BG64078B1 - Метод за пулверизиране на флуид в кипящ слой и дюза за осъществяването му - Google Patents

Метод за пулверизиране на флуид в кипящ слой и дюза за осъществяването му Download PDF

Info

Publication number
BG64078B1
BG64078B1 BG103431A BG10343199A BG64078B1 BG 64078 B1 BG64078 B1 BG 64078B1 BG 103431 A BG103431 A BG 103431A BG 10343199 A BG10343199 A BG 10343199A BG 64078 B1 BG64078 B1 BG 64078B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
nozzle
liquid
fluid
outlet
spray
Prior art date
Application number
BG103431A
Other languages
English (en)
Other versions
BG103431A (bg
Inventor
David Newton
Michael Power
Original Assignee
Bp Chemicals Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bp Chemicals Limited filed Critical Bp Chemicals Limited
Publication of BG103431A publication Critical patent/BG103431A/bg
Publication of BG64078B1 publication Critical patent/BG64078B1/bg

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/26—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets
    • B05B1/262—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors
    • B05B1/265—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors the liquid or other fluent material being symmetrically deflected about the axis of the nozzle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/26—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets
    • B05B1/262—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors
    • B05B1/267—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors the liquid or other fluent material being deflected in determined directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3405—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl
    • B05B1/341—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
    • B05B7/0416—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid
    • B05B7/0441—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid with one inner conduit of liquid surrounded by an external conduit of gas upstream the mixing chamber
    • B05B7/0458—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid with one inner conduit of liquid surrounded by an external conduit of gas upstream the mixing chamber the gas and liquid flows being perpendicular just upstream the mixing chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/08—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2208/00044—Temperature measurement
    • B01J2208/00061—Temperature measurement of the reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00256—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles in a heat exchanger for the heat exchange medium separate from the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00265—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2208/00274—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00327—Controlling the temperature by direct heat exchange
    • B01J2208/00336—Controlling the temperature by direct heat exchange adding a temperature modifying medium to the reactants
    • B01J2208/00353—Non-cryogenic fluids
    • B01J2208/00362—Liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00548—Flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/0061—Controlling the level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S526/00—Synthetic resins or natural rubbers -- part of the class 520 series
    • Y10S526/901—Monomer polymerized in vapor state in presence of transition metal containing catalyst

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

Изобретението се отнася до непрекъснат метод за полимеризация на олефини, по-специално на етилен, пропилен или техни смеси, с други алфа-олефини в газов кипящ слой чрез охлаждане на рециркулиращия газов поток за кондензиране на известно количество мономер, например комономер. Следва сепариране понена част от течността и впръскването й под налягане през дюза (1) директно в кипящия слой чрез нагнетяване на течността и подаването й в дюза за пулверизиране (1). Последната има механично приспособление (6) за пулверизиране на течността, при такива условия, че спреят се образува в зона за образуване на спрей (5) в изходящия отвор на дюзата. За предпочитане е зоната (5) да е защитена от частиците на кипящия слой чрез стена или стени, например тръба или плоча. Изобретението се отнася и до дюза с две или повече серии изходящи отвори, като всяка серия се захранва и регулира независимо, за да позволи увеличаване/намаляване подаването на течност вслоя.

