способ получения политетрафторэтилена

Формула изобретения

1. Способ получения политетрафторэтилена полимеризацией тетрафторэтилена в реакторе-полимеризаторе в жидкостной среде с предварительным обескислороживанием реакционного объема инертным газом при повышенном давлении в присутствии окислительно-восстановительной системы, состоящей из соли надсерной кислоты и соли двухвалентного железа, введение которых осуществляют последовательно, причем соль надсерной кислоты вводят до или одновременно с началом подачи в реактор-полимеризатор тетрафторэтилена, а соль двухвалентного железа - в процессе подачи тетрафторэтилена после создания в реакторе-полимеризаторе не менее 10% рабочего давления процесса полимеризации, а процесс полимеризации ведут при 2 - 14 ати, отличающийся тем, что содержание соли двухвалентного железа в жидкостной среде составляет от 0,05 до 2,5 мг/л, а содержание соли надсерной кислоты - от 1 до 15 мг/л в расчете на персульфат аммония, при расходе соли двухвалентного железа от 0,00016 до 0,0067 г на 1 кг тетрафторэтилена и расходе соли надсерной кислоты от 0,0032 до 0,04 г на 1 кг тетрафторэтилена.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкостную среду создают обескислороженной деминерализованной водой.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что перед началом процесса полимеризации в реакторе-полимеризаторе создают временный гидрофильный слой, защищающий внутреннюю поверхность реактора-полимеризатора, по крайней мере, в его части, заполненной жидкостной средой, причем создание гидрофильной поверхности внутри реактора-полимеризатора производят до введения в него жидкостной среды путем конденсации на охлажденной поверхности паров воды или создание гидрофильной поверхности внутри реактора-полимеризатора производят после введения в него жидкостной среды.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что реактор-полимеризатор снабжают устройством для турбулизации жидкостной среды, которое выполняют, по крайней мере, с одной крыльчаткой, или лопастным винтом, или пропеллерной мешалкой с числом лопастей не менее двух, при этом турбулизацию жидкостной среды осуществляют, по крайней мере, с элементами перемещения массы жидкости в центральной зоне реактора-полимеризатора в направлении сверху вниз, а у стенок реактора-полимеризатора - в противоположном направлении, или турбулизацию жидкостной среды в реакторе-полимеризаторе выполняют с азимутальной вихревой закруткой, или турбулизацию жидкостной среды в реакторе-полимеризаторе осуществляют путем создания встречно направленных вертикально, и/или горизонтально, и/или наклонно закрученных вихревых потоков.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что обескислороживание реакционного объема и создание в реакционном объеме избыточного давления осуществляют азотом, или обескислороживание реакционного объема и создание в реакционном объеме избыточного давления осуществляют гелием, или обескислороживание реакционного объема и создание в реакционном объеме избыточного давления осуществляют аргоном, или обескислороживание реакционного объема и создание в реакционном объеме избыточного давления осуществляют смесями азота, и/или гелия, и/или аргона, при этом инертный газ или смеси инертных газов в процессе обескислороживания жидкостной среды и всего реакционного объема реактора-полимеризатора подают импульсами, или подачу инертного газа во внутренний объем реактора-полимеризатора осуществляют в придонной части последнего по крайней мере через один штуцер и/или через систему распределения газа в придонной части, рассредоточенную по внутреннему периметру реактора.

6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор осуществляют, по крайней мере, через штуцер, используемый для введения в реактор-полимеризатор инертного газа, причем подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор осуществляют в жидком состоянии при температуре от -20 до -40^oC и исходном давлении 16 - 20 ати, или подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор осуществляют в газожидкостном состоянии, или подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор осуществляют в газовой фазе.

7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что процесс полимеризации ведут при давлении в реакторе-полимеризаторе, составляющем 8 - 14 ати, преимущественно 12 - 14 ати.

