CN103998120A - 连续进料计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于分配粒状材料的装置(200)，其包括：至少两个旋转阀(100，100')，各自具有设置有用于粒状材料的入口(12，12')和出口(14，14')的定子(10，10')、以及将入口(12，12')和出口(14，14')隔绝的位于定子(10，10')中的转子(20，20')，每一个转子设置有至少一个用于当转子(20，20')围绕其中心轴(A-A')转动时接收和分配粒状材料的腔(22，22')；其中将转子(20，20')设定为同步地旋转；其中至少两个转子(20，20')的腔(22，22’)设定为不同步地分配粒状材料，并且其中设定装置(200)的转子(20，20’)，使得粒状材料的组合流是基本上连续的。本发明还涉及用于分配粒状材料的方法。

Description

连续进料计量装置

技术领域

本发明涉及用于连续分配受控量的干燥或淤浆化的粒状(particulated)材料的输送系统。本发明特别涉及用于将催化剂引入聚合反应器中的催化剂输送手段。

背景技术

许多制造工艺依赖于以受控的方式分配粒状材料用于下游应用。工艺对于引入的粒状材料的量可为敏感的，因此，控制其流动与使流速的任何变化最小化是重要的。特别地，反应例如聚合对于引入的催化剂的量敏感。因为反应器中无法预料的或不受控制的催化剂注入可导致超过反应器冷却能力的反应，因此控制催化剂向反应器的流动是重要的。

典型地，采用计量系统来分配粒状材料，其利用基于旋转系统的进料器，例如定量粉末进料器。旋转系统通常包括，典型地具有径向安装的多个叶片的旋转阀、或者具有腔的旋转圆筒。

当待进料的干燥或淤浆化的粒状固体具有低的流动性、为粘性的或粘滞的时候，可发生粉末对进料器的粘附。这导致设备的机械磨损和催化剂的不稳定进料，最终导致不稳定的反应器操作。

此外，这样的系统不连续地将固定量的粒状材料输送至反应器；换而言之，在流动速率方面存在规律变化。这可对下游应用有影响。例如，工业中公知的是，将催化剂不连续地进料至聚合反应器意味着难以保持恒定的反应条件和稳定的操作。

例如，US5,738,249公开了容纳在具有圆周表面的壳中的转子，其在气密状态下在该壳的内表面上滑动；该壳设置有位于该转子上方的粉末进料部分和位于该转子下方的粉末下落部分。在该转子的滑动表面中形成至少一个量测量用凹入部分。根据该转子的旋转，该量测量用凹入部分与该粉末进料部分连通，使得粉末从该粉末进料部分进料到该量测量用凹入部分中。当进行旋转时，该量测量用凹入部分与该粉末下落部分连通，使得粉末从该量测量用凹入部分通过该粉末下落部分落入布置在其下面的高压部分中。US5,738,249在图7中描述了，可以沿转子(22)的轴向方向提供至少两排的量测量用凹入部分，可以提供多个粉末进料部分(27)和进料孔(25)来与所述量测量用凹入部分连通，并且还可以提供多个下落孔。如US5,738,249的图7中所示，下落孔29可组合成通向单个Y形粉末下落部分(30)，或者替代地，可以相互绞绕(twist)的方式提供和布置多个粉末下落部分(30)以将其连接至单个进料管(19)(未示出)。如US5,738,249的图7中所示，转子腔相互对准(align)，从而同步地分配粉末。因为所述相互绞绕的粉末下落部分仅仅将来自下落孔的粉末传送至单个进料管，在US5,738,249中在来自转子的流动的同步性方面没有变化，即流动被中断。

本发明提供有效降低不稳定操作的手段。

本发明提供解决这两个问题同时保持精确的定量给料(dosing)的手段。本发明的目标是，提供其中确保粒状材料的基本上连续和稳定的流动的用于分配粒状材料的系统。

发明内容

本发明涉及用于分配粒状材料的装置(200)，其包括：

-至少两个旋转阀(100，100')，各自具有设置有用于粒状材料的入口(12，12’)和出口(14，14’)的定子(10，10')、以及将入口(12，12')与出口(14，14')隔绝的位于定子(10，10')中的转子(20，20')，每一个转子设置有至少一个用于在转子(20，20')围绕其中心轴(A-A')转动时接收和分配粒状材料的腔(22，22')；

-其中所述转子(20，20’)设定为同步地旋转，

-其中将至少两个转子(20，20')的腔(22，22’)设定为不同步地分配粒状材料，并且

-其中设定所述装置(200)的转子(20，20’)，使得粒状材料的组合流是基本上连续的。

使用较少、较大的腔容许大的粒状材料的有效捕获和排出。可降低旋转速率而不影响粒状材料的流动，从而减少磨损。粒状材料的连续且优选恒定的流动保持对于各种下游应用特别是对于其中粒状材料为催化剂的反应而言稳定的反应条件。

所述至少两个转子(20，20’)的第一转子(20)优选地围绕其中心轴(Α-Α’)相对于所述至少两个转子的第二转子(20')对准(定位，align)，使得第一转子(20)的腔(22，22a，22b，22b)是与该对的第二转子(20')的腔(22'，22'a，22'b)之间的圆周空间(23')对准的。