Description

Област на техниката
Изобретението се отнася до метод, подходящ за използване за впръскване на течност в кипящ слой при непрекъснат процес на полимеризация в газова фаза на олефини и дюза за осъществяването му, намиращи приложение в хидравликата.
Предшестващо състояние на техниката
Известно е, че производителността (т.е. добивът за единица обем и време, изразена чрез теглото полимер, произведен в единица обем от реакторното пространство за единица време) в промишлените реактори с кипящ слой от посочения тип е ограничена от максималната скорост, с която топлината може да се отнеме от реактора. Скоростта на отнемането на топлината може да се повиши, например чрез повишаване на скоростта на рециркулиращия газ и/или понижаване температурата на същия, и/или променяне на топлинния капацитет на рециркулиращия газ. Има обаче ограничение за скоростта на рециркулиращия газ, използван в практиката. Над тази граница слоят става неустойчив или дори може да бъде изхвърлен от реактора, което да блокира рециркулационния кръг и да повреди компресора или нагнетателя на рециркулиращ газ. Тя се определя предварително по икономически съображения и на практика се ограничава от температурата на наличната промишлена охлаждаща вода. По желание могат да се използват и охладителни апарати, но това води до увеличаване на производствените разходи. Така че използването в промишлената практика на охладен рециркулиращ газ като единствен начин за отнемане на топлината от полимеризация на олефини в кипящ слой има недостатъка, че ограничава максималната производителност на процеса.
В тази област се предлагат различни методи за отнемане на топлина при процеса на полимеризация в газов кипящ слой.
В US 4 238 453 е описана дюза за впръскване на катализатор, която е предназначена да впръсква пулверизиран предварително течен катализатор в автоклавен реактор с високо налягане. Дюзата има цилиндричен пружинен вентил, предназначен да предпази от преминаване на течен катализатор през дюзата, 5 преди да бъде достигнато необходимото налягане. След това течният катализатор се подава през изходящия отвор на дюзата пряко в кипящ слой.
В тази публикация не е описано използ10 ването на механични елементи в дюзата, които да подобряват пулверизирането на течността в реактора с кипящ слой.
GB 1415442 се отнася до полимеризация в газова фаза на поливинилхлорид в реактор 15 с разбъркване или с кипящ слой, като полимеризацията се провежда в присъствие на поне един разредител на газа с температура на кипене по-ниска от тази на винилхлорида. В пример 1 от тази публикация се описва регулира20 не на температурата на полимеризация чрез периодично прибавяне на течен винилхлорид към флуидизирания поливинилхлориден материал. Течният винилхлорид се изпарява веднага в слоя, с което се отнема топлина от по25 лимеризацията.
Техническа същност на изобретението
Задача на изобретението е по-нататъш30 но повишаване на производителността на процеса чрез подобряване на въвеждането на течността в реактора така, че да се постигне поинтензивно отнемане на топлина от реактора.
Задачата се решава с метод за пулвери35 зиране в газов кипящ слой на олефинов мономер, избран между: а) етилен, б) пропилен, в) смеси на етилен и пропилен, и г) един или повече други α-олефини, смесени, с а), б) или
в), в реактор с кипящ слой чрез непрекъснато 40 рециркулиране на съдържащ поне известно количество етилен и/или пропилен газообразен поток през кипящия слой в споменатия реактор в присъствието на катализатор на полимеризацията при условия за протичане на взаи45 модействие, като поне част от газообразния поток, изтеглян от реактора, се охлажда до температура, при която течността кондензира, сепарира се поне част от кондензиралата течност от газообразния поток и поне част от 50 сепарираната течност се въвежда директно в кипящия слой, като течността се нагнетява, подава се нагнетената течност във входящ от2 вор за течност на една дюза и течността се подава в кипящ слой през изходящ отвор на дюзата. Съгласно изобретението течността се пулверизира с механично приспособление, разположено в изходящия отвор, и се образува пулверизиран спрей в зона за образуване на спрей на изходящия отвор.
Установено е, че когато отсъства зона за образуване на спрей, течността не може да проникне навътре в кипящия слой и последващото натрупване на течност около дюзата води до дефлуидизиране на слоя в околността на дюзата. Счита се, че пулверизирането на течността и образуването на спрей се възпрепятства от наличието на твърди частици във или до изходящия отвор на дюзата. Зоната за образуване на спрей е защитена от кипящия слой, като по този начин се позволява протичане процеса на пулверизирането и развиване на спрея.
При това, добре е зоната на образуване на спрей да се намира в дюзата и за предпочитане е да бъде ограничена от стена, която е интегрална част от дюзата, като има форма на тръба или плоча.
За предпочитане е дюзата да бъде разположена в кипящия слой и да има 2 до 4 отвора с елипсовидно напречно сечение.
Особено се предпочита да се предвидят множество, паралелно работещи дюзи, като всяка има редица, разположени по периферията отвори, разположени така, че пулверизираната течност да се впръсква основно в хоризонтално направление. Пулверизирането на течността се гарантира с механичното приспособление, разположено в изходящия отвор, и се образува пулверизиран спрей в зоната за образуване на спрей на изходящия отвор.
Задачата е решена и с дюза, която е подходяща за впръскване на течността в кипящия слой съгласно изобретението и е снабдена с механично приспособление за пулверизиране на течността в изходящия отвор, който е снабден със зона за образуване на спрей.
Съгласно изобретението особено се предпочита всяка от паралелно работещите дюзи да има независимо захранване с нагнетена течност, като преди течността да премине през механичното приспособление, в нея се впръсква газ в количество 0,5 до 10% тегл. спрямо общото количество на газ и течност.
За предпочитане дебитът на изтичане на течност през дюзата за характерните напречни сечения на изходящите отвори, описани по-горе, и за дебити на прибавяната течност между 50 и 300 t/h е от 1,5 до 200 т3 течност /s/m2 от напречното сечение на изходящия отвор, повече за предпочитане от 9,5 до 70 т3 течност/s/m2 от напречното сечение, където дебитът на изтичане на течност се дефинира като обемен дебит на течността (m3/s) за единица напречно сечение (т2) на изходящите отвори, през които се освобождава течният спрей.
При прилагане на метода съгласно изобретението преди да започне подаването на течност, газовата полимеризация в кипящ слой стартира със зареждане на слоя с раздробени полимерни частици и след това газовият поток се пропуска през слоя.
Съгласно още едно решение на изобретението предлага се дюза, подходяща за използване за впръскване на течност в кипящия слой, като дюзата съдържа: а) входящ отвор за нагнетена течност, и б) изходящ отвор за течност, в която механично приспособление за пулверизиране на течността е предвидено в изходящия отвор и изходящия отвор е снабден със зона за образуване на спрей.
Пояснение на приложените фигури
Изобретението допълнително се илюстрира с приложените фигури, от които:
фигура 1 представлява дюза 1, снабдена характерно с четири изходящи отвора 2, разположени на равни разстояния по периферията на главата 3 на дюзата; нагнетената течност се подава в дюзата през един входящ отвор (непоказан), който има връзка с централно разположена тръба 4 към главата на дюзата, където преминава през изходящи отвори 2 и зони за образуване на спрей 5 в кипящия слой; всеки изходящ отвор е снабден с механично приспособление 6 за пулверизиране на течността;
фигура 2 - дюза 1, снабдена с две групи изходящи отвори 2 и 7, като разположението на по-долната група е разместено спрямо погорната; нагнетената течност се подава към дюзата през тръба 8 и се регулира чрез помпа 9; всяка група изходящи отвори е снабдена с отделно захранване с нагнетена течност през тръби 10 и 11; захранването с течност на всяка група изходящи отвори се регулира чрез вен3
I тили 12 и 13; всеки изходящ отвор е снабден с механично приспособление 6 и зона за образуване на спрей ;
фигура 3 - една ефервесцираща дюза; дюзата 1 е снабдена с изходящи отвори 2; нагнетената течност се подава в дюзата през един входящ отвор (непоказан), който има връзка с централно разположена тръба 4; през тръба 14 се подава газ и се пропуска през нагнетената течност през отвори 15; всеки изходящ отвор е снабден с механично приспособление 6 и зона за образуване на спрей 5.
Методът за полимеризация съгласно изобретението се илюстрира съгласно фиг.4.
На фигура 4 е показан реактор с газов кипящ слой, състоящ се основно в от тяло на реактора 16, което най-общо е изправен цилиндър с флуидизираща решетка, разположена в основата му. Тялото на реактора съдържа кипящ слой 18 и зона 19 за редукция на скоростта, която обикновено има по-голямо напречно сечение в сравнение с това на кипящия слой.