8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что в качестве соли надсерной кислоты используют персульфат аммония, или персульфат калия, или персульфат натрия.

9. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что в качестве соли двухвалентного железа используют сульфат железа или в качестве соли двухвалентного железа используют солянокислое железо.

10. Способ по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что реакцию полимеризации ведут в реакторе-полимеризаторе, имеющем форму тела вращения или составной формы с цилиндрической, или конической, или поликонической, или цилиндроконической вставкой в средней части корпуса и торцами в виде выпуклых частей одной из перечисленных выше форм, или реакцию полимеризации ведут в реакторе-полимеризаторе, имеющем форму горизонтально ориентированного тороида, или реакцию полимеризации ведут в реакторе, снабженном не менее чем одним устройством для аварийного сброса давления, или реакцию полимеризации осуществляют в реакторе-полимеризаторе, содержащем не менее одной внутренней оболочки, причем пространство между оболочками, по крайней мере, на период осуществления процесса полимеризации заполняют с избыточным давлением теплоносителем в виде жидкости, причем давление последней в процессе полимеризации поддерживают или избыточным по отношению к нему, или равным давлению в зоне полимеризации реактора-полимеризатора.

11. Способ по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что реакцию полимеризации осуществляют в реакторе-полимеризаторе, содержащем во внутреннем объеме, по крайней мере, теплосъемные элементы теплообменной системы в виде плоских, и/или выпуклых, и/или выпукло-вогнутых, и/или спирально закрученных лопастей, размещенных, по крайней мере, в зоне заполнения реактора-полимеризатора жидкостной средой.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что теплосъемные элементы выполняют из высокотеплопроводного материала с гидрофильным покрытием или поверхностью и, по крайней мере, частично сплошными и протяженно прикрепленными к высокотеплопроводному корпусу реактора-полимеризатора.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что теплосъемные элементы выполняют из высокотеплопроводного материала с гидрофильной поверхностью и, по крайней мере, частично снабжают внутренними полостями, по которым пропускают хладагент.

14. Способ по любому из пп.1 - 13, отличающийся тем, что в реактор-полимеризатор вводят жидкостную среду для проведения реакции полимеризации при заполнении 20 - 50% внутреннего объема реактора-полимеризатора.

15. Способ по любому из пп.1 - 13, отличающийся тем, что в реактор-полимеризатор вводят жидкостную среду для проведения реакции полимеризации при заполнении 50 - 80% внутреннего объема реактора-полимеризатора.

16. Способ по любому из пп.1 - 15, отличающийся тем, что в реактор-полимеризатор вводят тетраэтилен в количестве 3 - 32% от массы жидкостной среды, в которой проводят реакцию полимеризации.

17. Способ по любому из пп.1 - 16, отличающийся тем, что после полимеризации производят отделение целевого продукта от маточного раствора, его отмывку, помол и сушку.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что отмывку целевого продукта от маточного раствора, по крайней мере, частично проводят в реакторе-полимеризаторе промыванием с использованием деминерализованной воды или конденсата водяного пара и потом продолжают отмывку до операции сушки в среде деминерализованной воды.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что отмывку целевого продукта осуществляют в проточном потоке деминерализованной воды или отмывку целевого продукта осуществляют с расходами деминерализованной воды, по крайней мере, 1 кг целевого продукта в 1 ч, а процесс отмывки проводят, по крайней мере, в течение 1 ч, или отмывку целевого продукта производят при прерывистой или циклической подаче деминерализованной воды или конденсата водяного пара, при этом отмывку целевого продукта проводят при 2 - 28^oC.

20. Способ по п.17, отличающийся тем, что помол, по крайней мере, частично совмещают с операцией отмывки целевого продукта.

