CZ289005B6 - Způsob zastavení reakce v plynné fázi polymeračního reakčního systému a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Zp sob zastaven polymera n reakce olefinu, prov d n v p° tomnosti katalyz toru na b zi p°echodn ho kovu v plynn f zi reaktoru, za havarijn ho stavu, p°i kter m se recyklovan² proud z reaktoru nebo proud nast°ikovan ho plynu do reaktoru pou ij k pohonu expand ru p°ipojen ho na cirkula n jednotku, m se udr uj fluidn podm nky v reaktoru, a sou asn se p°iv d do reaktoru tlumic plyn k utlumen v reaktoru. Za° zen obsahuje prost°edky pro p° vod tlumic ho plynu do reaktoru d le expand r poh n n² plynem a p°ipojen² k cirkula n jednotce k udr ov n provozu t to cirkula n jednotky b hem p° vodu a ventilov² syst m napojen² na expand r.\

Description

(57) Anotace:

Způsob zastavení polymerační reakce olefinu, prováděné v přítomnosti katalyzátoru na bázi přechodného kovu v plynné fázi reaktoru, za havarijního stavu, při kterém se recyklovaný proud z reaktoru nebo proud nastřikovaného plynu do reaktoru použijí k pohonu expandéru připojeného na cirkulační jednotku, čímž se udržují fluidní podmínky v reaktoru, a současně se přivádí do reaktoru tlumicí plyn k utlumení v reaktoru. Zařízeni obsahuje prostředky pro přívod tlumicího plynu do reaktoru dále expandér poháněný plynem a připojený k cirkulační jednotce k udržováni provozu této cirkulační jednotky během přívodu a ventilový systém napojený na expandér.

Způsob zastavení reakce v plynné fázi polymerizačního reakčního systému a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zastavení reakce probíhající v plynné fázi polymerizačního systému za havarijního stavu a zařízení k provádění tohoto postupu.

Dosavadní stav techniky

Z dosavadního stavu techniky je všeobecně známo, že výroba alfa-olefmových homopolymerů nebo kopolymerů polymerací, jako jsou například polymerace při kterých se připravují kopolymery ethylenu, se v současné době provádí ve značném rozsahu v reaktorech s fluidním ložem. V tomto směru je možno uvést patent Spojených států amerických US 4 302 566 (autoři Karol a kol.), ve kterém je popisován typický reaktor k provádění reakcí ve fluidním loži, který je určen pro výrobu ethylenových kopolymerů. V tomto patentu se uvádí, že pro tento postup je zásadně důležité, aby probíhal ve fluidním loži uvedeného reaktoru za takových podmínek, kdy teplota v tomto fluidním loži je pod teplotou při které dochází ke spečení polymemích částic (viz. sloupec 12, řádky 39 až 53 tohoto patentu Karola a kol. US 4 302 566).

Při normálním provozu tohoto reaktoru, se teplota ve fluidním loži hlavně reguluje odváděním recyklového plynu z tohoto reaktoru pomocí cirkulační jednotky, jako je například kompresor, a vedením tohoto plynu tepelným výměníkem, ve kterém se tento recyklovaný plyn ochladí a odejme se mu reakční teplo a potom se tento recyklovaný plyn zavede zpět do fluidního lože reaktoru (viz. sloupec 11, řádky 35 až 53 výše uvedeného patentu).

Jestliže ovšem dojde k poruše této cirkulační jednotky, která je napojena na fluidní systém, například v důsledku přerušení dodávky elektrického proudu nebo v důsledku mechanické poruchy, potom se chladicí prostředky pro regulování teploty v tomto fluidním loži stanou nefunkčními. Vzhledem ktomu, že jsou olefmické reakční složky za této situace pořád v kontaktu s aktivním katalyzátorem, způsobí teplo uvolněné exotermickou reakcí zvýšení teploty ve fluidním loži v této doběhové fázi až na teplotu, kdy dochází ke spečení polymemích částic.

Jestliže by se za této havarijní situace nechala uvedená polymerizační reakce volně probíhat dál, potom by bohužel mohlo dojít v další fázi procesu k vážným provozním problémům. Při provádění polymerizačních reakcí v plynné fázi reakčního systému s fluidním ložem má pokles průtočného množství fluidizačního plynu při kontinuálně probíhající reakci za následek ztavení polymemího prášku a tvorbu spečených kusů polymeru. Nejhorší případ by mohl nastat při úplné poruše všech zdrojů, to znamená při přerušení dodávky elektrického proudu, chladicí vody, zastavení ventilace zařízení, poruše dodávky páry, atd.