Газообразната реакционна смес, която напуска горната част на реактора с кипящ слой, съставлява рецирукилиращия газов поток и се пропуска през тръба 20 в циклон 21 за сепариране на по-голямата част от фините частици. Отстранените фини частици могат подходящо да се върнат в кипящия слой. Рециркулиращият газов поток, напускащ циклона, се пропуска през първи топлообменник 22 и компресор 23. Втори топлообменник 24 е предвиден за отнемане на топлината от компресирането след преминаването на рециркулиращия газов поток през компресора 23.
Топлообменниците могат да се разположат, от гледна точка на посоката на потока, преди или след компресора 23.
След охлаждане и компресиране до температура за получаване на кондензат, резултатната течно-газова смес преминава през сепаратора 25, където се отстранява течността.
Напускащият сепаратора газ се рециркулира през тръбопровода 26 през дъното на реактора 16. Газът се пропуска през флуидизиращата решетка 17 в кипящия слой, като по този начин се осигурява поддържането на слоя във флуидизирано състояние.
Сепарираната от сепаратора 25 течност се подава през тръбопровод 27 в реактора 16, като течността се въвежда в реактора 16 през една дюза съгласно изобретението. При необходимост по тръбопровод 27 може да се разположи помпа 28.
Катализатор или преполимер се пода5 ват в реактора през тръбопровод 29 в сепарирания течен поток.
Произведените полимерни частици могат подходящо да се отстранят от реактора през тръбопровод 30.
Схемата на установката, показана на фиг.4, е особено подходяща при модернизиране на съществуващи реактори за полимеризация в газова фаза с използване на методи с кипящ слой.
На фигури 5, 6, 7, 8 и 9 са показани дюзи или части от дюзи съгласно изобретението, които имат разнообразни характеристики.
На фигура 5 е показан вертикален разрез на дюза 40 по оста на тръба 41 за нагне20 тена течност с кръгло напречно сечение. Зона за образуване на спрей 42 обикновено е поместена в цилиндричен корпус 43. Краят 44 на тръбата е обработен така, че се получава завихрящ изход, който в поглед по оста има 25 вид на елипса. Комбинацията от налягане на течността и геометрията на края 44 дават възможността на механичното приспособление да създава спрей. Корпусът 43 предпазва зоната за образуване на спрей, позволявайки на спрея 30 да се развие преди излизането си общо хоризонтално през изходящ отвор 45 в кипящия слой (непоказан).
На фигура 6 е показан вертикален разрез на дюза 46 по оста на тръба 47 с кръгло 35 напречно сечение за нагнетена течност и зона за образуване на спрей 48, защитена от кипящия слой (непоказан) чрез хоризонтално разположена плоча 49. Краят 50 на тръбата е обработен така, че се получава завихрящ из40 ход, който в поглед по оста има вид на елипса. Комбинацията между налягането на течността и геометрията на края 50 дават възможност на механичното приспособление да създава спрей. Плочата 49 предпазва зоната 45 за образуване на спрея 48, позволявайки на спрея да се развие преди излизането си общо хоризонтално през изходящия отвор 51 в кипящия слой.
На фигура 7 е показан вертикален разрез на дюза 52 по оста на тръба 53 за нагнетена течност с кръгло напречно сечение и зона за образуване на спрей 54, предпазена от кипящия слой (непоказан) чрез монолитен корпус 55 с конусно напречно сечение на вътрешността. Дюзата е снабдена със система от прегради 56 за придаване турбулентност на течния поток. Създаването на течен спрей започва в стеснение 57 между тръбата 53 и зоната за образуване на спрей 54. Комбинацията от налягането на течността, стеснението 57 и системата от прегради 56 дава възможност на механичното приспособление да създава спрей. Корпусът 55 предпазва зоната за образуване на спрей 54, позволявайки на спрея да се развие преди излизането си общо хоризонтално през изходящия отвор 58 в кипящия слой.
На фигура 8 е показан вертикален разрез на дюза 59 по оста на тръба 60 за нагнетена течност с кръгло напречно сечение и зона за образуване на спрей 61, предпазена от кипящия слой (непоказан) чрез хоризонтално разположена плоча 62 и закривен елемент 64, представляващ интегрална част от дюзата. През края 63 на тръба 60 излиза вертикална течна струя (непоказана) и се удря в закривена повърхност 64, като по този начин създава течен спрей. Спреят е предпазен от зоната за образуване на спрей 61, позволяваща на спрея да се развие преди излизането си общо хоризонтално в кипящия слой.
На фигура 9 е показан вертикален разрез на дюза 65 по оста на тръба 66 за нагнетена течност с кръгло напречно сечение и зона за образуване на спрей 67, предпазена от кипящия слой (непоказан) чрез хоризонтално разположена плоча 68 и интегрално с дюзата спираловидно удължение 70. През края 69 на тръба 66 излиза течна струя и се удря отчасти в спираловидно удължение 70 и отчасти в плочата, като по този начин се създава течен спрей. Спреят е предпазен от зоната за образуване на спрей 67, позволяваща на спрея да се развие преди излизането си общо хоризонтално около спираловидното удължение в кипящия слой.
Примери за изпълнение на изобретението
Зоната за образуване на спрей на изходящия отвор може да бъде разположена в дюзата, в елемент, издаващ се от дюзата или е прикрепена в пространствена връзка с дюзата.
Зоната за образуване на спрей съдържа защитен път, по който течността преминава при протичане процеса на пулверизиране и развиване на спрея. За предпочитане зоната за образуване на спрей се определя от стена, която може да бъде интегрална част от дюзата, или може да се издава от дюзата, или може да бъде прикрепена в пространствена връзка с дюзата. Стената може да съдържа например тръба или плоча. В случай че стената е тръбна, напречното сечение може да бъде например кръгло, правоъгълно, квадратно, триъгълно, шестоъгълно или елипсовидно. Напречното сечение на тръбата може да бъде еднакво или променливо по дължината й. Например напречното сечение може най-общо да бъде част от кръгов цилиндър, елиптичен цилиндър, пресечен конус, пресечена пирамида, елипсоид, хиперболоид, куплообразно или рогообразно. За предпочитане тръбната стена има увеличаващо се напречно сечение в посока на протичане на течния спрей. В случаите, когато стената съдържа пластина, пластината може да бъде равнинна или извита, например плоска пластина, извита под ъгъл пластина, чашковидна пластина, жлебовидна пластина, винтова пластина или спираловидна пластина.
Зоната за образуване на спрей на изходящия отвор трябва да има дължина поне 10 mm, за предпочитане 25 mm, за да може спреят да се развие и да бъде защитен от слоя.
Дюзата може да бъде разположена в кипящия слой или да се издава от стените на реактора така, че изходящият отвор на дюзата да е във връзка с кипящия слой (за предпочитане със свързаната тръбопроводна система, разположена извън реактора).
Дюзата може да има един или множество изходящи отвори.
Когато дюзата е разположена в кипящия слой, предпочитаният брой на изходящите отвори е 1 до 4, повече за предпочитане 2 до 4.
Когато дюзата се издава от стените на реактора, предпочитаният брой на отворите е 1 до 20. Счита се, че такива дюзи имат различен профил на спрея (по-широк ъгъл на разпръскване) от дюзите, разположени в кипящия слой, и че това може да изисква повече изходящи отвори с по-малка площ на напречното сечение.
Изходящият/те отвор/и може да бъде кръгъл, процеп, елипсоид или с друга подходяща форма. За предпочитане, е когато изхо5 дящият отвор е процеп, той да има форма на елипса.
Когато изходящият/те отвор/и е процеп, процепът обикновено има широчина от 2,5 до 12 mm и дължина от 8 до 50 mm. Площта на напречното сечение на процепа може да бъде от 26 до 580 mm2.
Когато изходящият/те отвори/и е кръгъл, диаметърът на отвора може да бъде от 5 до 25 mm. Напречното сечение на кръглите отвори може да бъде от 19,6 до 491 mm2.
Важно е изходящият/те отвор/и на дюзата да има размери, достатъчни да позволят преминаването на всички ситни фракции, които могат да присъстват в сепарирания течен поток.
Когато дюзата има множество изходящи отвори, те могат да се разположат на различни нива в дюзата, например изходящите отвори могат да се разположат в множество редове по периферията на дюзата. Предпочитаният брой на изходящите отвори във всеки ред е 1 до 8, повече за предпочитане 1 до 4.
За предпочитане множеството изходящи отвори са разположени на равни разстояния по периферията на дюзата.
Когато множеството изходящи отвори са разположени в редове по периферията на дюзата, предпочита се изходящите отвори в съседните редове да бъдат разместени един спрямо друг.