21. Способ по п. 17, отличающийся тем, что сушку целевого продукта осуществляют в тонком слое путем пропускания под и/или над ним осушенного нагретого газообразного теплоносителя или сушку целевого продукта осуществляют в тонком слое струями газообразного теплоносителя, направленного под углом к поверхности осушаемого слоя, или сушку целевого продукта производят восходящими потоками газообразного теплоносителя, или, по крайней мере, часть процесса сушки целевого продукта производят в псевдоожиженном слое.

22. Способ по п.17, отличающийся тем, что после помола производят грануляцию размолотых частиц политетрафторэтилена в среде деминерализованной воды или смеси деминерализованной воды и органической жидкости с плотностью, превышающей плотность воды, и нерастворимой или ограниченно растворимой в воде, при совместном и/или последовательном воздействии на частицы политетрафторэтилена механического перемешивания, и/или нагрева, и/или вакуумирования объема, в котором осуществляют процесс гранулирования, затем гранулированный целевой продукт подвергают поэтапному осушению, причем на первом этапе производят отделение гранул от избыточной деминерализованной воды, заполняющей объем между гранулами, а на втором этапе осуществляют досушивание гранул воздушными потоками или совместным воздействием механических и тепловых факторов.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что грануляцию осуществляют в объеме жидкости при соотношении твердая фаза: жидкая фаза от 1 : 4 до 1 : 20; перемешивание частиц гранулируемого продукта осуществляют, по крайней мере, одной одно- или двухлопастной мешалкой, размещаемой, по крайней мере, в придонной части объема, заполняемого частицами продукта; перемешивание гранулируемых частиц ведут на переменных скоростях с плавным и/или ступенчатым изменением числа оборотов мешалки, при этом нагрев гранулируемой массы осуществляют, по крайней мере, в течение 30 - 70% времени процесса грануляции до 40 - 100^oC, высушенные гранулы подвергают фракционному рассеву.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии полимеров, в частности к получению фторопластов.

Наиболее близким известным из уровня техники решением является способ получения политетрафторэтилена полимеризацией тетрафторэтилена в реакторе-полимеризаторе в жидкостной среде с предварительным обескислороживанием реакционного объема инертным газом при повышенном давлении в присутствии окислительно-восстановительной системы, состоящей из соли надсерной кислоты и соли двухвалентного железа, введение которых осуществляют последовательно, причем соль надсерной кислоты вводят до или одновременно с началом подачи в реактор-полимеризатор тетрафторэтилена, а соль двухвалентного железа - в процессе подачи тетрафторэтилена после создания в реакторе-полимеризаторе не менее 10% рабочего давления процесса полимеризации, а процесс полимеризации ведут при 2 - 14 ати (RU 2056437, 20.03.96).

Недостатками известного способа являются отсутствие оптимально отрегулированных пропорций химического состава окислительно-восстановительной системы, что приводит к снижению качества, а следовательно, конкурентоспособности получаемого политетрафторэтилена, а также к дестабилизации процесса полимеризации.

Задачей настоящего изобретения является улучшение технологичности производства и повышение экономичности.

Задача решается за счет того, что в способе получения политетрафторэтилена полимеризацией тетрафторэтилена в реакторе-полимеризаторе в жидкостной среде с предварительным обескислороживанием реакционного объема инертным газом при повышенном давлении в присутствии окислительно-восстановительной системы, состоящей из соли надсерной кислоты и соли двухвалентного железа, введение которых осуществляют последовательно, причем соль надсерной кислоты вводят до или одновременно с началом подачи в реактор-полимеризатор тетрафторэтилена, а соль двухвалентного железа - в процессе подачи тетрафторэтилена после создания в реакторе-полимеризаторе не менее 10% рабочего давления процесса полимеризации, а процесс полимеризации ведут при 2 -14 ати, согласно изобретению содержание соли двухвалентного железа в жидкостной среде составляет от 0,05 до 2,5 мг/л, а содержание соли надсерной кислоты - от 1 до 15 мг/л в расчете на персульфат аммония, при расходе соли двухвалентного железа от 0,00016 г до 0,0067 г на 1 кг тетрафторэтилена и расходе соли надсерной кислоты от 0,0032 г до 0,04 г на 1 кг тетрафторэтилена.