如上所述的装置(200)可具有任意数量的旋转阀(100，100')，其中每一个阀(100，100’)的转子(20，20’)设置有围绕转子圆周均匀地或不均匀地分布的任意数量的腔(22，22')。

如上所述的装置(200)可具有数量为n的旋转阀(100，100')，其中每一个阀(100，100’)的转子(20，20’)设置有围绕转子圆周均匀地分布的相同数量的腔(22，22')(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、或更多)，其中使每一个转子在旋转上与相邻的转子偏差(360/腔的数量)/n的角度。

如上所述的装置(200)可具有两个旋转阀(100，100')，其中每一个阀(100，100’)的转子(20，20’)设置有围绕转子圆周均匀地分布的相同数量的腔(22，22')(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、或更多)，其中使转子在旋转上偏差(360/腔的数量)/2的角度。

上述装置(200)的所述至少两个转子(20，20’)的每一个优选具有相同的腔布置。

如上所述的装置(200)优选具有两个旋转阀(100，100')，其中每一个阀(100，100’)的转子(20，20’)设置有围绕转子圆周均匀地分布的4个腔(22，22')。

上述装置(200)的转子(20，20’)优选地处于围绕它们各自中心轴(Α-Α')的45度的固定的旋转偏差。

上述装置(200)的每一个入口(12，12')优选地设定为用于连接至存储槽(存储罐，hold tank)(50)的出口(54，54’)。

上述装置(200)的入口(12，12’)和出口(14，14’)优选地是相对于转子(20，20’)的(旋转)中心沿着直径方向(diametrically)相反的，并且布置在竖直的(vertical)且垂直于转子的中心轴(Α-Α’)的轴上，使得通过在粒状材料上施加的重力来提供腔的填充和排空。

上述装置(200)的转子(20，20’)的中心轴(Α-Α')优选地处于共轴对准。

上述装置(200)的转子(20，20’)优选至少部分地由金属或金属合金形成。

上述装置(200)的转子(20，20’)优选至少部分地包括，腔(22，22')设置于其上的圆柱形、圆头形(rounded)或截头圆锥形区域。

如上所述的装置(200)优选进一步包括围绕每一个转子(20，20’)的圆周设置的一对密封环(28，28a，28b)，其位于其上设置有腔(22，22a，22b，22c)孔的圆周区域的侧面(两侧)。

上述装置(200)的转子的密封环(28，28a，28b)优选由如下中的任意物质形成：聚酰胺、聚缩醛、聚酯、高密度聚乙烯、聚四氟乙烯或芳族聚酮。

上述装置(200)的每个转子(20，20’)的腔(22，22')优选为至少部分地球形的或至少部分地卵形的。

本发明还涉及用于分配粒状材料的方法，包括下列步骤：

-提供具有至少两个旋转阀(100，100')的装置(200)，每一个旋转阀具有设置有用于粒状材料的入口(12，12’)和出口(14，14’)的定子(10，10')、以及将入口(12，12’)与出口(14，14’)隔绝的位于定子(10，10’)中的转子(20，20’)，每一个转子设置有至少一个用于在转子(20，20')围绕其中心轴(A-A')转动时接收和分配粒状材料的腔(22，22’)，

-同步地转动转子(20，20’)，

-从至少两个转子(20，20')的腔(22，22')不同步地分配粒状材料，使得来自该装置的粒状材料的组合流是基本上连续的。

上述方法的装置优选如上定义。

现在将进一步描述本发明。在下列段落中，对本发明的不同方面进行更详细的定义。除非有明确相反的指示，如此定义的每个方面可以与任何其它一个方面或多个方面组合。特别是，指示为优选或有利的任何特征可以与指示为优选或有利的任何其它一个特征或多个特征组合。该描述仅通过示例的方式给出且不限制本发明。附图标记涉及所附附图。

附图说明

图1为本文所述装置的沿纵向、竖直平面的局部横截面，其以透视图描述了转子，其中该转子为至少部分地圆锥形的。

图2为本文所述装置的沿纵向、竖直平面的局部横截面，其以透视图描述了转子，其中该转子为圆锥形的。

图3为本文所述装置的沿纵向、竖直平面的局部横截面，其以透视图描述了转子，其中该转子为部分地圆锥形的且每一个圆锥体的底部以圆柱形方式向外延伸。

图4为本文所述装置的沿纵向、竖直平面的局部横截面，其以透视图描述了转子，其中该转子为圆柱形的。

图5显示了连接至具有两个出口的存储槽的图2的装置。

图5A显示了连接至具有被使用分流器管线(splitter line)分流成两个的单个出口的存储槽的图2的装置。

图6描述了从定子外壳移出的本文所述圆柱形转子的透视图。

图7描述了共轴连接的本发明两个圆柱形转子的透视图。

图8显示了用于描述两个转子之间的旋转偏差的标注。图6中最接近视线的转子用较小的轮廓描述，更远离视线且在第一转子后面的转子用较大的轮廓描述。偏差角β是作为较小和较大的轮廓之间的旋转而显示的。

