La présente invention se rapporte à un procéda
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objet :
- un appareil pour régler des variables du procédé dans une réaction catalytique;
- le contrôle d'un procédé catalytique dans un réacteur comportant une phase vapeur et une phase liquide;
- le contrôle de la réaction de polymérisation de l'éthylène;
r
- un procédé de contrôle d'une réaction de polymérisation, dans laquelle on utilise un monomère relativement impur, comme matière de départ.
Dans beaucoup de réactions catalytiques, le
réglage efficace des variables du procédé qui sont le
temps, la température, la pression et la concentration
'est de la plus grande importance, étant donné que non
seulement le rendement, mais aussi les propriétés physiques du produit final sont fonction de ces variables.
Cela est particulièrement valable pour des réactions de polymérisation par catalyse. En plus des variables déjà énumérées, il faut souvent tenir compte d'une cinquième
variable qui est l'activité du catalyseur. Dans des
procédés où l'on introduit le catalyseur dans le réacteur
et où on l'élimine en même temps que le produit de\la
réaction, d'autres variables peuvent encore jouer'un rôle considérable par suite des changements de l'activité du catalyseur qui peuvent survenir, par exemple consécutivement à l'accumulation des poisons du catalyseur dans le
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ces variables interdépendantes constitue un problème sé-rieux dans les réactions de catalyse. Bien qu'on puisse .maintenir la température à un niveau constant, les autres <EMI ID=3.1>
vité d'ensemble du catalyseur et la temps de séjour des produits dans lé réacteur, doivent être réglées en tenant compte de l'effet .qu'exerce chacune de ces variables sur
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réglage des variables précitées dans une réaction catalytique.
L'invention concerne un procédé pour contrôler
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charge du réactif dans le zone de réaction en fonction de la modification précitée de le pression dans cette
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de réaction entre des limites prédéterminées-.
L'invention concerne également un appareil pour contrôler une réaction catalytique en plisse liquide dans une zone sensiblement fermée contenant une phase liquide et une phase vapeur, appareil qui comporte un réacteur,
<EMI ID=8.1> signal de réglage précité.
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ment une réaction catalytique en phase liquide, exécutée dans un réacteur comportent une "calotte de gaz", de manière à assurer'une concentration sensiblement constante du produit de réaction dans le réacteur et à obtenir un produit de réaction uniforme en faisant varier le débit de charge du catalyseur en fonction de la pression régnant dans le réacteur. On obtient' d'autres avantages encore
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en faisant dépendre le débit de charge du catalyseur du débit de cherge des réactifs,.ce dernier variant à son. tour en fonction de la pression régnant dans le réacteur. En conséquence, on réalise un procédé et un appareil permettant d'effectuer un contrôle de ce genre. L'expres-
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se liquide et une phase vapeur superposée à celle-ci à .l'intérieur du réacteur.
On a également trouvé qu'on peut contrôler efficacement une polymérisation d'éthylène en phase liqui-
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tes toutes les variables, sauf le débit de charge de l'éthylène qu'on fait varier en'fonction des changements de pression à l'intérieur du réacteur, afin de maintenir
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tains procédés de polymérisation, il est nécessaire d'utiliser une charge d'un monomère relativement impur. Cela
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dans la phase vapeur du réacteur, ce qui a pour conséquence un accroissement de la pression dans celui-ci. De telles circonstances sont néfastes au but de l'invention cidessus', étant donné que la concentration du monomère con-tinue à s'abaisser; cependant, on a trouvé une variante permettant de surmonter cette difficulté, qui consiste à détendre'la phase vapeur du réacteur et à régler la vi-
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centration du monomère dsns ces gaz, afin de maintenir ainsi une concentration en monomère sensiblement constante dans la phase vapeur du réacteur.
La mise en oeuvre de l'invention sera mieux comprise à l'aide du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 est un schéma de circulation se rapportant à un procédé utilisant le système de contrôle conforme à l'invention; <EMI ID=16.1> se rapportant à un procédé comportant une variante du système de contrôle, appropriée à le polymérisation de l'éthylène.