Подходящото механично приспособление е всяко механично приспособление, което придава картина на течение на течността и е приспособено да спомага за пулверизиране на течността. Предпочитаните механични приспособления са онези, които осигуряват широк профил на разпръскване и умерено еднакъв размер на капчиците. Известните механични приспособления за пулверизиране на течности, ка- 40 то вода (за гасене на пламък) и оцветители (при нанасяне на покрития), могат да се използват при желание. Енергията за пулверизиране може да се осигури например чрез пад на налягането на течността, излизаща от един калибриран отвор, или чрез използване на външно средство, като електрическа или механична енергия. Подходящите механични приспособления за пулверизиране на течността включват например завихрящи приспособления или отклоняващи прегради за придаване турбулентност на потока течност за активиране разкъсването и пулверизирането на течността, когато тя излиза от един калиброван отвор, отражателни, вентилаторни и ултразвукови приспособления. Едно просто механично приспособление, кое5 то може да създаде спрей, се състои от цилиндрична тръба с постоянно напречно сечение, която има един входящ отвор за нагнетена течност и плосък изходящ отвор, през който излиза течна струя. При отдалечаването си 10 от изходящия отвор, струята постепенно се разкъсва на частици, които образуват течен спрей. Една проста система от този вид може да се използва в изобретението, при условие че размерите на тръбата и налягането на теч15 ността са зададени така, че да се осигури задоволителна структура на спрея. При системи от този вид обаче течната струя има склонност да изминава съществени разстояния, преда да се разкъса на капчици и така образувани20 ят спрей не може задължително да има желаната структура. Следователно в изобретението се предпочита да се подпомогне получаването на спрея чрез използване на допълнителни приспособления, например прегради, раз25 положени по пътя на течния поток към изходящия отвор, или отражателни приспособления, които разкъсват течната струя във вид на спрей.
За предпочитане спреят се въвежда през 30 зоната за образуване на спрей на изходящия отвор директно в кипящия слой над горната граница на температурния градиент между постъпващия флуидизиращ газ (т.е. газообразния поток, подаван в реактора) и останалата 35 част от слоя. В промишлените методи за полимеризация на олефини в газов кипящ слой обикновено се използват по същество изотермични, установени режими. Обаче въпреки че в почти целия кипящ слой се поддържа желаната по същество изотермична температура на полимеризация, обикновено съществува един температурен градиент в долната част на слоя. Този температурен градиент се появява поради факта, че използваният за флуидизиране 45 на слоя рециркулиращ газ обикновено е охладен до температура доста по-ниска от температурата, която преобладава в останалата част от обема на слоя. При тези обстоятелства областта от слоя, непосредствено над мястото 50 на въвеждане на охладен газов поток в слоя, е по-хладна от обема на слоя. Долната температурна граница на областта с температурен градиент е температурата на входящия газов поток, а горната граница е по същество изотермичната температура на слоя (т.е. температурата на основната маса на слоя). При промишлените реактори от вида, при който се използва флуидизираща решетка и характерната височина на кипящия слой е около 10 до 20 т, този температурен градиент обикновено съществува в слой с височина около 15 до 30 cm над решетката.
Може да се използва една дюза или множество дюзи могат да се разположат в кипящия слой или да се издават от стените на реактора.
Едно предпочитано подреждане е да се предвидят множество дюзи, разположени по същество равномерно в кипящия слой по даден делителен диаметър или равномерно разположени по периферията на реактора в областта на въвеждане на течността. Броят на използваните дюзи е такъв, че да позволи задоволително проникване и диспергиране на спрея във всяка дюза за постигане на добро диспергиране на течността в слоя. Предпочитаният брой на дюзите е 1 до 8, повече за предпочитане 1 до 4 и най-вече за предпочитане 4 за дюзи, разположени в слоя, или 4 до 8 за външно разположени дюзи.
Ако е желателно, всяка от дюзите може да се захрани с нагнетена сепарирана течност чрез обикновен тръбопровод, разположени по подходящ начин в реактора. Това може да се осъществи например чрез тръбопровод, преминаващ през центъра на реактора.
Всяка дюза може да има серия от изходящи отвори, разположени в групи по периферията на дюзата, като всяка група изходящи отвори е отделно свързана със захранването с нагнетената течност. Обикновено групите изходящи отвори могат да се разположат в голям брой редове по периферията на дюзата. Предпочитаният брой на групите от изходящи отвори е 2.
В едно предпочитано конструктивно решение дюзата има две групи изходящи отвори, разположени в два реда, като редовете са отместени един спрямо друг. По този начин течността, освобождава от по-долната група, не се смесва с тази от по-горната група.
За предпочитане е всяка група изходящи отвори да се свърже към захранване с нагнетена течност чрез подходяща система от тръ би, разположени вътре в дюзата. Подаването на нагнетена течност към всяка група изходящи отвори може да се регулира с използване на подходящо разположени клапани. По този начин подаването на течност към всяка група изходящи отвори може да се регулира с цел регулиране количеството течност, освобождавана от дюзата. Например възможно е да се насочи течност само към групата изходящи отвори, разположена в горната част на дюзата. Тази възможност за регулиране количеството течност, освобождаване от дюзата, е особено важна при стартирането на процеса в кипящия слой. А възможността за намаляване или увеличаване на количеството течност, което постъпва в кипящия слой, позволява по-голям контрол и гъвкавост по време на работата на кипящия слой.
Дюзите, които се използват при метода съгласно изобретението, за предпочитане са разположени така, че се издават общо взето вертикално в кипящия слой, но могат да се разположат и така, че да се издават от стените на реактора общо взето в хоризонтално направление.
Дебитът на въвежданата в слоя течност зависи на първо място от желаната степен на охлаждане в слоя, а тя на свой ред зависи от желаната производителност на слоя. Производителността, която може да се постигне при промишлените методи за полимеризация на олефини, зависи и от активността на използваните катализатори и от кинетиката на тези катализатори. Така например, когато се използват катализатори с много висока активност и се цели висока производителност, дебитът на прибавяната течност е голям. Характерният дебит на въвежданата течност може да бъде например от 0,1 до 4,9, за предпочитане от 0,3 до
4,9 т3 течност за кубичен метър от материала на слоя за час. За конвенционалните Циглерови “суперактивни” катализатори (т.е. такива, които са базирани на преходен метал, магнезиев халогенид и органометален кокатализатор) дебитът на прибавяната течност може да бъде например 0,5 - 1,5 т3 течност за кубичен метър от материала на слоя за час. Известно е, че катализатори, базирани на някои комплекси на преходни метали, например металоцени, активирани с например алкилни алумоксани, имат изключително висока активност. Повишеното отделяне на топлина, съпътстващо използването на такива катализатори на полимеризация, може да направи прилагането на метода съгласно изобретението особено желателно. Прибавянето на течност към газов кипящ слой съгласно изобретението може да оси- 5 гури намалена склонност към възникване на горещи петна в реактора чрез въвеждане на високоактивен пресен катализатор. При желание самият катализатор може да се въведе във вид на суспензия или разтвор във впръсквана- 10 та в слоя течност. Когато се впръсква течност в кипящия слой по този начин, всеки въвеждан в течността катализатор може да се облагодетелства от локализирания охлаждащ ефект на течността около дюзата, чрез което може да 15 се избегнат горещите петна и следващо агломериране.
При метода съгласно изобретението е важно да се постигне добро диспергиране и проникване на течността в кипящия слой. Фак- 20 торите с определящо значение за постигане на добро диспергиране и проникване са импулсът и посоката на спрея пулверизирана течност, постъпващ в слоя (профилът на спрея), броят на дюзите върху единица напречно сечение на 25 слоя и пространственото разположение на дюзите.
За предпочитане стените на зоната за образуване на спрея са скосени така, че спреят да придобие подходящ профил.Например, 30 когато стените на зоната за образуване на спрея сключват ъгъл 60° с хоризонталната равнина на кипящия слой, спреят ще покрива ъгъл приблизително 60° в хоризонталната равнина на слоя. 35
За предпочитане течният спрей се впръсква в слоя в общо хоризонтална посока. В случай, че изходящите отвори доставят пулверизирания течен спрея в посока, различна от хо ризонталната, за предпочитане е посоката на пулверизирания течен спрей да сключва ъгъл не по-голям от 45”, най-вече за предпочитане не по-голям от 20° с хоризонталата.
В зоната на пулверизиране на дюзата подаването на течност в слоя може да бъде от 16 до 656 ш3 течност/h/m3 от зоната на пулверизиране на дюзата е дебитът на подаваната в кипящия слой течност може да бъде от 50 до 300 t/h.