图9为转子的沿中心轴(Α-Α')轴的视图，示出来了圆周表面弧度δ和γ。

图10描述了圆锥形转子的透视图，并显示倾角ε。

具体实施方式

在描述本发明的装置之前，应当理解的是，本发明不限于所描述的特定装置和其用途，因为这样的装置和用途当然可变化。

如本文所用的，单数形式“(某)一个(一种)(a，an)”，和“所述(该)”包含单数和复数指示物两者，除非上下文另有明确规定。

如本文所用的术语“包括”是与“包含”或“含(有)”同义的，并且是非遍举的或开放式的，且不排除另外的、非列举的成员、要素或方法步骤。术语“包括”也涵盖术语“由...构成”。

通过端点进行的数值范围的列举包含在相应范围内所囊括的所有数和小部分、以及所列举的端点。

除非另有定义，在公开本发明时所使用的所有术语，包含技术和科学术语，具有如本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意义。作为进一步的指引，对说明书中所使用的术语的定义是为了更好地理解本发明的教导而包含的。

在本发明的下列详细描述中，参考了附图，附图形成本发明的一部分并且其中通过图示所显示的仅是其中本发明可实施的特定情形。应当理解的是，在不背离本发明范围的情况下可以使用其它方面并且可进行结构或逻辑的变化。因此，下面的详细说明不应在限制性意义上考虑，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

本发明提供用于连续分配粒状材料的装置，该装置具有两个或更多个旋转计量阀，每一个阀设置有转子，所述转子具有多个离散的在圆周上布置的腔-定量给料腔-用于在该转子围绕其中心轴转动时接收和分配粒状材料。转子的同步旋转、腔的布置、以及转子相对于彼此的对准将粒状材料对于每一个转子不同步地分配，并且在一圈旋转内组合流是基本上连续的。使用较少、较大的腔容许粒状材料的有效捕获和排出。可降低旋转速率而不影响粒状材料的流动，从而减少磨损。粒状材料的连续流动保持了对于下游加工而言稳定的条件。

参考图1，本发明提供用于分配粒状材料的装置200，该装置包括：

-至少两个旋转阀100，100'，各自具有设置有用于粒状材料的入口12，12'和出口14，14'的定子10，10'、以及位于定子10，10'中、将入口12，12'与出口14，14'隔绝的转子20，20’，每一个转子设置有至少一个用于在转子20，20'围绕其中心轴A-A'或旋转轴转动时通过入口12，12'接收粒状材料且通过出口14，14'分配粒状材料的腔22，22'，并且其中转子20，20'设定为同步地旋转。

每一个转子20，20'的腔22，22'设定为不同步地分配粒状材料。在这点上，至少两个转子20，20'可为围绕它们各自的中心轴A-A'有偏差的，使得各自的腔22，22'不同步地分配粒状材料。进一步将它们设定为提供基本上连续的来自转子20，20'的粒状材料的组合流。定子出口14，14'排料至反应器(未示出)中。在图1中，设置两个阀100，100'，并且转子20，20'通过连接轴30连接。转子20，20'至少部分地具有截头圆锥形区域；较小的(截头)圆锥形末端指向彼此。部分地显示装置200的纵向外端；将理解，转子20，20'可任选地在纵向上向外延伸，且可被装入各自的定子10，10'中。图1中的转子20，20'具有截头圆锥形形状；理解，可以采用具有圆形的横断面的其它合适的形状，例如圆柱形的、卵形的、球形的。

图2显示了图1的两个阀100，100'的布置，其中转子20，20'具有截头圆锥形形状，且被装入各自的定子10，10'中。

图3显示了图1的两个阀100，100'的布置，其中转子20，20'从各自的截头圆锥形区域的底部以圆柱形方式纵向向外延伸，且被装入各自的定子10，10’中。

图4与图2的两个阀100，100'的布置相似，除了转子20，20'具有圆柱形形状之外。

粒状材料指的是粉末状的、经造粒的(颗粒状的，granulated)、薄片状的、经研磨的或其它形式的具有流动性的粒状固体。粒状材料可以干燥状态或以淤浆(例如，稀释在油中的淤浆)提供。粒状材料可为下游(后续)加工应用所需要的以稳定和可控的供给形式的任意粒状材料。该粒状材料可为催化剂。本发明对于将催化剂输送至用于气相或液相聚合的聚合反应器尤其有用，然而，其不必局限于此。使用该装置使得可靠且连续地分配确定量的粒状材料是可能的。