При этом жидкостную среду могут создавать обескислороженной деминерализованной водой.

Перед началом процесса полимеризации в реакторе-полимеризаторе могут создавать временный гидрофильный слой, защищающий внутреннюю поверхность реактора-полимеризатора, по крайней мере, в его части, заполненной жидкостной средой, причем создание гидрофильной поверхности внутри реактора-полимеризатора производят до введения в него жидкостной среды путем конденсации на охлажденной поверхности паров воды, или создание гидрофильной поверхности внутри реактора- полимеризатора производят после введения в него жидкостной среды.

Реактор-полимеризатор могут снабжать устройством для турбулизации жидкостной среды, которое выполняют, по крайней мере, с одной крыльчаткой, или лопастным винтом, или пропеллерной мешалкой с числом лопастей не менее двух, при этом турбулизацию жидкостной среды осуществляют, по крайней мере, с элементами перемещения массы жидкости в центральной зоне реактора-полимеризатора в направлении сверху вниз, а у стенок реактора-полимеризатора - в противоположном направлении, или турбулизацию жидкостной среды в реакторе- полимеризаторе выполняют с азимутальной вихревой закруткой, или турбулизацию жидкостной среды в реакторе-полимеризаторе осуществляют путем создания встречно направленных вертикально, и/или горизонтально, и/или наклонно закрученных вихревых потоков.

Обескислороживание реакционного объема и создание в реакционном объеме избыточного давления могут осуществлять азотом, или обескислороживание реакционного объема и создание в реакционном объеме избыточного давления осуществляют гелием, или обескислороживание реакционного объема и создание в реакционном объеме избыточного давления осуществляют аргоном, или обескислороживание реакционного объема и создание в реакционном объеме избыточного давления осуществляют смесями азота, и/или гелия, и/или аргона, при этом инертный газ или смеси инертных газов в процессе обескислороживания жидкостной среды и всего реакционного объема реактора-полимеризатора подают импульсами, или подачу инертного газа во внутренний объем реактора-полимеризатора осуществляют в придонной части последнего по крайней мере через один штуцер и/или через систему распределения газа в придонной части, рассредоточенную по внутреннему периметру реактора.

Подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор могут осуществлять, по крайней мере, через штуцер, используемый для введения в реактор-полимеризатор инертного газа, причем подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор осуществляют в жидком состоянии при температуре от -20 до -40^oC и исходном давлении 16 - 20 ати, или подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор осуществляют в газожидкостном состоянии, или подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор осуществляют в газовой фазе.

Процесс полимеризации могут вести при давлении в реакторе-полимеризаторе, составляющем 8 - 14 ати, преимущественно 12 - 14 ати.

В качестве соли надсерной кислоты могут использовать персульфат аммония, или персульфат калия, или персульфат натрия.

В качестве соли двухвалентного железа могут использовать сульфат железа или солянокислое железо.

Реакцию полимеризации могут вести в реакторе-полимеризаторе, имеющем форму тела вращения или составной формы с цилиндрической, или конической, или поликонической, или цилиндроконической вставкой в средней части корпуса и торцами в виде выпуклых частей одной из перечисленных выше форм, или реакцию полимеризации ведут в реакторе-полимеризаторе, имеющем форму горизонтально ориентированного тороида, или реакцию полимеризации ведут в реакторе, снабженном не менее чем одним устройством для аварийного сброса давления, или реакцию полимеризации осуществляют в реакторе-полимеризаторе, содержащем не менее одной внутренней оболочки, причем пространство между оболочками, по крайней мере, на период осуществления процесса полимеризации заполняют с избыточным давлением теплоносителем в виде жидкости, причем давление последней в процессе полимеризации поддерживают или избыточным по отношению к нему, или равным давлению в зоне полимеризации реактора-полимеризатора.