Падът на налягането в дюзата трябва да бъде достатъчен, за да попречи на навлизането на частици от кипящия слой. Подходящо е падът на налягането да бъде от 0,5 до 100 bar, повече за предпочитане от 0,5 до 70 bar и най-вече за предпочитане от 0,5 до 30 bar. Падът на налягането през дюзата представлява още и начин за регулиране на дебита на течността през дюзата.
Масовият дебит на течния поток, преминаващ през механичното приспособление, разположено в изходящия/те отвор/ри на дюзата, е свързан с пада на налягането в механичното приспособление. Следващото уравнение 1 представлява начин за определяне с приемлива точност на ефекта, който една промя на на налягането, приложено върху течността, упражнява върху дебита на течността:
ГПг
т.
^ΔΡ^ΔΡι уравнение 1, където ΔΡ( е пад на налягането през механичното приспособление при дебит на течнос тта mp а ДР2 е пад на налягането през механичното приспособление при дебит т2, като т2 >тг Данните в таблица 1 се отнасят за пад на налягането и дебит на течността в типично механично приспособление, което започва да пулверизира течност при дебит на течността 0,4 m3/h и пад на налягането 0,5 bar.
Таблица 1.
Пад на налягането Дебит на течността (Плътност на течността = 620 kg/m3) Отношение на дебита на течността при ΔΡ2 към дебита на течността при 0,5 bar (Възможност за увеличаване)
m3/h kg/h
0,5 0,40 248 1,0
10 1,8 1116 4,5
30 3,12 1934 7,75
100 5,70 3532 14,14
С цел да се увеличи дебита на течността, преминаваща през механичното приспособление, падът на налягането през механичното приспособление трябва да се повиши съгласно уравнение 1. Желателно е да има възможност за увеличаване или намаляване на количеството течност, протичаща през механичното приспособление. За да има приемлива възможност за увеличаване и намаляване, падът на налягането през типичното механично приспособление от таблица 1 трябва да бъде от 0,5 до 100 bar (в който обхват възможността за увеличаване е от 1 до 14,24). Обаче високите падове на налягането са нежелателни поради свързаните с това разходи за нагнетяване на течността при високи налягания, например повишени разходи за изпомпване и необходимост от тръбопроводи за течност при високо налягане и предпазни устройства.
Изхождайки от икономически съображения, желателно е да се намали броят на дюзите, броят на механичните приспособления във всяка дюза, както и падът на налягането пред механичните приспособления, като същевременно се запазят адекватни профилите на спрея и възможност на всяка дюза за увеличаване и намаляване.
Установено е, че долната работна граница на едно характерно механично приспособление (пад на налягането 0,5 bar) може да се разшири, ако се въведе малко количество газ в течността, преди течността да се пропусне през механичното приспособление (наричано по-нататък работа в режим на ефервесценция).
При нормални условия на метода механичното приспособление в такива ефервесциращи дюзи може да се проектира за работа с умерен пад на налягане, например 30 bar, като обхватът на работа (т.е. намаляване) се разширява до под 0,5 bar, когато дюзата работи в режим на ефервесценция. Това позволява добро регулиране количеството на въвежданата в кипящия слой течност при стартирането на процеса, когато е необходимо въвеждането на малки количества течност в слоя, т.е. доста под способността на дюзата за пулверизиране на течността при неефервесцентни условия.
Примери за газове, които могат да се въведат в течността, когато се желае тя да работи в режим на ефервесценция, са моно мерните газове, подлежащи на полимеризация, например етилен или пропилен, или инертни газове, например азот или аргон.
За предпочитане е количеството на газа, използван в такива ефервесцентни дюзи, да бъде от 0,5 до 10% тегл. на база на пълното тегло на газа и течността, преминаващи през дюзата.
Подходящо е налягането на газа да бъде по-високо от това на течността с 1 до 5 bar.
За предпочитане е газът да се въвежда в нагнетената течност през малки отвори в захранващия тръбопровод за течност, така че да се образуват малки газови мехурчета в нагнетената течност. Смята се, че когато мехурчетата газ преминават през изходящия/те отвори/и на дюзата, падът на налягането през изходящия/те отвор/и причинява разширяване на мехурчетата, като по този начин се подобрява накъсването и пулверизирането на течността.
Дюзите, използвани при метода съгласно изобретението, могат да имат възможност за аварийно прочистване с газ за предпазване на дюзата от блокиране от навлизането на частици от кипящия слой в случай на прекъсване подаването нагнетена течност в дюзата. Прочистващите газове могат да се изберат измежду всички газове, които не вредят на процеса. Предпочитаните прочистващи газове са мономерните газове, подлежащи на полимеризация, например етилен или пропилен, или инертни газове, например азот или аргон.
Рециркулиращият газов поток, отделян от реактора, съдържа нереагиралите газообразни мономери и незадължително инертни въглеводороди, инертни газове, като азот, активатори или модератори на реакцията, като водород, както и увлечени частици катализатор и/или полимер.
Рициркулиращият газов поток, подаван в реактора, съдържа още и достатъчно количество пресни мономери за заместване на полимеризираните в реактора мономери.
Използване на изобретението
Методът съгласно изобретението е подходящ за поризводство на полиолефини в газова фаза чрез полимеризацията на един или повече олефини, поне един от които е етилен или пропилен. Предпочитаните α-олефини за използване в метода съгласно изобретението са онези, които имат 3 до 8 въглеродни атома. Могат обаче по желание да се използват и малки количества α-олефини с повече от 8 въглеродни атома например 9 до 18 въглеродни атома. По този начин е възможно да се получат хомополимери на етилен или пропилен или кополимери на етилен или пропилен с един или повече С3-С8 α-олефини. Предпочитаните аолефини са бут-1-ен, пент-1-ен, хекс-1-ен, 4метилпент-1-ен, окт-1-ен и бутадиен. Примери за по-високи олефини, които могат да се кополимеризират с първичен етиленов или пропиленов мономер или като частичен заместител на С3-С8 мономер са дец-1-ен и етилиден норборнен.
Когато методът се използва за съполимеризация на етилен или пропилен с а-олефини, етиленът или пропиленът присъства като главен компонент на кополимера и за предпочитане присъства в количество поне 70% от всичкия мономер, повече за предпочитане поне 80% от теглото на всичките мономери/комономери.
Процесът съгласно изобретението може да се прилага за получаване на широка гама полимерни продукти, например линеен полиетилен с ниска плътност (LLDPE), базиран на кополимеризация на етилен с бутен, 4-метилпент-1-ен или хексан и полиетилен с висока плътност (HDPE), който може да бъде например хомополиетилен или кополимери на етилен с малка порция по-висок а—олефин, например бутен, пент-1-ен хекс-1-ен или 4-метилпент-1ен.
Течността, която кондензира от газообразния рициркулиращ поток, може да бъде кондензируем мономер, например бутен, хексан, октен, използван като кополимер за получаване на LLDPE или може да бъде инертна кондензируема течност, например бутан, пентан или хексан.
В описанието терминът “кондензируем” означава, че температурата на оросяване на газообразната смес, съдържаща кондензируемия материал, е по-висока от най-ниската температура в рециркулационния кръг.
Важно е, че пулверизираната течност трябва да се изпрати в слоя при условията на полимеризацията, така че да се постигне желаният охлаждащ ефект и да се избегне значително натрупване на течност в слоя.
Процесът е особено подходящ за полимеризиране на олефини при налягане от 0,5 до 6 mPa и температура от 30 до 130°С. Например за производството на LLDPE подходящата температура е от 75 до 90°С, за HDPE температурата обикновено е от 80 до 105°С в зависимост от активността на използвания катализатор.
Реакцията на полимеризацията може да се проведе в присъствието на каталитична система тип Ziegler-Natta, която се състои от твърд катализатор, съдържащ в основата си съединение на преходен метал и кокатализатор, съдържащ органично съединение на метал (т.е. органометално, например алклкилалуминиево съединение). Високоактивните каталитични системи са известни и могат да произведат големи количества полимер за относително кратко време, като с това дават възможност да се избегне технологичната операция за отстраняване на остатъците от катализатора от полимера. Тези високоактивни каталитични системи най-общо съдържат един твърд катализатор, състоящ се главно от атоми на преходен метал, магнезий или халогенен елемент. Възможно е също да се използва и високоактивен катализатор, съдържащ основно хромов оксид, активиран чрез топлинна обработка и свързан с гранулиран носител на основата на огнеупорен оксид. Процесът е особено подходящ за използване на металоценен катализатор или циглеров катализатор с кварцов носител.