可将定子的每一个入口流体地连接至重力进料的存储槽的出口，其中，粒状材料在分配之前储存在该存储槽中。存储槽具有：用于填充的在顶部的开口，和朝着其中粒状材料离开的底部的或者在该底部处的一个或更多个槽出口。可存在单个存储槽，其中设置多个出口用于各个定子入口。替代地，可存在多个存储槽，其各自设置有单个出口用于各个定子入口。存储槽的出口可连接至单个定子入口。替代地，存储槽的出口可连接至多于一个(例如2、3、4、5、6或更多个)的定子入口；这可使用分流器管线来实现，所述分流器管线具有用于连接至(一个或多个)存储槽的一个或多个出口的一个或多个分流器入口，以及用于连接至两个或更多个定子入口的两个或更多个分流器出口。在分流器管线内，分流器管线出口与分流器管线入口进行流体连接。当采用分流器管线时，分流器管线入口的数量少于分流器管线出口的数量。以这种方式，有限数量的槽出口可服务更多数量的定子入口，更特别地，单个槽出口可服务多个定子入口。优选地，该分流器管线包括具有一个分流器管线入口和两个分流器管线出口的分叉管。使该存储槽适于提供粒状材料的流动性。为此，槽的底部可具有斜壁以使粒状材料朝着每个出口成为漏斗。当粒状材料为干燥粉末时，槽的底部可设置有一个或多个用于将加压气体脉冲分配到槽中以增加流动性或以将任何附聚物破碎的气体端口。采用的气体可为任何惰性气体，例如氮气。

在图5中，单个存储槽50操作地连接至如图1中所示的本发明的装置200。第一槽出口54流体地连接至第一定子入口12，且第二槽出口54'流体地连接至第二定子入口12'。如所示的槽具有开放的填充用末端52，然而，其可同样地被覆盖和/或密封。下壁56，56'以朝向每个槽出口54，54'的角度α倾斜，以促进排出。槽上部的直壁与槽下部的斜壁之间的角度α优选少于或等于5度、10度、15度、20度、25度、30度、或位于在上述值的任何两个之间的范围内的值。定位成靠近每个槽出口54，54'的气体入口端口58，58'供应氮气脉冲用于搅拌。活塞阀62，62'容许完全地将存储槽快速排空；这是在例如当通过一组出口端口60，60'计划粒状材料的转换时被利用的。阀64，64'控制朝向出口54，54'的粒状材料的通道；优选地，它们是双稳阀，即它们是打开或关闭的。这样的双稳构造容许将进料系统与存储槽隔离，例如在维护的情况下。该装置的转子20，20'通过连接轴30连接，且传动轴40连接至一个转子20'。传动轴连接至齿轮箱42，齿轮箱42本身又通过马达44驱动。转子20，20'具有截头圆锥形形状；理解，可以采用具有圆形的横断面的其它合适的形状。

图5A与图5相似，除了将存储槽50和装置200使用分流器管线70连接之外。存储槽50设置有一个流体地连接至分流器管线70的出口54，分流器管线70具有一个入口72，该一个入口72分流成多个(即两个)用于流体地连接至定子入口12，12'的出口。更特别地，存储槽50的出口54连接至分流器管线入口72，且定子入口12，12'的每一个连接至分流器管线出口74，74'。该分流器管线包括分叉管。以这种方式，单个出口服务多个定子入口。

每个定子为用于转子的静止外壳，其提供了其中安装转子且转子在其中旋转的底座(场所，seat)。定子包括设定为与存储槽的出口流体地连接的定子入口。定子还包括用于排出粒状材料的定子出口。定子入口和出口优选为圆形端口。它们可直径相等。用于粒状材料的定子入口和出口优选分别地位于定子的顶部和底部。优选地，它们是相对于转子的中心沿着直径方向相反的，且布置在竖直的且垂直于转子的旋转轴的轴上，使得通过施加在自由流动的粒状材料上的重力来提供腔的填充和排空。定子的入口和出口可为基本上矩形的或圆形的，并且尺寸相等。定子可设置有在出口附近导向的一个或多个气体出口端口，以冲洗从腔中排出的粒状材料。该端口可将惰性气体(例如氮气)作为短的加压脉冲分配。有至少两个定子(例如2、3、4、5或更多个)，优选的定子数量为两个。取决于转子的构造，定子可分开提供或作为单个外壳提供。当转子通过长轴连接时，可必要的是，定子是离散的、分开的元件。替代地，当转子由单个圆柱形部件制造时，定子可连接以形成单个、连续的外壳。

在图2-4中，两个定子10，10'沿中心轴(Α-Α')肩并肩地连接，以形成容纳共轴连接的两个转子20，20'的单个连续外壳。每个定子10，10'设置有用于粒状材料的定子入口12，12'和定子出口14，14'，且具有用于转子20，20'的底座(seating)。每个定子出口14、14'设置有连接至进料管线18，18'的气体入口端口16，16'，以冲洗来自腔22，22'的排出的粒状材料。

每一个转子位于相应的定子中。它将定子入口与定子出口隔绝。每一个转子具有中心轴(Α-Α')，其与转子的旋转轴共轴。优选地，中心轴为水平的。隔绝指的是转子充当防止粒状材料从定子入口自由流动到定子出口的屏障。有至少两个转子(例如2、3、4、5或更多个)，优选的转子数量为两个。该转子优选为至少部分地、优选全部地由提供耐用性和坚固性的金属或金属合金例如不锈钢形成。优选地所述两个或更多个转子处于共轴对准。优选地它们为刚性连接的，例如，通过轴、通过相邻刚性连接、或由于由单个圆柱形元件制造而刚性连接。刚性连接容许转子的同步旋转，即它们以相同的速度一致地旋转。转子由扭矩源如电动或涡轮马达、直接地或经由齿轮箱驱动。