Реакцию полимеризации могут осуществлять в реакторе-полимеризаторе, содержащем во внутреннем объеме, по крайней мере, теплосъемные элементы теплообменной системы в виде плоских, и/или выпуклых, и/или выпукло-вогнутых, и/или спирально закрученных лопастей, размещенных, по крайней мере, в зоне заполнения реактора-полимеризатора жидкостной средой.

Теплосъемные элементы могут выполнять из высокотеплопроводного материала с гидрофильным покрытием или поверхностью и, по крайней мере, частично сплошными и протяженно прикрепленными к высокотеплопроводному корпусу реактора-полимеризатора.

Теплосъемные элементы могут выполнять из высокотеплопроводного материала с гидрофильной поверхностью и, по крайней мере, частично снабжают внутренними полостями, по которым пропускают хладагент.

В реактор-полимеризатор могут вводить жидкостную среду для проведения реакции полимеризации при заполнении 20 - 50% внутреннего объема реактора-полимеризатора.

В реактор-полимеризатор могут вводить жидкостную среду для проведения реакции полимеризации при заполнении 50 - 80% внутреннего объема реактора-полимеризатора.

В реактор-полимеризатор могут вводить тетрафторэтилен в количестве 3 - 32% от массы жидкостной среды, в которой проводят реакцию полимеризации.

После полимеризации могут производить отделение целевого продукта от маточного раствора, его отмывку, помол и сушку.

Отмывку целевого продукта от маточного раствора, по крайней мере, частично могут проводить в реакторе-полимеризаторе промыванием с использованием деминерализованной воды или конденсата водяного пара и потом продолжают отмывку до операции сушки в среде деминерализованной воды.

Отмывку целевого продукта могут осуществлять в проточном потоке деминерализованной воды, или отмывку целевого продукта осуществляют с расходами деминерализованной воды, по крайней мере, 1 кг целевого продукта в 1 ч, а процесс отмывки проводят, по крайней мере, в течение 1 ч, или отмывку целевого продукта производят при прерывистой или циклической подаче деминерализованной воды или конденсата водяного пара, при этом отмывку целевого продукта проводят при температуре 2 - 28^oC.

Помол, по крайней мере, частично могут совмещать с операцией отмывки целевого продукта.

Сушку целевого продукта могут осуществлять в тонком слое путем пропускания под и/или над ним осушенного нагретого газообразного теплоносителя, или сушку целевого продукта осуществляют в тонком слое струями газообразного теплоносителя, направленного под углом к поверхности осушаемого слоя, или сушку целевого продукта производят восходящими потоками газообразного теплоносителя, или, по крайней мере, часть процесса сушки целевого продукта производят в псевдоожиженном слое.

После помола могут производить грануляцию размолотых частиц политетрафторэтилена в среде деминерализованной воды или смеси деминерализованной воды и органической жидкости с плотностью, превышающей плотность воды, и нерастворимой или ограниченно растворимой в воде, при совместном и/или последовательном воздействии на частицы политетрафторэтилена механического перемешивания, и/или нагрева, и/или вакуумирования объема, в котором осуществляют процесс гранулирования, затем гранулированный целевой продукт подвергают поэтапному осушению, причем на первом этапе производят отделение гранул от избыточной деминерализованной воды, заполняющей объем между гранулами, а на втором этапе осуществляют досушивание гранул воздушными потоками или совместным воздействием механических и тепловых факторов.