Pro tyto situace se metody podle dosavadního stavu techniky, používané v případě potřeby k zakončování polymerizačních procesů probíhajících ve fluidním loži reaktoru v co možná nejkratším časovém intervalu, rozdělují na několik skupin. Do jedné z těchto skupin patří například postup podle Stevense a kol., který je popisován v patentu Spojených států amerických US 4 326 048, podle kterého se řeší problém se zakončováním olefmické polymerizační reakce probíhající v plynové fázi nástřikem oxidu uhlíku do reakce. Toto nastřikování oxidu uhlíku je možno provést za polymerizačním reaktorem, to znamená do potrubí s recyklovaným plynem (viz. sloupec 4, řádky 29 až 33 uvedeného patentu Stevense a kol. US 4 326 048).

- 1 CZ 289005 B6

Podle jiného postupu, popisovaného v patentu Spojených států amerických US 4 306 404, jehož autorem je Charsley, se navrhuje jako prostředek k přinejmenším zmenšení rychlosti polymerace zavádění oxidu uhličitého do plynové fáze systému, ve kterém probíhá polymerace olefinu. V této souvislosti je možno uvést, že oxid uhličitý je možno v případě, kdy polymerace nereaguje 5 na zásahy prováděné jinými regulačními prostředky, například nastřikovat do plynové fáze manuálním způsobem. Dalším prostředkem k regulování průběhu polymerace je odventilování reaktoru co možná nejrychlejším způsobem, čímž je možno rovněž kontrolovat doběhovou fázi této polymerizační reakce. V této souvislosti je třeba uvést, že systém s fluidním ložem, popisovaný ve výše uvedeném patentu Spojených států amerických US 4 302 566, jehož autorem 10 je Karol a kol., je speciálně vybaven ventilačním systémem používaným k odstavení reaktoru z provozu. Tyto ventilační systémy podle dosavadního stavu techniky jsou ovšem relativně velké a jejich použití představuje další problémy.

Z výše uvedeného vyplývá, že z hlediska ekonomického a z hlediska ochrany životního prostředí 15 nejsou tyto kontrolní prostředky podle dosavadního stavu techniky zcela vyhovující. Rovněž je možno konstatovat, že v tomto oboru vyvstává potřeba vyvinout postup utlumení reakce takovým způsobem, který by nevyžadoval velký ventilační systém.

Podstata vynálezu

Při provádění polymeračních reakcí v plynné fázi v reaktorovém systému s fluidním ložem se pokles průtočného množství fluidizačního plynu při kontinuálně prováděné reakci projeví v roztavení polymemího prášku, čímž vzniknou ztavené kusy polymemího produktu. Nejhorší 25 případ by mohl nastat při úplném havarijním stavu všech zdrojů, to znamená při přerušení dodávky elektrického proudu, chladicí vody, zastavení ventilace zařízení, přerušení dodávky páry, atd. Jak již bylo uvedeno výše, bylo podle dosavadního stavu techniky navrženo použít k utlumení reakce ve fluidním loži reaktoru nastřikování jedů, jako například oxidu uhelnatého, a rychlé odtlakování systému a odvedení plynů do likvidačního systému nebo do 30 atmosféry. V tomto oboru nastává potřeba vyvinutí nového systému, při kterém by nebylo nutno používat rychlého zastavení provozu reaktoru.

Uvedený vynález se týká způsobu zastavení nebo utlumení polymerační reakce ve fluidním loži prostřednictvím pomocných prostředků umožňujících nepřerušený provoz cirkulátoru pro 35 recyklování plynu při poruše zdroje energie a recirkulování katalytického jedu po dostatečně dlouhou dobu v tomto fluidním loži. Při provádění postupu podle vynálezu se ve výhodném provedení používají pomocné prostředky poháněné plynem, jako například expandér spojený s cirkulátorem pro recyklování plynu, přičemž k pohonu expandéru v případě přerušení dodávky elektrického proudu se používá buďto plynu z reaktoru jako takového, nebo plynného monomeru 40 přiváděného z nástřikového systému reaktoru.

V obecném provedení se uvedený vynález týká způsobu zakončení reakce polymerace olefinu prováděné v přítomnosti katalyzátoru na bázi přechodného kovu v plynové fázi reaktoru za havarijního stavu, přičemž do tohoto reaktoru se přivádí nastřikovaný proud monomeru 45 a z uvedeného reaktoru se odvádí recyklovaný plyn obsahující monomer, komonomer, vodík a ředicí látky a tento proud se zavádí do cirkulátoru a přinejmenším jednoho tepelného výměníku a potom se takto ochlazený recyklovaný plyn vede zpět do uvedeného reaktoru, jehož podstata spočívá v tom, že při tomto postupu zakončování reakce polymerace olefinu se do uvedeného reaktoru zavádí tlumicí plyn v množství dostatečném k zakončení reakce v tomto reaktoru, 50 přinejmenším část uvedeného recyklovaného plynu z uvedeného reaktoru nebo část uvedeného nástřikového proudu se vede do pomocných hnacích prostředků spojených s uvedeným cirkulátorem k udržení provozu tohoto cirkulátoru na úrovni, při které se udržují fluidní podmínky v uvedeném reaktoru, a tento tlumicí plyn se vede tímto reaktorem po dostatečně

-2CZ 289005 B6 dlouhou dobu k zajištění kontaktu tohoto tlumicího plynu se v podstatě veškerým katalyzátorem v uvedeném reaktoru.