可以采用具有圆形的横断面的任何合适形状的转子。转子可至少部分地包括，腔设置于其上的圆柱形、圆头形(截头-球形)或截头-圆锥形区域。截头圆锥形区域指的是其中圆锥体的顶点(尖端，point)被截掉的圆锥体形状。截头部分优选为平面的且平行于圆锥体的底部。优选地，所有的转子具有相同的形状和尺寸。

在所述区域为截头-圆锥形时，如例如在图10中所示的，当转子的中心轴为水平时，圆锥体20"可偏离水平而倾斜。倾角ε为该圆锥体相比于与该圆锥体的中心轴平行的轴的斜度，如图10中所示。ε可具有位于在下列值的任何两个之间的范围中的以度计的值：9、10、11、12、13、14、或15。在该区域为截头-圆锥形时，每一个转子可以相同方向定向，即该圆锥体的较小端指向相同的方向。替代地，两个或更多个转子可以不同方向定向，即该圆锥体的较小端远离或朝向彼此地指向。优选地，圆锥体的小端指向彼此。

在图1中，两个转子20，20'各自包括截头圆锥形区域。在图2中，两个转子20，20'各自包括截头圆锥形区域和邻接该圆锥体的底部的圆柱形区域。在图3中，两个转子20，20'各自具有截头圆锥形形状。在图1至3中，转子20，20'的较小端指向彼此，并且共轴连接。在图4中，两个转子20，20'各自具有圆柱形形状，且共轴连接。在图6中，圆柱形转子20是在没有定子的情况下显示的，且包括四个腔20，可见其中的三个20a、20b、20c。

每一个转子设置有至少一个用于在转子围绕其中心轴转动时接收和分配粒状材料的腔。腔为设置在转子主体中的限定容积的空穴，其具有在圆柱形转子表面上的孔。当腔在其旋转循环(周期)的顶部时，腔孔与定子入口对准。在这个位置，粒状材料从槽流动并且进入到腔中。当腔旋转而远离定子入口时，其通过定子外壳而被封闭且过量的粒状材料被从腔表面移除。在旋转循环的底部处或者朝向旋转循环的底部时，腔的孔与定子出口对准。在这个位置，粒状材料通过出口排出并且进入反应器中。计量阀、以及装载和排出循环是本领域公知的。

虽然每个转子优选有四个腔，但是本发明不必局限于此，且设想其它数目(每个转子例如1、2、3、5、6、7、8或更多个腔)。该数目可取决于例如粒状材料的尺寸(流动性)、所需的流速、和导致最小磨损和粒状材料磨耗(attrition)的转子最大旋转速度的因素。

如果转子包括多于一个腔，它们优选围绕转子的圆周均匀地分布，并优选布置在横穿转子中心轴的同一平面内。定子入口和出口也排列在该相同的平面内。

腔优选在旋转阀的转子中在圆周上以如下方式隔开：在转子旋转期间的任何时刻，旋转阀的定子入口和定子出口可各自安置成仅与单个腔连通。这种情况下，优选的是，在当一个腔安置成与定子入口连通时的时刻，相同转子的另一个腔与定子出口连通。

不论转子的数量和每个转子的腔的数量为多少，本领域技术人员清楚，该腔围绕每一个转子的圆周以如下方式间隔开：确保粒状材料向定子出口的连续且优选恒定的流动。

腔可具有在转子表面处的基本上圆形或矩形的孔，其通向腔空隙。孔的尺寸小于或优选等于定子出口的尺寸。腔的容积取决于应用，且腔容积、转子速度等的确定完全在技术人员的能力范围内。

腔的形状可为圆锥形的、圆柱形的、球形的、卵形的、截头球形的(例如半球形的)、截头卵形体(例如半卵形的)或截头圆锥体。优选地，所述形状为半球形的或半卵形的。

当转子包括截头圆锥形区域(例如图1至3)时，转子20，20'的密封效果可得到增强。定子10，10'底座具有倒置(reciprocating)的圆锥形形状，因此，在从截头圆锥形区域的底部至小端的方向上施加至转子20，20'纵向末端的线性力将减少转子20，20'和定子10，10'之间的工作间隙。因此，通过施加一定的力，转子20，20'可持续地且在转子20，20'的寿命内最优地位于定子10，10'中。可采用弹簧来施加该力。

通过提供一个或更多密封环，可增强转子的密封效果。可围绕每一个转子的圆周设置一对密封环，其位于其中设置有腔孔的圆周区域的两侧。替代地，或另外，可围绕每个腔的孔设置密封环。密封环可由具有所需耐用性和摩擦减少品质的任何材料所制成。合适的材料包括聚酰胺(ERTALON)、聚缩醛(ERTACEL)、聚酯(ERTALYTE)、高密度聚乙烯(CESTILITE)、聚四氟乙烯(FLUOROSINT)和芳族聚酮(KETRON)。在图6中，提供围绕转子20圆周设置、位于其中设置有腔22、22a、22b、22c的圆周区域两侧的密封环28对28a、28b。当转子具有圆柱形形状时，优选应用密封环。