Грануляцию могут осуществлять в объеме жидкости при соотношении твердая фаза : жидкая фаза от 1 : 4 до 1 : 20; перемешивание частиц гранулируемого продукта осуществляют, по крайне мере, одной одно- или двухлопастной мешалкой, размещаемой, по крайней мере, в придонной части объема, заполняемого частицами продукта; перемешивание гранулируемых частиц ведут на переменных скоростях с плавным и/или ступенчатым изменением числа оборотов мешалки, при этом нагрев гранулируемой массы осуществляют, по крайней мере, в течение 30 - 70% времени процесса грануляции до 40 - 100^oC, а высушенные гранулы подвергают фракционному рассеву.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в повышении экономичности за счет улучшения качества, а следовательно, конкурентоспособности получаемого политетрафторэтилена и в улучшении технологичности производства за счет стабилизации процесса полимеризации, что обеспечивает стабилизацию молекулярного веса и увеличение выхода целевого продукта, который составляет 95 - 98%.

Способ получения политетрафторэтилена состоит в следующем.

Способ получения политетрафторэтилена включает полимеризацию тетрафторэтилена в реакторе-полимеризаторе в жидкостной среде с предварительным обескислороживанием реакционного объема инертным газом при повышенном давлении в присутствии окислительно-восстановительной системы, состоящей из соли надсерной кислоты и соли двухвалентного железа. Введение соли надсерной кислоты и соли двухвалентного железа осуществляют последовательно. Соль надсерной кислоты вводят до или одновременно с началом подачи в реактор-полимеризатор тетрафторэтилена. Соль двухвалентного железа вводят в процессе подачи тетрафторэтилена после создания в реакторе-полимеризаторе не менее 10% рабочего давления процесса полимеризации. Процесс полимеризации ведут при 2 - 14 ати. Содержание соли двухвалентного железа в жидкостной среде составляет от 0,05 до 2,5 мг/л, а содержание соли надсерной кислоты - от 1 до 15 мг/л в расчете на персульфат аммония, при расходе соли двухвалентного железа от 0,00016 г до 0,0067 г на 1 кг тетрафторэтилена и расходе соли надсерной кислоты от 0,0032 г до 0,04 г на 1 кг тетрафторэтилена.

Жидкостную среду создают обескислороженной деминерализованной водой.

Перед началом процесса полимеризации в реакторе-полимеризаторе создают временный гидрофильный слой, защищающий внутреннюю поверхность реактора-полимеризатора, по крайней мере, в его части, заполненной жидкостной средой. Создание гидрофильной поверхности внутри реактора-полимеризатора производят до введения в него жидкостной среды путем конденсации на охлажденной поверхности паров воды, или создание гидрофильной поверхности внутри реактора-полимеризатора производят после введения в него жидкостной среды.

Реактор-полимеризатор снабжают устройством для турбулизации жидкостной среды. Устройство выполняют, по крайней мере, с одной крыльчаткой, или лопастным винтом, или пропеллерной мешалкой с числом лопастей не менее двух. Турбулизацию жидкостной среды осуществляют, по крайней мере, с элементами перемещения массы жидкости в центральной зоне реактора-полимеризатора в направлении сверху вниз, а у стенок реактора-полимеризатора - в противоположном направлении, или турбулизацию жидкостной среды в реакторе-полимеризаторе выполняют с азимутальной вихревой закруткой, или турбулизацию жидкостной среды в реакторе-полимеризаторе осуществляют путем создания встречно направленных вертикально, и/или горизонтально, и/или наклонно закрученных вихревых потоков.

Обескислороживание реакционного объема и создание в реакционном объеме избыточного давления осуществляют азотом, или гелием, или аргоном, или обескислороживание реакционного объема и создание в реакционном объеме избыточного давления осуществляют смесями азота, и/или гелия, и/или аргона. Инертный газ или смеси инертных газов в процессе обескислороживания жидкостной среды и всего реакционного объема реактора-полимеризатора подают импульсами, или подачу инертного газа во внутренний объем реактора-полимеризатора осуществляют в придонной части последнего, по крайней мере, через один штуцер и/или через систему распределения газа в придонной части, рассредоточенную по внутреннему периметру реактора.

Подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор осуществляют, по крайней мере, через штуцер, используемый для введения в реактор-полимеризатор инертного газа. Подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор осуществляют в жидком состоянии при температуре от - 20 до -40^oC и исходном давлении 16 - 20 ати, или в газожидкостном состоянии, или подачу тетрафторэтилена в реактор-полимеризатор осуществляют в газовой фазе.

Процесс полимеризации ведут при давлении в реакторе-полимеризаторе, составляющем 8 - 14 ати, преимущественно 12 -14 ати.

В качестве соли надсерной кислоты используют персульфат аммония, или персульфат калия, или персульфат натрия.

В качестве соли двухвалентного железа используют сульфат железа или солянокислое железо.

Реакцию полимеризации ведут в реакторе-полимеризаторе, имеющем форму тела вращения или составной формы с цилиндрической, или конической, или поликонической, или цилиндроконической вставкой в средней части корпуса и торцами в виде выпуклых частей одной из перечисленных выше форм, или реакцию полимеризации ведут в реакторе-полимеризаторе, имеющем форму горизонтально ориентированного тороида, или реакцию полимеризации ведут в реакторе, снабженном не менее чем одним устройством для аварийного сброса давления, или реакцию полимеризации осуществляют в реакторе-полимеризаторе, содержащем не менее одной внутренней оболочки. Пространство между оболочками, по крайней мере, на период осуществления процесса полимеризации заполняют с избыточным давлением теплоносителем в виде жидкости. Давление последней в процессе полимеризации поддерживают или избыточным по отношению к нему, или равным давлению в зоне полимеризации реактора-полимеризатора.

Реакцию полимеризации осуществляют в реакторе-полимеризаторе, содержащем во внутреннем объеме, по крайней мере, теплосъемные элементы теплообменной системы в виде плоских, и/или выпуклых, и/или выпукло-вогнутых, и/или спирально закрученных лопастей, размещенных, по крайней мере, в зоне заполнения реактора-полимеризатора жидкостной средой.

Теплосъемные элементы выполняют из высокотеплопроводного материала с гидрофильным покрытием или поверхностью и, по крайней мере, частично сплошными и протяженно прикрепленными к высокотеплопроводному корпусу реактора-полимеризатора.

Теплосъемные элементы выполняют из высокотеплопроводного материала с гидрофильной поверхностью и, по крайней мере, частично снабжают внутренними полостями, по которым пропускают хладагент.

В реактор-полимеризатор вводят жидкостную среду для проведения реакции полимеризации при заполнении 20 - 50% внутреннего объема реактора-полимеризатора.

В реактор-полимеризатор вводят жидкостную среду для проведения реакции полимеризации при заполнении 50 - 80% внутреннего объема реактора-полимеризатора.

В реактор-полимеризатор вводят тетрафторэтилен в количестве 3 - 32% от массы жидкостной среды, в которой проводят реакцию полимеризации.

После полимеризации производят отделение целевого продукта от маточного раствора, его отмывку, помол и сушку.

Отмывку целевого продукта от маточного раствора, по крайней мере, частично проводят в реакторе-полимеризаторе промыванием с использованием деминерализованной воды или конденсата водяного пара. Потом продолжают отмывку до операции сушки в среде деминерализованной воды.

Отмывку целевого продукта осуществляют в проточном потоке деминерализованной воды или с расходами деминерализованной воды, по крайней мере, 1 кг целевого продукта в 1 ч. Процесс отмывки проводят, по крайней мере, в течение 1 ч или отмывку целевого продукта производят при прерывистой или циклической подаче деминерализованной воды или конденсата водяного пара. Отмывку целевого продукта проводят при температуре 2 - 28^oC.

Помол, по крайней мере, частично совмещают с операцией отмывки целевого продукта.