Uvedený vynález se rovněž týká zařízení k zakončení polymerační reakce v polymeračním 5 reakčním systému s fluidním ložem, který obsahuje polymerační reaktor, cirkulační jednotku pro cirkulování recyklového proudu odváděného z uvedeného reaktoru a přinejmenším jednu sestavu chladicích prostředků pro chlazení uvedeného recyklového proudu, přičemž toto zařízení obsahuje prostředky pro přívod tlumicího plynu a rozvedení tohoto tlumicího plynu v uvedeném reaktoru, dále pomocné prostředky poháněné plynem připojené k uvedenému cirkulátoru 10 k udržování provozu tohoto cirkulátoru během poruchy přívodu energie a ventilový systém napojený na uvedené pomocné prostředky poháněné plynem pro zvolené nasměrování plynu do těchto pomocných prostředků poháněných plynem.

V praktických podmínkách je možno postup podle uvedeného vynálezu aplikovat na kterýkoliv 15 libovolný postup používaný k přípravě olefinů, jako je například postup výroby ethylenových nebo propylenových homopolymerů nebo kopolymerů v plynové fázi reaktoru s fluidním ložem. Pouze pro ilustraci je možno v této souvislosti jako příklad možných použitých reaktorů s fluidním ložem uvést reaktory popsané v patentech Spojených států amerických US 4 482 687 nebo US 4 302 566 nebo jiné běžně známé reaktory používané pro výrobu polyethylenových, 20 polypropylenových nebo ethylenových kopolymerů a terpolymerů v plynové fázi, s tou podmínkou, že byly modifikovány způsobem ilustrovaným na dále popsaných obrázcích č. 1 a 2. Lože v reaktoru je obvykle tvořeno stejnou granulovanou pryskyřicí, která je produkována v tomto reaktoru. Takže je možno uvést, že během provádění polymerace je lože v reaktoru tvořeno polymemími částicemi, narůstajícími polymemími částicemi a částicemi katalyzátoru, 25 které jsou fluidizované polymerizačními a modifikačními plynnými složkami přiváděnými do reaktoru takovou průtočnou rychlostí, která je dostatečná k oddělení jednotlivých částic a která způsobí, že se tyto částice chovají jako tekutina. Fluidizační plyn je tvořen počátečním nástřikem, nástřikem procesního plynu a recyklovaným plynem, to znamená, že obsahuje monomer a v případě potřeby modifikátory a/nebo inertní nosný plyn a/nebo přivedené 30 kondenzační činidlo. V obvyklém provedení recyklový plyn obsahuje ethylen, dusík, vodík a propylenové, butenové a hexenové monomery nebo dřeny, buďto samotné, nebo v kombinaci.

Popis obrázků na výkresech

Způsob zastavení reakce probíhající v plynné fázi polymeračního reaktorového systému podle uvedeného vynálezu a zařízení k provádění tohoto postupu budou v dalším objasněny s pomocí přiložených obrázků, na kterých je zobrazeno :

na obr. 1 schematické provedení jednoho z příkladných řešení postupu a zařízení podle vynálezu, které je možno aplikovat v praktických podmínkách, a na obr. 2 schematické provedení dalšího z příkladných řešení postupu a zařízení podle vynálezu, které je rovněž možno aplikovat v praktických podmínkách.

Pokud se týče jednotlivých částí tohoto systému, potom je možno uvést, že těmito částmi jsou běžně používaná zařízení používaná pro polymerační jednotky pro provoz ve fluidním loži známá z dosavadního stavu techniky. To znamená, že podle vynálezu je použit běžný polymerační reaktor pracující s fluidním ložem a se vhodným recyklovým systémem a potrubním 50 systémem pro vedení nástřiku a katalyzátoru, dále běžné tepelné výměníky a kompresor nebo cirkulační jednotka. Tato cirkulační jednotka je ovšem spojena s pomocnými poháněcími prostředky, které jsou zkonstruované tak, aby pomocí nich bylo možno udržovat provoz této cirkulační jednotky během poruchy přívodu energie. Tyto pomocné hnací prostředky jsou poháněny energií dodávanou pomocí stlačeného plynu, přičemž tímto stlačeným plynem může

-3CZ 289005 B6 být recyklovaný plyn z reaktoru nebo v alternativním provedení stlačený nastřikovaný plynný monomer. Tímto pomocným prostředkem je ve výhodném provedení podle vynálezu expandér, který je funkčně spojen s cirkulační jednotkou prostřednictvím motoru. Tímto expandérem je běžný expandér podle dosavadního stavu techniky, přičemž toto zařízení je možno získat od 5 mnoha různých výrobců. Toto zařízení rovněž obsahuje strategicky umístěné kontrolní přístroje, jako například ventily, pomocí kterých je možno regulovat přívod do cirkulační jednotky a do reaktoru.