将转子设定为同步地旋转，即以相同的速率一致地旋转。至少两个转子相对于彼此对准，使得各个腔不同步地(在不同的时刻)分配粒状材料，且来自转子组合的粒状材料的流动为基本上连续的。所谓不同步地，指的是在两个转子之间，分配期的开始、持续和结束中的一个或多个是不同的。优选地，转子交替地(两个转子)、衔接着地(多于两个转子)或以任何模式(多于两个转子)分配，在沿所述两个或更多个转子的中心轴在空间上分隔开的情况下，净效果是基本上连续的流动。为了用两个转子实现连续流动，一个转子的腔可相对于彼此处于固定的旋转偏差，以在其中另一转子的腔已经停止分配的时期内进行分配。

根据一个实施方式，设置数量n的旋转阀100，100'(例如2、3、4、5、6、7、8或更多个)，其中每一个阀(100，100’)的转子(20，20’)设置有围绕转子圆周均匀分布的相同数量的腔(22，22')(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、或更多个)，其中每一个转子在旋转上与相邻的转子偏差(360/腔的数量)/n的角度。根据一个具体实施方式，设置两个旋转阀100，100'，其中每一个阀100，100'的转子20，20'具有围绕转子圆周均匀地分布的相同数量的腔22、22'(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、或更多个)，其中所述转子在旋转上偏差(360/腔的数量)/2的角度。

粒状材料的流动可为基本上恒定的。理想地，粒状材料的流速基本上没有变化。流速可例如作为质量/时间单位(例如克/秒)进行度量。流速可为基本上恒定的。基本上恒定的流动或流速可提供一些容限，例如，相比于目标值在流速方面±5％、±10％、±15％、±20％、±25％的最大变化。

转子可各自具有相同的腔布置，且围绕它们中心轴旋转的固定偏差为某一轴向角度β。图8显示了用于描述两个转子之间的旋转偏差β的标注。图7中最接近视线46的转子以较小的轮廓描述，图7中更远离视线且在第一转子后面的转子以较大的轮廓描述。轮廓的尺寸不反映转子的尺寸；它们显示了图7中从视线46(Α-Α')起向前的转子顺序。偏差角度β是作为在较大和更大的轮廓之间的旋转显示的。

根据一个方面，设置β，使得在该装置的旋转循环期间，一个定子出口在某一时刻完全通向腔孔。根据另一方面，设置β，使得在该装置的旋转循环期间，一对定子出口的一个定子出口打开(通向腔)，而该对的另一个封闭(从腔封闭的)。根据另一方面，设置β，使得一对转子中的一个转子的腔孔是与该对转子中的另一个转子的腔孔之间的圆周空间对准的。

根据另一方面，每一个转子上的腔孔以如下方式布置：每一个转子的孔的总圆周长度累积地基本上等于当转子具有相同的直径时一个转子的周长、或者当至少两个转子具有不同直径时转子的平均周长。在转子上的腔孔可布置成使得它们之间具有一些重叠或一些间隔，但优选的是它们具有一些重叠，且最优选的是它们以单点接触(touch)。

优选地，且如图7和8中所示，可有两个转子20，20'，每一个转子20，20'设置有4个各自通向孔的腔(22a，22b，22c，22'a，22'b)，所述孔围绕圆周均匀地分布，并且保持为共轴对准的转子(20，20')围绕它们各自的中心轴(Α-Α')偏差角度β。在每个转子四个腔的情况下，β为45度。当每个转子的腔的数量为两个时，β为90度；当每个转子的腔的数量为三个时，β为60度；当每个转子的腔的数量为四个时，β为45度；当腔的数量为五个时，β为36度，等等。通常来说，对于具有相同数量和分布的腔的n个转子，β为(360/腔的数量)/n。通常来说，对于具有相同数量和分布的腔的一对转子，β为(360/腔的数量)/2。

可设置β，使得转子对20，20'之一20的腔(例如22b)孔与该对的另一个转子20'的腔孔之间的圆周空间(例如23')对准，如图8中所示。最优选地，由两个腔22a，22b孔之间划定的在转子20表面上的圆周空间23的弧度(δ)等于或小于所述转子20的由腔22a孔的圆周边缘划定的圆周表面的弧度(γ)，如图9所中示。当γ等于δ时，在定子出口14、14'之间的流动方面不存在重叠，并且流动将是连续的。当γ大于δ时，在定子出口14，14'之间的流动方面存在重叠，即两个定子出口14，14'将短暂地同时排料，并且流动将是连续的。所述弧度的圆周中心在各自的转子上是对准的。

腔孔的每一个和居间空间的每一个的弧度可具有相同的δ和γ值，转子可为相同的，可设置偏差β，使得一个转子的腔孔与在另一个转子的腔孔之间的空间对准。

采用多个转子容许腔容积的增加，这可接收和分配粗大的粒状材料。无论材料颗粒的尺寸如何，转子与现有技术的转子相比旋转得更慢，从而减少了磨损和增加了寿命。偏差转子对准提供了基本上不间断的经计量的进料。