Bien qu'on puisse appliquer avantageusement la présente invention à n'importe quel procédé catalytique en phase liquide comportant un réacteur fermé contenant une phase liquide et une phpse vapeur, elle est particulièrement avantageuse dans des réactions de polymérisation, telles que la polymérisation et 1::- copolymérisation des oléfines polymérisables, particulièrement des oléfi-
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des 1-oléfines, y compris les mono- et les dioléfines, par exemple, le but�diène et des produits analogues. Parmi les exemples appartenant à la catégorie préférée de produits, on cite les homopolymères de l'éthylène, du propylène, du 1-butène, du 1-pentène, etc.., ainsi que
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mode de réalisation préféré de l'invention, on polymérise des 1-oléfines aliphatiques dont la chaîne comporte au maximum 8 atomes de carbone et qui ne comportent pas de ramification plus rapprochée de la double liaison que la
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rapport à celui du catalyseur total), cet oxyde de chrome étant associé avec au moins un oxyde appartenant au groupe que forment la silice, l'alumine, l'oxyde de zirconium et l'oxyde de thorium. La. teneur totale en chrome se
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rence l'oléfine dans un solvant hydrocarbure, tel que les hydrocarbures naphténiques et les hydrocarbures paraffiniques ayant de 3 à 12 atomes de carbone, par exemple de
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catalyseur. On élimine l'oléfine n'ayant pas réagi au moyen d'une distillation par détente; on filtre ensuite
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re de solvant, afin d'éliminer le catalyseur. On peut ensuite envoyer la solution du polymère débarrassée du
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afin d'éliminer le solvant.
Afin d'obtenir un produit uniforme, on doit
<EMI ID=24.1> réglage des autres variables, afin d'obtenir un produit uniforme à un débit sensiblement constant. Avant tout,
la présente invention permet de maintenir les variables d'un tel procédé sensiblement constantes. Dans la des-- cription qui va suivre, on a admis que ces variables restent constantes, mais il est bien entendu que de légères modifications sont nécessaires, afin de mettre en action les systèmes de contrôle associés.
1[deg.] - on maintient la température constante en réglant le débit d'un milieu échangeur de chaleur;
2[deg.] - on maintient constant le débit de l'addition du solvant;
3[deg.] - on règle le courant soutiré du réacteur pour maintenir dans celui-ci un niveau constant du liquide;
4[deg.] - on maintient constante la pression régnant dans le réacteur en faisant varier le débit de charge des réactifs;
5[deg.] - on fait varier le débit de 'charge du catalyseur en fonction de changements de l'activité de celuici afin que le procédé nécessite un débit de charge des réactifs sensiblement constant.
Les variations de l'activité du catalyseur produisent des modifications de la vitesse de réaction, ce qui se traduit à son tour par des fluctuations de la pression dans la phase vapeur du réacteur. En raison de ces
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teur 10 muni d'une enveloppe 11 pourvue d'un conduit 12 d'admission de l'.'-gent réfrigérant et d'un conduit de sor-
<EMI ID=26.1> moyen d'un agitateur 14 de n'importe quel genre connu, comme par exemple un agitateur à pales ou un agitateur du type à turbine. L'agitateur 14 est actionné par un moteur
15. On introduit le solvant approprié, par.exemple du cyclohexane, dans le réacteur par un conduit 16 comportant une vanne 17, qui est actionnée à son tour par un dispositif 18 d'enregistrement et de contrôle du débit en réponse à la mesure du débit qu'on détermine à l'aide d'un
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temps de séjour nécessaire des réactifs à l'intérieur du réacteur.
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phase liquide 20 et une phase vapeur 21, qui sont séparées par une interface 22. La phase liquide est constituée par le solvant, la charge des réactifs, le produit de réaction et le catalyseur. La phase vapeur est constituée par le réactif et par une certaine quantité de solvant se trouvant à l'état de vapeur. On maintient con- . stant le niveau liquide dans le réacteur au moyen d'un régulateur 23 du niveau liquide pouvant comporter n'importe quel dispositif sensible à la variation du niveau, tel qu'un flotteur ou une sonde.diélectrique. Le régulateur 23 du niveau liquide coopère avec une vanne-24 montée dans le conduit 25 du courant .de produit, de manière
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nue suivant les nécessités, ;!fin d.e maintenir l'interface
22 entre la vapeur et le liquide à un niveau constant.
