекулярної вхідної температури для окислювального реактомаси полімеру. Для подальшого збільшення мора (23) в лінії (22а). Окислювальний реактор (23) лекулярної маси, а у зв'язку з цим також його містить, наприклад, ущільнений шар гранульовав'язкості, встановлюють пост-конденсаційний ного каталізатора окислення (наприклад, на осреактор (8), в який гранулят постачають по лінії нові платини або паладію) для того, щоб видали(7). У реактор (8) по лінії (9а) постачають сухий ти вуглеводні за рахунок окислення. Якщо газ, який практично не містить кисню, основним потрібно, кисень, наприклад, з повітрям, постакомпонентом якого є азот. Обробний газ пропусчають по лінії (24). кають вверх крізь ущільнений шар, поміщений у Газ, що виходить з реактора (23) крізь лінію реактор, і у такий спосіб вирівнюють температуру (25), має підвищену температуру, яка може сягата видаляють продукти реакції. Час витримки ти 400°С. Газ віддає частину одержаного тепла в гранулята в реакторі знаходиться в межах від 8 теплообміннику (20) і потім проходить по лінії (26) до 22 годин. Полімер зі збільшеною молекулярдо наступного теплообмінника (27) перш, ніж він ною масою вилучають з реактора по лінії 10 і напотрапляє до осушувача (29) по лінії (28). Осушуправляють на етапи охолодження та видалення вач може працювати, наприклад, з абсорбцією пилу, які не показані. відомим у рівні техніки способом. Висушений газ Використаний обробний газ виводять з постпротікає по лінії (9) до теплообмінника (27) та йде конденсаційного реактора (8) в лінію (11) і змішупо лінії (9а) як обробний газ у реактор (8). Переють з газом у лінії (12). Утворену газову суміш важно вміст оксиду вуглецю у цьому обробному пропускають по лінії 13 для вилучення пилу в газі становить від 10 до500мг/нм3. циклоні (14), і очищений від пилу газ пропускають Можливе також домішування газу, що відхопо лінії (15) за допомогою нагнітального вентилядить з поліконденсаційної установки, який містить тора (16) і розподіляють по лініях (17) і (18). По азот, до обробного газу в об'ємному відношенні лінії (17) газ повертається на перший етап (3) 1:1 до 1:1000 перш, ніж він йде на стадію посткристалізації крізь нагрівач (19) і лінію (4). конденсації. Спосіб домішування газу, що відхоПо лінії (18) потік газу повертається у реактор дить з поліконденсаційної установки, який містить (8) як обробний газ після глибокого очищення. азот, до обробного газу [відомий з DE 100 Спочатку вуглеводні додають до газу в лінії (18) 43 277]. У цьому разі газ, що відходить, який міскрізь лінію (30а). тить азот, вводять у лінію (18) до нагнітального Для компенсації втрат газ із високим вмістом вентилятора (30). азоту, який було одержано з повітря за допомоПриклад гою фізичних методів, додають крізь лінію 30b. У звичайній поліконденсаційній установці (1) Порядок додавання може бути змінений на звополіетилентерефталат (РЕТР) виготовляють з ротний. Можна також змішувати газ, який містить терефталевої кислоти, ізофталевої кислоти та азот, з вуглеводнями, необов'язково після попеетиленгліколю, потім поліетилентерефталат підреднього змішування, крізь лінію (30а). дають подальшій обробці відповідно до малюнка. Перше нагрівання відбувається у непрямому У Таблиці 1 показана зміна у стані гранулята теплообміннику (20). Потім газ проходить по лінії РЕТР. (21) до нагрівача (22) для нагрівання до потрібної Таблиця І Лінія Молекулярна маса (г/мол) Внутрішня в'язкість (дл/г) 2 18612 0,625 5 18282 0,618 Процес відбувається у кристалізаторі (3) з псевдозрідженим шаром при 160°С та у кристалізаторі (6) з лопатною мішалкою при 205°С; період витримки становить 15 хвилин у кристалізаторі з псевдозрідженим шаром і 60 хвилин у кристалізаторі з лопатною мішалкою. У реакторі (8) гранулят розташовують ущільненим шаром. При температурі 205°С час витримки у реакторі (8) 7 18754 0,628 10 29026 0,825 становить 11 годин. Крім того, застосовували електричний нагрівач (22) та абсорбційний осушувач (29), що використовує молекулярні сита. 7532кг/год. гранулята РЕТР подають при 60°С у кристалізатор (3) з ущільненим шаром, а повітря подають по лінії (24). Кількість газу і температури показані у Таблиці II. Таблиця II Лінія Кількість газу (кг/год.) Температура (°С) 12 44100 170 30а 3 20 Лінія Кількість газу (кг/год.) Температура (°С) 17 43650 180 18 7310 176 30b 190 20 21 7500 371 9а 7500 205 4 43650 215 22а 7500 380 Склад газу наведений у Таблиці III, де ОС = органічний компонент 25 7600 409 11 6860 205 26 7600 318 28 7600 187 13 50960 177 9 7500 50 7 77603 8 Таблиця III Лінія Н2О (кг/год.) N2 (кг/год.) ОС (кг/год.) О2 (кг/год.) 12 158 43865 65,2 11,8 Комп’ютерна верстка Т.Чепелева 30а 3 9а 7500 11 0,9 6853,4 5,7 Підписне 18 26,2 7271 11 2 30b 186,2 3,8 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601