Сушку целевого продукта осуществляют в тонком слое путем пропускания под и/или над ним осушенного нагретого газообразного теплоносителя, или струями газообразного теплоносителя, направленного под углом к поверхности осушаемого слоя, или сушку целевого продукта производят восходящими потоками газообразного теплоносителя, или, по крайней мере, часть процесса сушки целевого продукта производят в псевдоожиженном слое.

После помола производят грануляцию размолотых частиц политетрафторэтилена в среде деминерализованной воды или смеси деминерализованной воды и органической жидкости с плотностью, превышающей плотность воды, и нерастворимой или ограниченно растворимой в воде, при совместном и/или последовательном воздействии на частицы политетрафторэтилена механического перемешивания, и/или нагрева, и/или вакуумирования объема, в котором осуществляют процесс гранулирования. Затем гранулированный целевой продукт подвергают поэтапному осушению. На первом этапе производят отделение гранул от избыточной деминерализованной воды, заполняющей объем между гранулами. На втором этапе осуществляют досушивание гранул воздушными потоками или совместным воздействием механических и тепловых факторов.

Грануляцию осуществляют в объеме жидкости при соотношении твердая фаза : жидкая фаза от 1 : 4 до 1 : 20. Перемешивание частиц гранулируемого продукта осуществляют, по крайне мере, одной одно- или двухлопастной мешалкой, размещаемой, по крайней мере, в придонной части объема, заполняемого частицами продукта. Перемешивание гранулируемых частиц ведут на переменных скоростях с плавным и/или ступенчатым изменением числа оборотов мешалки. Нагрев гранулируемой массы осуществляют, по крайней мере, в течение 30 - 70% времени процесса грануляции до 40 - 100^oC. Высушенные гранулы подвергают фракционному рассеву.

Пример 1.

Полимеризацию тетрафторэтилена проводят в реакторе-полимеризаторе емкостью 3,2 м³, снабженном пропеллерной мешалкой, рубашкой и устройством для аварийного сброса давления. В рубашку подают рассол с температурой -15^oC.

В реактор-полимеризатор заливают 1600 л деминерализованной обескислороженной воды и вводят персульфат аммония в количестве 24 г в виде водного раствора до содержания его 15 мг/л в жидкостной среде.

Реактор-полимеризатор с подготовленным раствором персульфата аммония освобождают от воздуха продувкой азотом до содержания кислорода в отходящем газе 0,05% аб, после чего в реактор-полимеризатор вводят тетрафторэтилен в количестве 600 кг, создавая давление 12 ати, и сульфат двухвалентного железа в количестве 4 г в виде водного раствора до содержания его в жидкостной среде 2,5 мг/л в расчете на ион железа.

Введение последнего вызывает полимеризацию тетрафторэтилена, с этого момента в реактор-полимеризатор вводят тетрафторэтилен, поддерживая давление 10 - 12 ати.

Образовавшуюся суспензию политетрафторэтилена выгружают, отделяют маточный раствор. Политетрафторэтилен промывают непрерывно деминерализованной водой. Промывку полимера совмещают с помолом. Размолотый и промытый политетрафторэтилен сушат в потоке горячего воздуха до остаточного содержания влаги 0,02%, упаковывают в полиэтиленовые мешки, транспортируют на склад для временного хранения. Получено 588 кг политетрафторэтилена, выход конечного продукта составляет 98%.

Пример 2.

Процесс полимеризации осуществляют аналогично описанному в примере 1, но вводят 1,6 г персульфата аммония в виде водного раствора, создавая исходную концентрацию персульфата аммония, равную 1 мг/л жидкостной среды, а соль двухвалентного железа вводят в количестве 0,08 г в виде водного раствора, создавая концентрацию сульфата двухвалентного железа в жидкостной среде 0,05 мг/л в расчете на ион железа, при этом используют 500 кг тетрафторэтилена.

Снижение скорости полимеризации тетрафторэтилена компенсировали подъемом рабочего давления до 14 ати.

Получено 475 кг политетрафторэтилена, выход составляет 95%.