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réacteur est maintenue constante au moyen d'une part, d'un dispositif 26 d'enregistrement et de réglage de la température relié à un élément 27 sensible à la tempéra.. ture, qui est en contact avec la phase liquide 20 et <EMI ID=31.1>
conduit 13 de sortie de l'agent réfrigérant.
La charge du réactif, qui est constituée par un monomère quand il s'agit d'une polymérisation, pénètre
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phase vapeur du réacteur 10 communique avec le régulateur de pression 31 comportant un élément sensible à la pression qui produit un signal proportionnel à cette pression. Ce signal est transmis à un régulateur de pression 31, qui règle d'une manière correspondante une vanne 32 du conduit 29, en provoquant ainsi le réglage de l'écoule-
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modifications de pression se produisant dans la phase vapeur du réacteur.
On charge le catalyseur dans le réacteur au moyen d'un dispositif de chargement 33 destiné au citelyseur par un conduit 34. On peut utiliser comme disposétif de'chargement 33 n'importe quel dispositif de charge-
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tributeur en étoile. Le dispositif de chargement 33 du catalyseur est actionné par un moteur 35 comportant un dispositif approprié de réglage de vitesse. On peut introduire le catalyseur au moyen de n'importe quel autre dispositif approprié, par exemple sous la forme d'une dispersion dans un solvant, par l'intermédiaire d'une vanne à moteur comportent un dispositif régulateur du
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dessus, on peut.régler le débit du catalyseur directement au moyen du régulateur de pression 31. On peut obtenir
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du réactif, comme on l'a décrit, ou tout en le maintenant constant et en réalisant le réglage nécessaire en faisant varier seulement le débit du catalyseur. Cependant, on préfère utiliser le système représenté, car on réalise ainsi un effet d'amortissement.
On retire le produit provenant du réacteur au moyen d'un conduit 25, dans lequel il s'écoule sous le
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purification,'dans lesquelles on sépare la charge n'ayant pas réagi, le catalyseur et le solvant, et on les renvoie, si on le désire, dans la zone de réaction, le produit final étant soutiré du système.
La mise en oeuvre de l'invention apparaîtra plus clairement au moyen de l'exemple non limitatif dé-
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comporte la polymérisation de l'éthylène avec un catalyseur granulaire oxyde de chrome-silice-alumine.
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On introduit de l'éthylène d'une pureté d'environ 90 % (constitué par un mélange d'éthylène frais et d'éthylène de recyclage) dans un réacteur pourvu d'un agitateur à un débit suffisant pour maintenir dans ce réacteur une pression de 35 kg/cm2 (pression absolue).
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contenues dans l'éthylène, ce dernier étant sensiblement exempt d'oxygène, d'oxyde de carbone et d'eau, qui sont les poisons habituels du catalyseur. On règle la circulation de l'agent réfrigérant pour maintenir la tempéra-
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catalyseur dans le réactif effluent. Dans ces conditions, l'effluent du réacteur contient 7,5 ;: en poids de poly-
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réagi. Pour donner un exemple de l'action réciproque des différents dispositifs de réglée de l'invention, on suppose que le catalyseur contenu dans le réacteur présente une faible décroissance de son activité. Cette chute
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Sur la figure 2, on a représenté une variante de l'invention 'particulièrement appropriée à la polymérisation quand le'monomère,chargé est assez impur pour exiger une détente de la phase vapeur à partir du réacteur afin d'empêcher la production de pressions exagérées dans celui-ci. Ces impuretés doivent d'ailleurs être inertes, c'est-à-dire qu'elles ne doivent pas constituer des poisons du catalyseur, comme on l'a déjà dit. Tous les éléments de ce système, qui sont les mêmes que ceux qui sont représentés sur la figure 1, portent les mêmes chiffres de référence. On va décrire maintenant le fonctionnement de cette variante de réalisation en considérant la polymérisation de l'éthylène.