Na obr. 1 je znázorněno jedno z možných řešení postupu a zařízení podle vynálezu. Na tomto 10 obr. 1 je znázorněn běžně používaný reakční systém s fluidním ložem, který se používá pro polymerací alfa-olefinů, a který je tvořen reaktorem 10 v němž je reakční zóna 12 a zóna 14 pro snižování rychlosti.

Reakční zóna 12 obsahuje lože narůstajících polymemích částic, vytvořených polymemích částic 15 a malé množství katalytických částic, které jsou fluidizovány kontinuálním průtokem polymeračních a modifikačních plynných složek ve formě nástřiku procesního plynu a recyklového proudu, které jsou vedeny touto reakční zónou. K udržení provozuschopného fluidizovaného lože je třeba volit hmotnostní průtokové množství plynu tímto ložem při normálním provozu nad minimálním průtokovým množstvím požadovaným pro fluidizaci částic, 20 ave výhodném provedení v rozmezí od asi 1,5-násobku až do asi 10-ti násobku hodnoty G_mf a ještě výhodněji v rozmezí od asi 3-násobku až asi 6-ti násobku této hodnoty Gmf. Tato hodnota Gmf se všeobecně používá jako zkratka pro vyjádření minimálního průtokového množství plynu, které je potřebné k vytvoření fluidizace, viz. C. Y. Wen a Y. H. Yu, Mechanice of Fluidization, Chemical Engineering Progress Symposium Series, Vol. 62, str. 100 až 111 (1966).

Při provádění tohoto postupu je velice důležité, aby toto lože vždy obsahovalo částice, které zabraňují vytváření lokalizovaných horkých míst a zachycují a distribuují částečky katalyzátoru v reakční zóně. Při zahájení provozuje v obvyklém provedení v reaktoru připravena vsázka základního zvoleného polymeru ve formě částic ještě před zahájením přívodu plynu. Tyto 30 částice mohou být identické co do povahy s polymerem připravovaným nebo se mohou od tohoto polymeru lišit. V případě, kdy se používá odlišných polymemích částic, než jaké jsou připravovány, potom jsou tyto základní polymemí částice odvedeny s požadovanými vyrobenými polymemími částicemi jako první produkt. Případně fluidní lože požadovaných vyráběných polymemích částic vytlačí počáteční lože.

Vhodný katalyzátor, použitý v reaktoru s fluidním ložem, je ve výhodném provedení skladován pro případnou potřebu v zásobníku 16 pod atmosférou plynu, který je inertní vůči skladovanému materiálu, přičemž tímto plynem je například dusík nebo argon.

Fluidizace fluidního lože je dosaženo vysokou průtočnou rychlostí recyklovaného plynu vedeného do tohoto lože a tímto ložem, která v obvyklém provedení představuje až asi 50-ti násobek rychlosti nástřiku procesního plynu. Toto fluidní lože má obecně vzhled hutné hmoty částic schopných samostatné existence ve formě volného vírového toku, který vzniká perkolací plynu ložem. Pokles tlaku tímto ložem odpovídá hmotnosti lože dělené plochou průřezu nebo je 45 větší. To znamená, že je tento parametr závislý na geometrických rozměrech reaktoru.

Upravovači plyn nebo kapalina je přiváděn do tohoto lože rychlostí přibližně stejnou jako je rychlost odvádění polymemího produktu z reaktoru. Nad tímto ložem je umístěn analyzátor 18 plynu. Pomocí tohoto analyzátoru se zjišťuje složení plynu, který se recykluje, a podle tohoto 50 údaje se upravuje složení procesního plynu a/nebo kapaliny za účelem udržení v podstatě ustáleného stavu v plynné fázi v reakční zóně.

Zajištění úplné fluidizace je dosaženo vracením recyklového plynu a v případě potřeby zavedením části nebo veškerého procesního plynu a/nebo kapaliny do reaktoru v místě u dna 20

-4CZ 289005 B6 i

reaktoru pod ložem. V tomto prostoru je rovněž nad místem vracení recyklovaného plynu umístěna rozdělovači deska 22 plynu, která slouží k zajištění vhodného rozdělení plynu a rovněž k uložení a nesení lože v případě zastavení průtoku plynu ložem.

Část proudu plynu, která nezreaguje v loži tvoří recyklovaný proud plynu, který se odvádí z polymerizační zóny, ve výhodném provedení vedením tohoto proudu přes zónu 14 pro snižování rychlosti, která je umístěna nad ložem ave které jsou vytvořeny podmínky pro oddělení stržených částic z proudu plynu a k opětnému spadávání těchto částic do lože.

