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Bereich der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft die Herstellung
von Polyolefinen in Fluidbetten und insbesondere Verfahren zum Einspeisen
flüssiger
Katalysatoren in Fluidbettpolyolefinreaktoren.
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Hintergrund der Erfindung
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Flüssige Katalysatoren bieten
viele Vorteile gegenüber
herkömmlichen
Feststoffträgerkatalysatoren für die Gasphasenpolymerisation
von Olefinen. Einspeisung flüssiger
Katalysatoren in Reaktoren hat jedoch häufig zu einem Reaktor- und/oder
Düsenfouling
geführt.
Herkömmliche
Düsen zum
Einsprühen
von Flüssigkeiten,
wie etwa gasunterstützte
Düsen und
herkömmliche
Zweifluiddüsen
erfordern eine kritische Koordination der Flussraten des Gases und
der Flüssigkeit
für eine
befriedigende Leistung. Flussraten von sowohl den Komponenten als
auch des Gemischs sind Funktionen der Düsenausgestaltung, im Besonderen
dem Öffnungsdurchmesser
und der Gasmischstelle. Im Allgemeinen liefern herkömmliche
Düsen dichte
Hochgeschwindigkeitseinsprühungen
unmittelbar abströmig
des Düsenaustritts.
Die Dichte und Geschwindigkeit der Einsprühung bewirkt, dass sie dazu
neigt sich auf dem Harz in dem Fluidbett abzulagern, was zur beschleunigten
Polymerisation auf der Oberfläche
der bereits gebildeten Harzteilchen führt. Fortgesetztes Beschichten mit
Katalysator und die nachfolgende Oberflächenreaktion können zur
Bildung von Harzteilchen führen,
die zu groß sind,
um in dem Bett fluidisiert zu werden, was dann zur Betriebsunterbrechung
des Reaktors führt,
was ein sehr teures Ereignis ist. Das Wachstum von Harzteilchen
durch Agglomerationswirkungen kann ebenfalls auftreten aufgrund konzentrierter
Katalysatoraktivität.
Eine hohe Anfangsreaktionsrate erhöht die Temperatur der frischen
Polymerteilchen, was dazu führt,
dass sie eine Temperatur nahe oder über der Harzerweichungstemperatur
erreichen. Das weiche oder geschmolzene Harz kann an andere Teilchen
in dem Bett anhaften, was zur Agglomeration und unkontrolliertem
Teilchenwachstum führt.
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Eine schlechte Kontrolle über die
Katalysatorverteilung kann auch zu nicht vertretbaren hohen Konzentrationen
feiner Harzteilchen führen,
welche dazu neigen, die ungewünschten
Wirkungen statischer Elektrizität
zu erhöhen,
was stets ein potenzielles Problem in dem Reaktor ist. Wie bekannt
ist, führen
statische Aufladungen zu ungewünschten
Akkumulationen von Harz und Folienmaterial. Feine Teilchen können auch
zu einem Fouling der Recyclisierungsgleitung, des Kompressors und
Wärmeaustauschers
führen.
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Die Verwendung flüssiger Katalysatoren bei der
Fluidbettolefinpolymerisation ist diskutiert in Brady et al., U.S.
Patent 5,317,036 und in Goode und Williams, U.S. Patent 5,693,727.
Siehe auch Keller et al., U.S. Patent 5,744,556. WO 98/37103 nennt
Ultraschalldüsen
als Beispiele von Zerstäubungsvorrichtungen.
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Ultraschallflüssigkeitszerstäuber sind
bekannt. Siehe z.B. Berger, U.S. Patent 4,655,393 und Tsai U.S. Patent
5,687,905, welches eine konzentrische Gaseinleitung verwendet, um
die Zerstäubung
zu unterstützen.
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Ultraschallenergie ist verwendet
worden, um Olefinpolymerisationskatalysatorkomponenten herzustellen – siehe
U.S. Patent 4,730,071, Spalte 1, Zeilen 52–53 und Beispiele 1, 4 und
5; Spalte 4, Zeilen 19– 20; U.S.
Patent 5,455,366, Spalte 20, Zeile 20, U.S. Patent 3,979,370, Spalte
3, Zeile 13; U.S. Patent 5,559,199, Spalte 38, Zeile 42; U.S. Patent
5,830,821, Spalte 18, Zeile 62 und U.S. Patent 5,780,562, Spalte
16, Zeile 48. Jedoch umfassen diese Verfahren im Allgemeinen die
Verwendung von Ultraschallbädern
oder Dispersionen oder gelegentlich das Brechen von Feststoffen.