技术人员将理解，例如旋转速度、反应器生产量(throughput)和粒状材料密度的因素将影响转子和腔的尺寸。在本文中在其它地方提供了转子尺寸的示例性计算。

该装置具有其中需要粒状材料的连续且受控分配的应用。本发明尤其适合于将粒状催化剂输送至聚合反应器。如本文所用的，术语“催化剂”指的是导致聚合反应速率的变化而自身在反应中不被消耗的物质。本发明特别地可应用于适合于聚合的催化剂。优选地，该粒状催化剂为烯烃聚合催化剂。该催化剂可催化乙烯到聚乙烯的聚合(即乙烯聚合催化剂)。乙烯聚合催化剂的实例包括茂金属催化剂、铬和/或齐格勒-纳塔催化剂。

本发明尤其适合于将催化剂供应至用于制备聚烯烃且优选聚乙烯且更优选地用于制备单峰或双峰聚乙烯的聚合工艺。

本发明的进料装置可用于将催化剂淤浆进料至聚合环流反应器。适合与本装置一起使用的烯烃聚合环流反应器、优选乙烯聚合环流反应器包括限定反应器路径的多个互连管。该反应器包括用于引入反应物的一个或多个管线。优选地，通过如本文所述的装置将催化剂和任选地将活化剂供应至反应器中。

替代地，可将本发明的进料装置用于将粒状催化剂(颗粒状(granular)、片状或粉末状)进料至气相聚合系统。该装置对于将催化剂引入到其中在高压下进行聚合的α-烯烃聚合反应器中且更特别地引入到气相α-烯烃聚合反应器中例如引入到气相流化床反应器中或气相搅拌反应器中尤其有用。优选地，该反应器例如在流化床条件下操作。

本发明还提供如本文所述的装置在连续分配粒状材料用于下游(后续)应用中的用途。这样的用途的实例包括将添加剂添加至反应器例如聚合反应器；将添加剂例如抗氧化剂、着色剂、除酸剂等添加至在挤出机中造粒之前的聚合物粉末。特别地，它提供如本文所述的装置用于将催化剂连续分配至聚合反应器中的用途。特别地，它对于将催化剂连续进料至烯烃聚合反应器中是有用的。特别地，它对于将催化剂连续进料至用于制造聚烯烃例如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的烯烃聚合反应器中是有用的。本发明还提供如本文所述的装置用于分配粒状材料的用途，其中粒状材料的流动基本上是恒定的。

本发明的装置适合与如下中的任意(即使不是，也适合于与如下中的大多数)一起使用：催化剂，即干燥粒状催化剂，或如本文中在其它地方提到的由粒状催化剂在稀释剂的存在下形成的淤浆。

本发明还提供用于对催化剂注入到聚合反应器中进行连续计量的如本文所定义的装置200。当聚合反应器是气相反应器时，催化剂可为粒状固体，例如粉末、粒料(颗粒，granule)或薄片。当聚合反应器为淤浆反应器时，催化剂可为淤浆。

本发明还提供用于分配粒状材料的方法，其包括下列步骤：

-提供具有至少两个旋转阀100，100'的装置200，每一个旋转阀具有设置有用于粒状材料的入口12，12’和出口14，14’的定子10，10'、以及将入口12，12’与出口14，14’隔绝的位于定子10，10’中的转子20，20’，每一个转子设置有至少一个用于当转子20，20'围绕其中心轴A-A'转动时接收和分配粒状材料的腔22，22’，

-同步地转动转子20，20’，和

-从至少两个转子20，20'的腔22，22'不同步地分配粒状材料，使得来自该装置的粒状材料的组合流是基本上连续的。

本发明的方法可采用如本文所述的装置200。

实施例

腔容积的计算。

转子的腔可具有取决于若干因素(包括所需的分配速率、转子速度、尺寸和应用)的容积。作为一般的指引，当该应用是为聚合反应器分配催化剂时，转子的腔可具有约1至约100cm³、优选约20至约70cm³、更优选约20至约100cm³的容积。

转子的腔可具有根据方程[1]计算的容积。对于具有生产量Q(吨/h)的反应器、具有生产率P(gPE/g催化剂)的催化剂、催化剂堆积密度MVA(g/cm³)、转子的旋转速度RPM，计算容积V，其为包含两个转子的本发明的装置在一次旋转中所需的体积：

$V=\frac{Q.{10}^6}{P.\mathrm{MVA}.60.\mathrm{RPM}}---\left[1\right]$

当每个转子有N个腔且有2个转子时，由V以方程[2]来计算每个腔的容积V_CA：

$V_{\mathrm{CA}}=\frac{V}{2.N}---\left[2\right]$

对于球形腔，腔的半径R_CA根据方程[3]来计算：

$R_{\mathrm{CA}}=\sqrt[3]{\frac{V_{\mathrm{CA}}.2}{\frac{4}{3}\mathrm{\π}}}---\left[3\right]$

一个转子中的腔的定位通过方程[4]中的β_SET1来确定：

${\mathrm{\β}}_{\mathrm{SET}1}=\frac{2\mathrm{\π}}{N}---\left[4\right]$

另一个转子中腔的定位通过方程[5]中的β_SET2来确定，这提供了连续或基本上连续的流动：

${\mathrm{\β}}_{\mathrm{SET}2}=\frac{\mathrm{\π}}{N}---\left[5\right]$

在这些条件中，经修改以适合所有腔的转子最小半径R_Cy采用方程[6]近似地计算：

$R_{\mathrm{Cy}}\≥\sqrt{{R_{\mathrm{CA}}}^2+\frac{{R_{\mathrm{CA}}}^2}{{\mathrm{Sin}}^2\left(\frac{\mathrm{\π}}{N}\right)}}---\left[6\right]$