Recyklový proud plynu se potom vede do cirkulátoru 24 a do tepelného výměníku 26. kde se ochladí a tímto způsobem se tomuto proudu plynu odejme reakční teplo před zavedením tohoto proudu zpět do lože. Konstantním odstraňováním reakčního tepla nenastává v horní části lože žádný patrný vzestup teploty. Teplotní gradient se vyskytuje ve spodní části lože ve vrstvě asi 15 centimetrů až 66 centimetrů, přičemž tento teplotní gradient odpovídá teplotnímu rozdílu mezi teplotou přiváděného plynu a teplotou zbytku lože. Při provádění tohoto postupu bylo pozorováno, že lože účinkuje téměř okamžitě vtom smyslu, že upravuje teplotu recyklového proudu plynu nad uvedenou vrstvou u dna v zóně lože na teplotu zbývající části tohoto lože, čímž se udržuje v podstatě konstantní teplota za ustálených podmínek. Recyklový proud se vrací do reaktoru v prostoru dna 20 a potom se vede do fluidního lože přes rozdělovači desku 22. Uvedená cirkulační jednotka 24 může být rovněž umístěna za tepelným výměníkem 26.

Pro běžné polymerační reakce výše uvedeného uvažovaného typu se jako činidlo pro přenos řetězce používá vodík. V případě, že se jako monomer používá ethylen, potom se poměr použitého vodíku k ethylenu pohybuje v rozmezí od asi 0 do asi 2,0 molů vodíku na mol monomeru v proudu plynu.

Nástřiková surovina, tj. vodík, dusík, monomer akomonomer (plynový nástřik) se přivádí do potrubí 29 prostřednictvím potrubí 28, přičemž tímto potrubím se přivádí do spodní části reaktoru JO.

V tomto plynovém proudu může být rovněž obsažen kterýkoliv libovolný plyn, který je inertní vůči použitému katalyzátoru. Kokatalyzátor se přidává do proudu recyklovaného plynu před zavedením tohoto proudu do reaktoru, jako například z podavače 30 kokatalyzátoru potrubím 32.

Všeobecně je dobře známo, že pro uvedené postupy je zcela zásadní podmínkou pracovat ve fluidním loži reaktoru při teplotě nižší než je teplota, při které dochází ke spečení polymemích částic. Z výše uvedeného vyplývá, že k tomu, aby nedocházelo ke spékání částic je nutno zajistit provoz pod touto teplotou, při které dochází ke spečení částic. Například je možno uvést, že při výrobě ethylenových polymerů se ve výhodném provedení používá provozních teplot v rozmezí od asi 90 °C do asi 100 °C, přičemž se připravují produkty o hustotě v rozmezí od asi 0,94 do asi 0,97, přičemž použití teplot v rozmezí od asi 75 °C do asi 95 °C je výhodné pro přípravu produktů s hustotou v rozmezí od asi 0,91 do asi 0,94.

V obvyklém provedení pracuje reaktor s fluidním ložem při tlaku asi 6895 kPa, přičemž ve výhodném provedení se používá tlaků v rozmezí od asi 1034,25 kPa do 3792,25 kPa. Při provozování tohoto reaktoru při vyšších hodnotách tlaku v uvedených rozmezích je příznivější přenos tepla, neboť při zvýšení tlaku se zvětšuje tepelná kapacita plynu na jednotku objemu.

Katalyzátor se přivádí do lože rychlostí, která odpovídá rychlosti jeho spotřebovávání, přičemž tento katalyzátor je do uvedeného procesu přiváděn v místě 34 umístěném nad rozdělovači deskou 22. Jako nosného plynu, který slouží k transportu katalyzátoru do fluidního lože, se používá plynu, který je inertní vůči tomuto katalyzátoru, jako je například dusík nebo argon. Přivádění katalyzátoru v místě nad rozdělovači deskou 22 představuje důležitý znak tohoto postupu podle vynálezu. Vzhledem ktomu, že jsou tyto katalyzátory, běžně používané při

-5f uvedených procesech, vysoce aktivní, mohlo by jejich přivádění do prostoru pod uvedenou rozdělovači deskou způsobit to, že by polymerace nastala v tomto prostoru pod uvedenou rozdělovači deskou a tímto by mohlo dojít k ucpání rozdělovači desky. Naproti tomu přivádění katalyzátoru do funkčního provozuschopného lože napomáhá v rozptylování tohoto katalyzátoru 5 v tomto fluidním loži a rovněž přispívá k omezování vzniku lokalizovaných míst o vysoké koncentraci katalyzátoru, což by mohlo vést ke vzniku takzvaných horkých míst ve fluidním loži.