Ultraschalldüsen
werden zum Herstellen von Polymerisationskatalysatoren im U.S. Patent
5,215,949 nahegelegt.
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Flüssige Katalysatoren sind einer
Verbrennungsreaktionszone zugeführt
worden – siehe
U.S. Patent 5,386,690, Spalte 5, Zeilen 1–8; in vier damit in Beziehung
stehenden U.S. Patenten 5,804,677 (Spalte 13, Zeile 42), 5,733,510
(Spalte 13, Zeile 44), 5,668,228 (Spalte 13, Zeile 44) und 5,541,270
(Spalte 13, Zeile 40) wird ein flüssiges Recyclisat bei der Olefinpolymerisation
durch Ultraschalldüsen
unterstützt.
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Methylaluminoxan wurde zusammen mit
Ethylen durch eine Ultraschalldüse
in einen Polymerisationsreaktor eingespeist, was zu „keiner
Aktivität
der Zirkoniumstellen" führte – Seite
26, WO 94/14856.
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Viele herkömmliche Düsen liefern eher ungebrochene
Flüssigkeitsligamente
aus der Düse
als diskrete Tröpfchen
wenn nicht alle Bedingungen richtig sind – z.B. eine minimale Flussrate.
Wenn hochaktive Lösungskatalysatoren
eingespeist werden sollen, ist beobachtet worden, dass wesentliche
Mengen Verdünnungsmittel,
wie etwa Isopentan, verwendet werden müssen, um Flüssigkeitsstromraten über dem
kritischen Wert zu halten, um Tröpfchenbildung
sicherzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Unsere Erfindung sorgt für die Verwendung
einer Ultraschalldüse
zum Einspeisen von Flüssigkatalysator
in einen Fluidbettolefinreaktor. Ein erstes Beispiel des Reaktortyps
und der in ihn eingespeisten Katalysatoren, auf welche unsere Erfindung
anwendbar ist, ist in dem oben genannten US-Patent 5,317,036 von
Brady gegeben. Unsere Erfindung ist geeignet für alle bekannten Olefinpolymerisationskatalysatoren,
die in flüssiger
Form eingespeist werden sollen. Diese sind allgemein in der Technik
bekannt und umfassen diejenigen, die angegeben sind und auf welche
Bezug genommen wird von Goode und Williams im US-Patent 5,693,727. Unsere
Erfindung kann auch in anderen bekannten Typen kommerzieller Fluidbettpolyolefinherstellungssystemen
verwendet werden.
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Herkömmliche Olefine, die durch
unser Verfahren polymerisiert werden, umfassen Ethylen, Propylen und
Butadien, jedoch alle anderen polymerisierbaren Olefine und Gemische
von Olefinen sind im Bereich unserer Erfindung umfasst.
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Die Verwendung von Ultraschall (oder
Ultraschallschwingungen) zum Bilden von Flüssigkeitströpfchen ist ein wirksames Mittel
zum Einleiten flüssiger
Katalysatoren in einen Gasphasenpolymerisationsreaktor, wie etwa
einen UNIPOL-Reaktor zur Polymerisation von Ethylen und anderen
Olefinen, wie in dem Patent 5,317,036 von Brady diskutiert. Die
Ultraschalldüse
kann in einer „teilchenfreien" Zone lokalisiert
sein, wie etwa als der Freisetzungsabschnitt oder die Zone unter
dem Fluidbett (in der Abwesenheit einer Verteilerplatte), oder innerhalb
einer „teilchenarmen" Zone. Eine teilchenarme
Zone kann gebildet werden durch Umgeben der Katalysatorzusammensetzungströpfchen mit
einem Ablenkgas, das vorzugsweise konzentrisch mit der flüssigen Katalysatorzusammensetzung
eingeleitet wird.