Подходящо е използването на катализатора във вид на прахообразен преполимер, приготвен предварително в стадий на преполимеризация с използване на катализатора, описан по-горе. Преполимеризацията може да се извърши с всеки подходящ метод, например полимеризация в течен въглеводороден разтворител или в газова фаза, като се приложи бач-процес, полунепрекъснат или непрекъснат процес.
За предпочитане е по същество целият газообразен рециркулиращ поток да се охлади и кондензиралата течност да се сепарира и фактически цялата сепарирана течност да се въведе директно в кипящия слой през дюзата/те във вид на пулверизиран течен спрей.
Подходящо е рециркулиращият поток да се охлади чрез един или повече топлообменници до температура, при която течността кондензира от газовия рециркулиращ поток. В областта са известни подходящи топлообменници.
Напускайки горната част на реактора, газовият рециркулиращ поток може да увлече известно количество катализаторни и/или полимерни частици (ситнеж) и, при желание, последните могат да се отстранят от газовия поток чрез циклон. Малка част от тези частици може да остане увлечена в газовия рециркулиращ поток и след охлаждане и сепариране на течността от газа фините фракции могат при желание да се въведат отново в кипящия слой заедно със сепарирания течен поток с помощта на дюзата/те.
За да се избегне замърсяване на дюзата/те, важно е механичното приспособление да има достатъчна хлабина да пропусне всякакви частици, които могат да присъстват в рециркулиращия поток. Освен това изходящият отвор/ на камерата за пулверизиране трябва да има такива размери, че да могат фините частици да преминат в кипящия слой заедно с пулверизирания течен спрей и спомагателния пулверизиращ газ. Газовият рециркулиращ поток може също да съдържа инертни въглеводороди, използвани за впръскването на катализатор, активатори или модератори на реакцията в реактора.
Към газовия рециркулиращ поток във всяко подходящо място може да се прибави пресен мономер, например етилен, за компенсиране на мономерите, изразходвани при реакцията за полимеризиране.
Пресни кондензируеми мономери, например бутен, хексен, 4-метилпент-1-ен и октен, за компенсиране на кондензируемите мономери, изразходвани при реакцията за полимеризиране, могат да се въведат в течно състояние и да се прибавят към газовия рециркулиращ поток във всяко подходящо място.
Течността може да се сепарира от газовия поток със сепаратор.
Подходящи сепаратори са например циклонните сепаратори, големи съдове, които намаляват скоростта на газовия поток, за да се извърши сепариране на кондензиралата течност (уловителни барабани), сепаратори газтечност тип мъглоуловител и течни скрубери, например скрубери на Вентури. Такива скрубери са известни в дадената област на техниката.
Особено благоприятно за метода съгласно изобретението е използването на сепаратор газтечност при мъглоуловител.
Предпочита се използването на циклонов сепаратор в газовия рециркулиращ поток преди сепаратора. По този начин се отстраняват голяма част от фините частици от газовия поток, напускащ реактора, като така се облекчава работата на мъглоулавящия сепаратор и също така се намалява възможността за замърсяване на сепаратора, което повишава ефективността.
Друго предимство на сепаратора тип мъглоуловител е, че падът на налягането в сепаратора може да бъде по-нисък в сравнение с другите видове сепаратори, като по този начин се повишава ефективността на целия процес.
Особено подходящ мъглоулавящ сепаратор за използване с метода съгласно изобретението е промишленият вертикален газов сепаратор, известен като “Peerless” (напр. тип DPV Р8Х). При този сепаратор се използва коалесценцията на течни капчици върху система отражателни прегради, за да се сепарира течността от газа. В дъното на сепаратора е предвиден голям резервоар за събиране на течността. Този резервоар дава възможност течността да се съхранява, като по този начин се контролира освобождаването на течност от сепаратора. Сепараторът от този вид е много ефективен и дава 100% сепариране на кондензиралата течност от газовия поток.
По желание в резервоара за течност може да се постави филтриращо сито или друго подходящо приспособление за събиране на всякакви остатъчни фини частици, присъстващи в сепарираната течност. Друга възможност е всички фини частици да се поддържат в суспензирано състояние за избягване замърсяването на сепаратора, като за целта се прилага разбъркване на течността в сепаратора, продухване на течността с газов поток или непрекъснато циркулиране на течността през външен контур, т.е. течността непрекъснато се изтегля и се връща в сепаратора. За предпочитане е част от течността в сепаратора да циркулира непрекъснато с помпа. Подходящо е достатъчно течност да циркулира, за да може помпата да работи непрекъснато. Част от циркулиращата течност може да се въведе директно в кипящия слой през един клапан, който се отваря, за да позволи на течността да постъпи в тръбопровод, захранващ дюзата/те. За предпочитане е клапанът да се задейства чрез ниворегулатор за течност, който следи и поддържа нивото на течността в сепаратора в дадени граници.
Подходящо е сепарираната течност да се въведе в кипящия слой чрез дюза/и, разположена над горната граница на температурния градиент между входящия флуидизиращ газ и останалия слой. Дюзата/е/ може да се разположи на различно място в този участък и да бъде на различна височина. Дюзата/те се разполага така, че локалното концентриране на течност да не пречи на флуидизирането на слоя или на качеството на продукта и да се даде възможност за бързо разпръскване на течността от всяка точка и за изпаряване в слоя с цел отнемане на топлината от полимеризирането при екзотермичната реакция. По този начин количеството течност, въведена с цел охлаждане, може много повече да се доближи до максимално натоварване, което може да се понесе, без да се засегнат параметрите на флуидизиране на слоя и така се създава възможност за постигане на по-висока производителност на реактора.
Течността може по желание да се въведе в кипящия слой пред дюза/и, разположена на различна височина в слоя. Такава технология може да спомогне за по-доброто регулиране свързването на комономер. Контролираното дозиране на течността в кипящия слой през дюзата/те осигурява допълнителен контрол върху температурния профил на слоя и в случай, че течността съдържа комономер, дава възможност за полезен контрол върху съединяването на комономера в кополимер.
За да се спечели максимална полза от охлаждането на сепарираната течност, от значение е дюзата/те да бъде над участъка с температурен градиент, т.е. в частта от слоя, където значително е доближена температурата на газовия рециркулиращ поток, напускащ реактора.
Дюзата/те може да бъде приблизително на 20 - 200 cm, за предпочитане 50 - 70 cm над флуидизационната решетка.
В практиката температурният профил първо може да се определи при полимеризирането, като се използват например термодвойки, разположени във или върху стените на ре50 актора. След това дюзата/те се разполага така, че да се осигури подаване на течност в участъка от слоя, в който възвърнатият газов поток до голяма степен е достигнал темпера5 турата на газовия рециркулиращ поток, когато се изтегля от реактор.
Важно е температурата в кипящия слой да се поддържа по-ниска от температурата на синтероване на полиолефина, от който се със10 той слоят.
Газът от сепаратора се подава за рециркулиране в слоя обикновено в дъното на реактора. Когато се използва флуидизационна решетка, рециркулиращият газ обикновено 15 се подава в участъка под решетката и решетката спомага за равномерното разпределяне на газа за флуидизиране на слоя. Предпочита се да се използва флуидизационна решетка.
Методът съгласно изобретението се про20 вежда при скорост на газа през кипящ слой, по-голяма или равна на необходимата за бълбукане на слоя. Минималната скорост на газа обикновено е 6-12 cm/s, но методът съгласно изобретението за предпочитане се прилага при 25 скорост на газа от 30 до 100 и най-вече от 50 до 70 cm/s.
По желание през дюзата/те заедно със сепарирания течен поток в слоя могат да се въведат течни или течноразтворими прибавки, 30 например активатори, кокатализатори и други подобни.
В случай, когато методът съгласно изобретението се прилага за получаване на етиленов хомо- и кополимери, в сепарирания газов 35 поток преди неговото повторно въвеждане в слоя (например под флуидизационната решетка, ако такава се използва) се въвежда например пресен етилен за компенсиране на изразходвания по време на полимеризацията ети40 лен.
Сепарираният поток може да се подложи на допълнително охлаждане (например като се използва хладилна техника), преди да се подаде в кипящия слой пред дюзата/те. Пре45 димството на този специален аспект на изобретението е, че при охлаждане на течността преди подаване в кипящия слой през дюзата/ те се намалява склонността на катализатора или преполимера, които евентуално се съдържат в течния поток, да предизвикат полимеризиране преди въвеждане в слоя.