Za daných provozních podmínek se fluidní lože udržuje na v podstatě konstantní výšce tím, že se 10 z tohoto lože odvádí podíl tohoto lože tvořící produkt rychlostí odpovídající rychlosti tvorby částečkového polymemího produktu. Vzhledem k tomu, že rychlost tvorby tepla přímo závisí na rychlosti tvorby produktu, představuje měření vzrůstu teploty podél reaktoru (to znamená rozdíl mezi teplotou vmiste přivádění plynu a teplotou vmiste odvádění plynu) charakteristickou hodnotu určující rychlost tvorby částečkového polymeru při konstantní rychlósti plynu.

Takto připravený částečkový polymemí produkt je ve výhodném provedení odváděn v místě 36 nebo v místě poblíž uvedené rozdělovači desky 22. Připravený částečkový polymemí materiál je obvykle výhodně odváděn z tohoto procesu postupně pomocí následně řazených provozních operací za použití dvou časově spínaných ventilů 38 a 40. mezi kterými je vytvořena oddělovací 20 zóna 42. V okamžiku, kdy je ventil 40 zavřený je ventil 38 otevřený a umožňuje zavedení dávky plynu a produktu procesu do oddělovací zóny 42 umístěné mezi těmito ventily, přičemž potom se ventil 38 uzavře. V další fázi se ventil 40 otevře, čímž se umožní odvedení produktu do vnější oddělovací zóny a po vypuštění tohoto podílu se ventil 40 opět uzavře a provede se další fáze odvádění produktu z fluidního lože.

Nakonec je ještě třeba uvést, že tento reaktor s fluidním ložem je rovněž vybaven adekvátním ventilačním systémem (i když je tento systém podstatně menší než ventilační systémy u podobných reaktorů s fluidním ložem podle dosavadního stavu techniky), přičemž tento ventilační systém umožňuje odventilovávání lože během fáze nastartování procesu a ukončování 30 provozu. Provoz v tomto reaktoru nevyžaduje použití míchacích prostředků a/nebo stěnových stíracích prostředků.

Reakční nádoba je v obvyklém provedení vyrobena z uhlíkové oceli, přičemž je obvykle konstruována na výše uvedené provozní podmínky.

V případě, že je zapotřebí provést zakončení výše uvedené reakce v případě poruchy dodávky energie nebo v případě, kdy nastane jiný havarijní stav, je ovšem zapotřebí v tomto procesu podle dosavadního stavu techniky provést určité modifikace. Ze schématu zobrazeném na obr. 1 je patrné, že v provedení podle vynálezu je cirkulační jednotka 24 poháněna motorem 44 40 s dvojitou výstupní hřídelí, která je spojena s expandérem 46 takovým způsobem, že při rotaci uvedené dvojité výstupní hřídele 48 se současně dosáhne provozu cirkulační jednotky 24 i v případě, kdy motor 44 není v provozu. Toto je umožněno spojením hřídele 48 se spojkami 49 a 50. pomocí kterých se dosáhne spojení hřídele 48 k hřídeli 51 cirkulační jednotky 24 a hřídele 48 k hřídeli 53 expandéru 46. Tento expandér 46 je poháněn energií recyklovaného plynu, který 45 je do tohoto expandéru přiveden pomocí recyklového obtokového potrubí 52. ve kterém je umístěn ventil 54. V případě, že je tento ventil 54 otevřen, potom je zřejmé, že alespoň část recyklového plynu proudí do expandéru 46 a tímto způsobem slouží tento podíl recyklovaného plynu jako hnací energie pro uvedený expandér. Průtok plynu expandérem 46 poskytuje potřebnou energii k udržení provozu cirkulační jednotky 24 a motoru 44 na takové úrovni, která 50 je dostačující k udržení fludizace fluidního lože. Tímto způsobem je udržována cirkulace plynu v celém reakčním systému, přičemž se fluidní lože 12 udržuje ve fluidizovaném stavu. K pohonu expandéru 46 se použije, jak již bylo uvedeno, podílu recyklovaného plynu, přičemž takto použitý plyn se potom odvádí z reakčního systému potrubím 56 s relativně nízkým tlakem. V

-6CZ 289005 B6 běžném provedení představuje tento podíl relativně malé průtokové množství plynu a tento podíl je možno odvést do běžného likvidačního systému nebo jiných odváděčích prostředků.

Tento modifikovaný reakční systém podle uvedeného vynálezu obsahuje rovněž prostředky pro zavádění tlumicího plynu do uvedeného systému. Ze schématu na obr. 1 je patrné, že v tomto modifikovaném reakčním systému je možno tento tlumicí plyn, jako je například oxid uhlíku, ve výhodném provedení oxid uhelnatý, přivádět do reaktoru 10 pomocí otevřeného ventilu 58, kterým se přivádí tento tlumicí plyn do potrubí 60 zaústěným případně do spodní části reaktoru 10. Toto potrubí 60 může být v alternativním provedení připojeno přímo na reaktor 10 nebo na některou jinou část tohoto reakčního systému. Z funkce výše popsaného uspořádání je patrné, že touto cirkulací plynu, která je udržována pomocí expandéru 46. se katalytický jed dopraví do fluidního lože i v případě, kdy se zastaví průběh polymerační reakce.