为了在一个转子的腔相对于另一个转子的腔之间具有对准或重叠以实现催化剂的连续计量，遵循方程[7]：

$R_{\mathrm{Cy}}\≤\frac{R_{\mathrm{CA}}}{\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{2.N}\right)}---\left[7\right]$

对于30吨/h的反应器生产量Q、具有8000gPE/g催化剂的生产率P的催化剂、0.28g/cm³的催化剂堆积密度MVA、1的旋转速度RPM、两个转子且每个转子4个腔，所得到的在该装置的一次旋转中所需的体积V为223.2cm³，每个腔的容积为27.9cm³，每个腔的半径R_CA为2.4cm，转子的最小半径R_Cy最小为3.7cm，且转子的最小半径R_Cy最大为6.1cm。

Claims (15)

1.用于分配粒状材料的装置(200)，包括：

-至少两个旋转阀(100，100')，各自具有设置有用于粒状材料的入口(12，12’)和出口(14，14’)的定子(10，10')、以及将入口(12，12’)与出口(14，14’)隔绝的位于定子(10，10')中的转子(20，20')，每一个转子设置有至少一个用于当转子(20，20')围绕其中心轴(A-A')转动时接收和分配粒状材料的腔(22，22')；

-其中所述转子(20，20’)设定为同步地旋转，

-其中将至少两个转子(20，20')的腔(22，22’)设定为不同步地分配粒状材料，并且

-其中设定所述装置(200)的转子(20，20’)，使得粒状材料的组合流是基本上连续的。

2.根据权利要求1的装置(200)，其中所述至少两个转子(20，20’)的第一转子(20)围绕其中心轴(Α-Α’)相对于所述至少两个转子的第二转子(20')对准，使得第一转子(20)的腔(22，22a，22b，22b)与该对的第二转子(20')的腔(22'，22'a，22'b)之间的圆周空间(23')对准。

3.根据权利要求1的装置(200)，其中所述至少两个转子(20，20’)的每一个具有相同的腔布置。

4.根据权利要求1至3中任一项的装置(200)，具有两个旋转阀(100，100')，其中每一个阀(100，100’)的转子(20，20’)设置有围绕转子圆周均匀地分布的4个腔(22，22')，并且转子(20，20’)处于围绕它们各自的中心轴(Α-Α')45度的固定的旋转偏差。

5.根据权利要求1至4中任一项的装置(200)，其中每一个入口(12，12’)设定为经由单个管线或经由分流器管线(70)连接至存储槽(50)的出口(54，54’)。

6.根据权利要求1至5中任一项的装置(200)，其中入口(12，12’)和出口(14，14’)是相对于转子(20，20’)的中心沿着直径方向相反的，并且布置在竖直的且垂直于转子的中心轴(Α-Α’)的轴上，使得通过在粒状材料上施加的重力来提供腔的填充和排空。

7.根据权利要求1至6中任一项的装置(200)，其中转子(20，20’)的中心轴(Α-Α')处于共轴对准。

8.根据权利要求1至7中任一项的装置(200)，其中转子(20，20’)至少部分地由金属或金属合金形成。

9.根据权利要求1至8中任一项的装置(200)，其中转子(20，20’)至少部分地包括腔(22，22')设置于其上的圆柱形、圆头形或截头圆锥形区域。

10.根据权利要求1至9中任一项的装置(200)，进一步包括围绕每一个转子的圆周(20，20’)设置的一对密封环(28，28a，28b)，其位于其上设置有腔(22，22a，22b，22c)孔的圆周区域的两侧。

11.根据权利要求10的装置(200)，其中密封环(28，28a，28b)由如下中的任意物质形成：聚酰胺、聚缩醛、聚酯、高密度聚乙烯、聚四氟乙烯或芳族聚酮。

12.根据权利要求1至11中任一项的装置(200)，其中每个转子(20，20’)的腔(22，22')为至少部分地球形的或卵形的。

13.用于分配粒状材料的方法，包括下列步骤：

-提供具有至少两个旋转阀(100，100')的装置(200)，每一个旋转阀具有设置有用于粒状材料的入口(12，12’)和出口(14，14’)的定子(10，10')、以及将入口(12，12’)与出口(14，14’)隔绝的位于定子(10，10’)中的转子(20，20’)，每一个转子设置有至少一个用于当转子(20，20')围绕其中心轴(A-A')转动时接收和分配粒状材料的腔(22，22’)，

-同步地转动转子(20，20’)，

-从至少两个转子(20，20')的腔(22，22')不同步地分配粒状材料，使得来自该装置的粒状材料的组合流是基本上连续的。

14.根据权利要求13的方法，其中所述装置如权利要求1至12任一项中所定义。

15.根据权利要求1至12中任一项的装置用于分配粒状材料的用途，其中粒状材料的流动是基本上恒定的。