Dans cette variante, on maintient constant le débit de charge du solvant et du catalyseur et on règle le débit de soutirage du produit provenant du réacteur
de manière à maintenir dans ce dernier un niveau constant du liquide. Dans une autre variante, on peut régler le débit de soutirage du produit au moyen d'un régulateur de débit. On maintient une température constante à l'intérieur du réacteur. On règle le débit de charge de l'éthylène en fonction des modifications de la pression dans le réacteur. Cette pression dans le réacteur agit sur un élément sensible à la pression du régulateur de pression
31 qui contrôle la vanne 32 pincée dans le conduit de charge 29 de l'éthylène. On fait passer l'éthylène provenant d'une source sous pression élevée par un détendeur
39, qui est lui-même réglé par un régulateur de pression
40, en fonction de la pression existant dans le conduit de charge 29.en amont de la vanne 32 et en aval du déten- <EMI ID=46.1>
placé dans le conduit 29 entre la vanne 32 et le détendeur 39, et il communique avec un appareil 43 enregistreur du débit.
Dans un procédé de polymérisation du genre précité, il est important que la marche du réacteur soit stabilisée de manière à maintenir une concentration sensiblement constante de l'éthylène dans le mélange de réaction. On obtient cette stabilisation conformément à l'invention en réglant le débit d'introduction de la char-
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siblement constante. Dans un système du genre décrit cidessus, où il existe une grande différence de volatilité entre le composé organique polymérisable chargé et les autres composants présents dans le mélange de réaction,
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réacteur provient du composé polymérisable. Etant donné que la concentration de l'éthylène dans la phase liquide est fonction de la pression de l'éthylène dans la ph?se vapeur, on a trouvé qu'on peut maintenir une concentration sensiblement constante de l'éthylène dans le mélange
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production de pressions excessives à l'intérieur du réacteur.
<EMI ID=50.1> devient nécessaire de détendre le réacteur afin d'éliminer ces impuretés gazeuses. Une autre variante de l'invention qui est représentée sur la figure 2, permet un contrôle approprié d'un procédé de polymérisation de l'éthylène du genre précité malgré la présence de quantités importantes d'impuretés dans l'éthylène chargé. Dans cette variante de l'invention, un conduit 44 de détente, qui communique librement avec la phase vapeur du réacteur, permet de retirer les impuretés gazeuses par une vanne
de réglage 45 qui régularise le dégagement des gaz précités à partir du réacteur. Un dispositif 46 d'analyse et de réglage de l'éthylène prélève la phase gazeuse du réacteur, analyse ces gaz en ce qui concerne leur teneur en éthylène, et produit, à son tour, un signal qui est fonction de la teneur en éthylène. Ce signal est transmis à la vanne de réglage 45 qui régularise le dégagement du gaz détendu. L'analyseur précité peut être de n'importe quel type approprié, par exemple un analyseur d'éthy
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cependant aucunement ce mode de réalisation à la polymérisation de l'éthylène, étant donné qu'un instrument, tel qu'un analyseur à l'infrarouge, un spectromètre de masse, ou un appareil analogue, peut être adapté .facilement en vue d'analyser n'importe lequel des monomères polymérisables qui entrent dans le cadre de l'invention.
Quand on utilise un tel conduit de dégagement de gaz et l'analyseur de l'éthylène coopérant avec le régulateur de In charge 'éthylène, on peut utiliser de l'éthylène. relativement impur d'une manière satisfaisante
<EMI ID=52.1> mesure que la teneur en éthylène diminue, le dispositif
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glage de le pression, agissant par l'intermédiaire de la
vanne 32 permet alors d'augmenter le débit de charge de l'éthylène introduit dans le réacteur. De cette façon,
on dégage du réacteur des gaz ayant une concentration relativement faible en.éthylène et on les remplace par une
charge d'éthylène nui possède une concentration relativement élevée en éthylène. De cette manière la pression
régnant dans le réacteur et la concentration de l'éthylène dans la phase vapeur de ce réacteur sont maintenues sensiblement constantes.
Bien qu'on ait décrit ci-dessus des modes de
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tif, il est bien entendu qu'elle peut recevoir de nombreuses modifications et variantes sens qu'on sorte de
son cadre.
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