V alternativním provedení postupu a zařízení podle uvedeného vynálezu může být hnací síla k provozu expandéru 46 odvozena od nástřikového plynu uváděného do tohoto reakčního systému. V provedení na obr. 2, na kterém stejné vztahové značky označují stejné části, je potrubí 28 pro přívod nastřikovaného monomemího plynu opatřeno ventilem 68 pro regulaci průtokového množství nastřikovaného plynu do reaktoru. Pomocí obtokového potrubí 62 se přivádí tento nastřikovaný monomemí plyn do expandéru 46, přičemž v tomto potrubí je umístěn ventil 64 k regulování průtoku tohoto plynu do expandéru. V případě, kdy je ventil 68 otevřen a ventil 64 je uzavřen, potom probíhá v tomto reakčním systému běžná polymerace. Ovšem v případě, kdy je ventil 68 uzavřen a ventil 64 je otevřen, potom se nastřikovaný plyn přivádí přímo prostřednictvím potrubí 62 a potrubí 66 do expandéru 46. Provoz potom probíhá podobným způsobem jako bylo popsáno v souvislosti s obr. 1.

Při typickém provádění provozu v tomto reakčním systému, který je zobrazen na obr. 1, kdy je zapotřebí zastavit nebo utlumit reakci, se ventil 54 otevře, čímž se dosáhne toho, že plyn z reakčního systému proudí z potrubí 52 do potrubí 54 a do expandéru 46. Průtok plynu uvedeným expandérem poskytne energii nutnou k udržení provozu cirkulační jednotky 24 a motoru 44 alespoň při určité snížené rychlosti, obvykle představující asi polovinu své normální provozní rychlosti. V reakčním systému se tímto způsobem udržuje cirkulace plynu, přičemž se fluidní lože udržuje ve fluidizovaném stavu. Tento plyn, který byl použit k pohonu expandéru 46, se potom odvádí prostřednictvím potrubí 56, přičemž opouští reakční systém o relativně nízkém tlaku. V běžném provozu představuje tento podíl relativně malou část provozního plynu, přičemž toto průtokové množství je možno zneškodňovat v běžném likvidačním zařízení nebo jej odvádět jinak.

Ve v podstatě stejném okamžiku, kdy je ventil 54 otevřen je rovněž otevřen ventil 58, přičemž tímto způsobem se prostřednictvím potrubí 60, které je zaústěno do potrubí 29. umožní přivádění plynu nebo kapaliny do tohoto reakčního systému, které představují katalytický jed, jako je například oxid uhelnatý nebo oxid uhličitý. Cirkulací plynu udržovanou účinkem expandéru, jak již bylo výše popsáno, se zavádí do fluidního lože tohoto reakčního systému katalytický jed, čímž se dosáhne zastavení průběhu polymerační reakce.

Příklady provedení vynálezu

Postup podle uvedeného vynálezu bude v dalším ilustrován pomocí příkladů konkrétního provedení, které tento postup pouze ilustrují, aniž by jej jakýmkoliv způsobem omezovaly.

f

Příklad 1

Při provádění postupu podle tohoto příkladu byl použit běžný reakční systém pro výrobu polyethylenu ve fluidním loži v plynové fázi známý z dosavadního stavu techniky, který je 5 popsán například v patentech Spojených států amerických US 4 482 687 nebo US 4 302 566, přičemž tento reakční systém byl modifikován způsobem znázorněným na obr. 1. V tomto reakčním systému probíhal provoz s celkovým objemem plynu asi 549,3 m³.

V reaktoru byl provoz prováděn při teplotě asi 89 °C a polymemí produkt počal aglomerovat v okamžiku, kdy teplota fluidního lože převyšovala asi 102 °C. Povrchová rychlost plynu v reaktoru byla 0,61 m/s. Cirkulační jednotka pro recyklování plynu byla vybavena přídavným plynovým expandérem poháněným plynem z reaktoru. Při selhání dodávky energie byl otevřen ventil k přivádění proudu plynu do expandéru, přičemž průtočné množství tohoto plynu bylo dostačující k udržení fluidizace ve fluidním loži v reaktoru, to znamená průtočné množství asi

11 340 kg/h. Plyn vypouštěný z expandéru byl zaveden do malého likvidačního systému, který se používá k likvidování různých vypouštěných provozních plynů. Pomocí expandéru bylo možno udržovat provoz cirkulační jednotky na asi polovině své normální rychlosti, to znamená asi 18 000 otáček za minutu. Potom byl do tohoto reakčního systému přiveden oxid uhelnatý a tento plyn byl cirkulován tímto fluidním ložem po dobu přibližně 1 minuty, čímž se dosáhlo úplného zastavení reakce. Maximální teplota dosahovaná v libovolném místě fluidního lože reaktoru byla přibližně 96 °C.