Claims (17)

1. Метод за пулверизиране на флуид в кипящ слой на олефинов мономер, избран между а) етилен, б) пропилен, в) смеси на етилен и пропилен, и г) един или повече други аолефини, смесени са), б) или в), в реактор с кипящ слой чрез непрекъснато рециркулиране на газообразен поток, съдържащ поне известна част етилен и/или пропилен, през кипящ слой в реактора в присъствието на катализатор на полимеризацията при условия за протичане на взаимодействие, поне част от посочения газообразен поток, изтеглен от реактора, се охлажда до температура на кондензиране на течност, сепарира се поне част от кондензиралата от газообразния поток течност и поне част от сепарираната течност се въвежда директно в кипящия слой чрез нагнетяване на течността, подаване на нагнетената течност през входящия отвор за течност на една дюза и освобождаване на течността в кипящия слой през един изходящ отвор на дюзата, характеризиращ се с това, че течността се пулверизира с механично приспособление (6), разположено в изходящия отвор (2) и пулверизираният спрей се образува в зона (5) за образуване на спрей на изходящия отвор (2).
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че зоната (5) за образуване на спрей на изходящия отвор (2) се намира в дюзата (1).
3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че зоната (5) за образуване на спрей се определя от една стена, която е интегрална част от дюзата (1) или която се издава от дюзата, или която е прикрепена в пространствена връзка с дюзата (1).
4. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че стената включва тръба или плоча.
5. Метод съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че дюзата (1) е разположена в кипящия слой и има 2 до 4 изходящи отвора (2).
6. Метод съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че изходящият товар (2) е прорез с елипсовидна форма.
7. Метод съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че реакторът с кипящ слой е снабден с мно жество дюзи (1).
8. Метод съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че дюзата има редици от изходящи отвори (2), разположени в серии по периферията на дюзата.
9. Метод съгласно претенция 8, характеризиращ се с това, че групите изходящи отвори са разположени в голям брой редове по периферията на дюзата.
10. Метод съгласно претенции 8 и 9, характеризиращ се с това, че всяка група изходящи отвори е свързана независимо със захранване с нагнетена течност.
11. Метод съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че пулверизираната течност се впръсква в слоя в общо хоризонтална посока.
12. Метод съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че дюзата има дебит на течността от 9,5 до 70 т3 течност/s/m2 от напречното сечение на изходящия отвор, в който дебитът на протичащата през дюзата течност се дефинира като обемен дебит на потока течност (ш3/s) за единица напречно сечение (т2).
13. Метод съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че малко количество газ се въвежда в течността, преди течността да премине през механичното приспособление (6).
14. Метод съгласно претенция 13, характеризиращ се с това, че количеството газ е от 0,5 до 10% тегл. спрямо пълното тегло на газа и течността, преминаващи през дюзата.
15. Метод съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че катализаторът е активиран преходен метал на основата на металоценен катализатор.
16. Метод съгласно която и да е от предходните претенции, включващ нагнетяване на течността ,подаване на нагнетената течност във входящия отвор (2) за течност на една дюза и освобождаване на течността в кипящия слой през един изходящ отвор на дюзата, характеризиращ се с това, че течността се пулверизира с механично приспособление (6), разположено в изходящия отвор (2), и се образува пулверизиран спрей в зоната (5) за образуване на спрей на изходящия отвор (2).
17. Дюза за осъществяване на метода съгласно претенция 1, съдържаща входящ от13 вор за нагнетена течност и изходящ отвор за течност, характеризираща се с това, че е снабдена с механично приспособление (6) в изходящият отвор (2) за течност за пулверизиране на течността и изходящия отвор за течност е снабден със зона (5) за образуване на спрей.
BG103431A 1996-10-31 1999-05-26 Метод за пулверизиране на флуид в кипящ слой и дюза за осъществяването му BG64078B1 (bg)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9622715.2A GB9622715D0 (en) 1996-10-31 1996-10-31 Nozzle
PCT/GB1997/002931 WO1998018548A1 (en) 1996-10-31 1997-10-22 Nozzle for atomizing a fluid in a fluidised bed