Porovnávací příklad 1

K. provádění postupu podle tohoto příkladu byl použit stejný reakční systém s fluidním ložem probíhající v plynové fázi jako ve shora uvedeném příkladu stím rozdílem, že tento reakční systém nebyl vybaven plynovým expandérem. Místo toho bylo k horní části reakční nádoby připojeno velké ventilační potrubí vybavené uzavíracím ventilem a toto potrubí bylo zaústěno do 30 likvidačního systému velkých rozměrů. Mezi reaktorem a cirkulační jednotkou byl v potrubí pro recyklování plynu umístěn uzavírací ventil. Tento reakční systém byl provozován za stejných provozních podmínek jako byly podmínky uvedené v předchozím příkladu. V případě přerušení dodávky energie byl ventil v recyklovém potrubí uzavřen a ventil ve ventilačním potrubí byl otevřen. Ve stejném okamžiku byl nastřikován do spodní části reaktoru pod fluidním ložem oxid 35 uhelnatý. Plyn byl odventilován do likvidačního systému s průtokovou rychlostí přibližně 136 080 až 181 440 kg/h. Po asi dvou minutách byl oxid uhelnatý rozptýlen v polymemím loži, přičemž se celá reakce zastavila. Maximální teplota dosahovaná v libovolné části lože byla přibližně 102 °C.

Z provedení podle tohoto porovnávacího příkladu je patrné, že průtokové množství plynu do likvidačního systému je desetkrát větší v porovnání s množstvím, kterého je zapotřebí odvádět do expandéru, přičemž toto množství značně převyšuje kapacitu malých likvidačních systémů, které se obvykle používají pro zneškodňování různých odventilovávaných provozních plynů. Vzhledem k nutnosti zneškodnit toto odváděné množství plynu bezpečným způsobem vhodným i z hlediska ochrany životního prostředí je z tohoto důvodu nutno použít likvidační systém zvlášť konstruovaný pro daný účel.

Claims (9)

1. Způsob zakončení reakce polymerace olefinu, prováděné v přítomnosti katalyzátoru na bázi přechodného kovu v plynné fázi reaktoru, za havarijního stavu, přičemž do tohoto reaktoru se přivádí nastřikovaný proud monomeru a z reaktoru se odvádí recyklovaný plyn obsahující monomer, komonomer, vodík a ředicí látky a tento proud se zavádí do cirkulátoru a přinejmenším jednoho tepelného výměníku a potom se takto ochlazený recyklovaný plyn vede zpět do reaktoru, vyznačující se tím, že se při tomto postupu zakončování reakce polymerace olefinu do reaktoru zavádí tlumicí plyn v množství dostatečném k zakončení reakce v tomto reaktoru, přinejmenším část recyklovaného plynu z reaktoru nebo část uvedeného nástřikového proudu se vede skrze pomocné hnací prostředky spojené s cirkulátorem k udržení provozu tohoto cirkulátoru na úrovni, při které se udržují fluidní podmínky v reaktoru, a tento tlumicí plyn se vede tímto reaktorem po dostatečně dlouhou dobu k zajištění kontaktu tohoto tlumicího plynu se v podstatě veškerým katalyzátorem v reaktoru.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že hnacím prostředkem je expandér, který je poháněn nástřikovým plynem nebo recyklovaným proudem.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ke zvolenému nasměrování recyklového plynu nebo nástřikového proudu do pomocných hnacích prostředků se používá ventilových prostředků.

4. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že tlumicím plynem je plynný oxid uhlíku.

5. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že plynným oxidem uhlíku je oxid uhelnatý.

6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že olefinem je homopolymer nebo kopolymer ethylenu.

7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že olefinem je homopolymer nebo kopolymer propylenu.

8. Zařízení provádění způsobu podle nároků 1 až 7 v polymeračním reakčním systému sfluidním ložem, vyznačující se tím, že tento systém obsahuje polymerační reaktor (10), cirkulační jednotku (24) pro cirkulování recyklového proudu odváděného z reaktoru a přinejmenším jednu sestavu chladicích prostředků pro chlazení recyklového proudu, přičemž toto zařízení obsahuje prostředky (58, 60) pro přívod tlumicího plynu a k rozvedení tohoto tlumicího plynu v reaktoru, dále pomocné prostředky poháněné plynem připojené k cirkulátoru (24) k udržování provozu tohoto cirkulátoru během poruchy přívodu energie a ventilový systém napojený na pomocné prostředky poháněné plynem pro zvolené nasměrování tohoto plynu do těchto pomocných prostředků poháněných plynem.

9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že pomocným prostředkem poháněným plynem je expandér (46).