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG103431A BG103431A (bg) 2000-01-31
BG64078B1 true BG64078B1 (bg) 2003-12-31

Family

ID=10802254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG103431A BG64078B1 (bg) 1996-10-31 1999-05-26 Метод за пулверизиране на флуид в кипящ слой и дюза за осъществяването му

Country Status (30)

Country Link
US (1) US6214943B1 (bg)
EP (1) EP0938372B1 (bg)
JP (1) JP2001503318A (bg)
KR (1) KR100466302B1 (bg)
CN (1) CN1115193C (bg)
AR (1) AR010258A1 (bg)
AT (1) ATE222799T1 (bg)
AU (1) AU715615B2 (bg)
BG (1) BG64078B1 (bg)
BR (1) BR9712612A (bg)
CA (1) CA2270049C (bg)
DE (1) DE69715027T2 (bg)
DZ (1) DZ2342A1 (bg)
EA (1) EA002084B1 (bg)
EG (1) EG21518A (bg)
ES (1) ES2183143T3 (bg)
GB (1) GB9622715D0 (bg)
HU (1) HU224477B1 (bg)
ID (1) ID21359A (bg)
MY (1) MY122144A (bg)
NO (1) NO992078L (bg)
NZ (1) NZ335267A (bg)
PL (1) PL189074B1 (bg)
PT (1) PT938372E (bg)
SK (1) SK283622B6 (bg)
TR (1) TR199900937T2 (bg)
TW (1) TW413684B (bg)
UA (1) UA51743C2 (bg)
WO (1) WO1998018548A1 (bg)
ZA (1) ZA979619B (bg)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6306981B1 (en) 1999-04-02 2001-10-23 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Gas phase polymerization process
FR2792852B1 (fr) * 1999-04-30 2002-03-29 Bp Chemicals Snc Buse a ressort avec orifices
FR2792853B1 (fr) * 1999-04-30 2001-07-06 Bp Chemicals Snc Buse a ressort avec fente de 360 degres, pour l'injection de liquide dans un reacteur a lit fluidise
DE10052606A1 (de) * 2000-10-24 2002-08-08 Xcellsis Gmbh Vorrichtung zur Rückführung kondensierter Flüssigkeit in einen Gasstrom
JP5166662B2 (ja) * 2001-09-27 2013-03-21 出光興産株式会社 α−オレフィン低重合体の製造方法
EP3467077A1 (en) * 2006-10-03 2019-04-10 Univation Technologies, LLC System for olefin polymerization
JP2010520356A (ja) * 2007-03-06 2010-06-10 ユニベーション・テクノロジーズ・エルエルシー 重合のための方法及び装置
AP3350A (en) * 2008-04-04 2015-07-31 Neos Internat Llc System and method of water treatment
WO2010077606A1 (en) * 2008-12-08 2010-07-08 Rensselaer Polytechnic Institute Redox-initiated cationic polymerization using vapor-state reducing agents
US8921627B2 (en) * 2008-12-12 2014-12-30 Uop Llc Production of diesel fuel from biorenewable feedstocks using non-flashing quench liquid
EP2441512A1 (en) * 2010-10-14 2012-04-18 Linde Aktiengesellschaft Injector
US8900443B2 (en) 2011-04-07 2014-12-02 Uop Llc Method for multi-staged hydroprocessing using quench liquid
US20150297924A1 (en) * 2011-10-14 2015-10-22 Utc Fire & Security Corporation Sprinkler system including a mixing device upstream of a sprinkler
EP2880063B1 (en) * 2012-07-31 2016-08-31 Univation Technologies, LLC Use of a olefin polymerisation process
KR101534149B1 (ko) 2013-11-29 2015-07-03 롯데케미칼 주식회사 폴리올레핀의 정제 방법
CN103980084B (zh) * 2014-06-03 2016-03-09 上海华畅环保设备发展有限公司 乙叉降冰片烯的连续异构合成方法及装置
CN106422984B (zh) * 2015-08-07 2019-01-18 中国石油天然气股份有限公司 液体进料雾化装置、气相流化床反应器及聚烯烃生产装置
CN105646758B (zh) * 2016-03-25 2017-12-26 浙江大学 一种制备聚合物的方法
CN107063907A (zh) * 2017-03-31 2017-08-18 浙江理工大学 一种用于测量固液两相磨损的试验装置
US11534780B2 (en) 2017-11-14 2022-12-27 General Electric Company Spray nozzle device for delivering a restorative coating through a hole in a case of a turbine engine
US11161128B2 (en) 2017-11-14 2021-11-02 General Electric Company Spray nozzle device for delivering a restorative coating through a hole in a case of a turbine engine
US10710109B2 (en) * 2017-11-14 2020-07-14 General Electric Company Spray nozzle device for delivering a restorative coating through a hole in a case of a turbine engine
CN108948248B (zh) * 2018-06-26 2020-12-01 中国石油天然气股份有限公司 一种气相法生产聚烯烃弹性体的方法、装置及聚烯烃弹性体的应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3628734A (en) * 1970-03-11 1971-12-21 Georgia Pacific Corp Nozzle for dispersing viscous fluids
US4238453A (en) * 1978-12-04 1980-12-09 National Distillers And Chemical Corporation Catalyst spray nozzle
CA1241525A (en) * 1984-08-24 1988-09-06 Larry L. Simpson Fluidized bed polymerization reactors
ZA943399B (en) * 1993-05-20 1995-11-17 Bp Chem Int Ltd Polymerisation process
GB9524038D0 (en) * 1995-11-23 1996-01-24 Bp Chem Int Ltd Nozzle

Also Published As

Publication number Publication date
PT938372E (pt) 2002-12-31
WO1998018548A1 (en) 1998-05-07
TW413684B (en) 2000-12-01
EA199900386A1 (ru) 1999-12-29
ES2183143T3 (es) 2003-03-16
MY122144A (en) 2006-03-31
GB9622715D0 (en) 1997-01-08
NZ335267A (en) 2000-10-27
TR199900937T2 (xx) 1999-08-23
CN1115193C (zh) 2003-07-23
BR9712612A (pt) 1999-10-26
CA2270049C (en) 2006-07-25
BG103431A (bg) 2000-01-31
HUP9904298A3 (en) 2000-05-29
EP0938372B1 (en) 2002-08-28
PL333020A1 (en) 1999-11-08
ZA979619B (en) 1998-05-21
UA51743C2 (uk) 2002-12-16
SK53799A3 (en) 2000-02-14
CA2270049A1 (en) 1998-05-07
ID21359A (id) 1999-05-27
HUP9904298A2 (hu) 2000-04-28
EG21518A (en) 2001-11-28
DE69715027D1 (de) 2002-10-02
HU224477B1 (hu) 2005-09-28
NO992078L (no) 1999-06-30
SK283622B6 (sk) 2003-10-07
CN1242716A (zh) 2000-01-26
AR010258A1 (es) 2000-06-07
JP2001503318A (ja) 2001-03-13
DE69715027T2 (de) 2002-12-19
AU4717397A (en) 1998-05-22
PL189074B1 (pl) 2005-06-30
EA002084B1 (ru) 2001-12-24
KR100466302B1 (ko) 2005-01-13
US6214943B1 (en) 2001-04-10
AU715615B2 (en) 2000-02-03
DZ2342A1 (fr) 2004-06-20
NO992078D0 (no) 1999-04-29
KR20000052958A (ko) 2000-08-25
EP0938372A1 (en) 1999-09-01
ATE222799T1 (de) 2002-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BG64078B1 (bg) Метод за пулверизиране на флуид в кипящ слой и дюза за осъществяването му
US5733510A (en) Fluidized bed polymerization reactor
AU706078B2 (en) Atomiser nozzle
US5898053A (en) Polymerisation process
AU731412B2 (en) Polymerisation process
US6001938A (en) Polymerization process
EP0825204A1 (en) Polymerisation process
EP0824114A1 (en) Polymerisation process
MXPA99003953A (en) Nozzle for atomizing a fluid in a fluidised bed
AU694924C (en) Polymerisation process
CZ152299A3 (cs) Způsob rozstřikování kapaliny ve fluidním loži v procesu polymerace olefinů v plynné fázi a tryska k provádění způsobu
AU701999B2 (en) Polymerisation process