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Wir verwenden den Ausdruck „Flüssigkatalysatorzusammensetzung" hier mit der Bedeutung
Olefinkatalysator, Cokatalysator oder Aktivator in flüssiger Form,
d.h. entweder in Reinsubstanz, gelöst, emulgiert oder gemischt
und im Wesentlichen frei von Gas. Der Cokatalysator oder Aktivator,
falls in der Flüssigkatalysatorzusammensetzung
verwendet, ist typischerweise Methylaluminoxan (MAO), kann jedoch
jeder andere Cokatalysator sein, der von Goode und Williams im US-Patent
5,693,727 beschrieben ist. Im Besonderen kann der Katalysator aus
einer oder mehreren Metallverbindungen in Kombination mit einem
oder mehreren Cokatalysatoren aufgebaut sein. Alternativ kann alles
oder ein Teil des Cokatalysators getrennt von der (den) Metallverbindungen)
in den Reaktor eingespeist werden. Promotoren, die mit einer speziellen
Polymerisation verbunden sind, werden üblicherweise in den Reaktor
getrennt von dem Cokatalysator und/oder der Verbindung (den Verbindungen)
zugegeben. Unsere Erfindung kann jede Flüssigkatalysatorzusammensetzung
einspeisen, einschließlich
Ziegler-Natta-Katalysatoren,
Katalysatoren auf Chrombasis, Katalysatoren auf Vanadiumbasis, Metallocenkatalysatoren,
kationische Formen von Metallhalogeniden, Kobaltkatalysatoren und
Gemische davon, Nickelkatalysatoren und Gemische davon und Seltenerdmetallkatalysatoren,
die in der Technik bekannt sind oder detaillierter beschrieben sind
in dem Patent 5,693,727 von Goode und Williams.
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Wenn die Metallverbindung und/oder
der Cokatalysator von Natur aus in flüssiger Form auftreten, können sie „in Substanz" durch die Ultraschalldüse und in
eine teilchenarme oder teilchenfreie Zone eingebracht werden. Wahrscheinlicher
wird der flüssige
Katalysator in die teilchenarme Zone als eine Lösung (Einzelphase oder „echte" Lösung unter
Verwendung eines Lösungsmittels,
um die Metallverbindung und/oder Cokatalysator zu lösen), eine
Emulsion (teilweises Lösen
der Katalysatorkompenten in einem Lösungsmittel), Suspension, Dispersion
oder Aufschlämmung
(jede mit jeweils mit mindestens zwei Phasen) eingebracht. Vorzugsweise ist
der verwendete flüssige
Katalysator eine Lösung
oder eine Emulsion, am bevorzugtesten eine Lösung. Wie hier verwendet, umfasst „Flüssigkatalysator" bzw. „flüssiger Katalysator" oder „flüssige Form" eine Reinsubstanz,
Lösung,
Emulsion und Dispersionen der herkömmlichen Übergangsmetall- oder Seltenerdmetallkomponente
(Komponenten) des Katalysators und/oder Cokatalysators.
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Die Lösungsmittel, die verwendet
werden können,
um Lösungen
der löslichen,
nichtgeträgerten Übergangsmetall-
und/oder Seltenerd-Polymerisationskatalysatorverbindungen
zu bilden, sind inerte Lösungsmittel,
vorzugsweise nichtfunktionelle Kohlenwasserstofflösungsmittel,
und können
nichtgasförmige
Lösungsmittel
mit von 2 bis 8 Kohlenstoffatomen umfassen.
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Die Konzentration des Katalysators
und/oder Cokatalysators in dem Lösungsmittel
(oder in der Trägerphase
im Falle einer Dispersion oder Emulsion) kann im Bereich von 0,001%
bis 100% bezüglich
des Gewichts liegen. Vorzugsweise, wenn Lösungsmittel oder Träger verwendet
wird, kann Katalysator in Konzentrationen von 0,001% bis 50%, bevorzugter
0,01% bis 10% und am bevorzugtesten 0,05 bis 0,5% bezüglich des Gewichts
vorliegen. Im Falle von Cokatalysator ist ein Bereich von 0,001
bis 50% bevorzugt; bevorzugter 0,01 bis 10% und am bevorzugtesten
0,1 bis 2%.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Flüssigkatalysatorzusammensetzung,
der flüssige
Katalysator, die Katalysatorlösung,
die Mischkatalysatorlösung,
emulgierter, dispergierter oder verdünnter Katalysator durch mindestens
ein Gas umgeben, welches dazu dient, Harzteilchen aus dem Bett aus
dem Weg der Flüssigkatalysatorzusammensetzung
zu bewegen oder abzulenken wenn sie in die Fluidisierungszone eintritt
und weg von dem Bereich des Katalysatoreintritts, wobei eine teilchenarme
Zone bereitgestellt wird. Der Mantel aus umgebendem Gas wird erzeugt
durch Strömen
des Gases in einem Rohr, das konzentrisch zur Ultraschalldüse ist.
Das Gas kann Stickstoff oder ein anderes Gas sein, das in der Fluidbettumgebung
inert ist, oder es kann reaktives Monomer oder Recyclisierungsgas
umfassen.
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Eine harzteilchenarme Zone wird in
dem Reaktor dadurch aufgebaut, dass die flüssige Katalysatorzusammensetzung
so eingespeist wird, dass die durch die Ultraschalldüse gebildeten
Tröpfchen
nicht unmittelbar in Kontakt mit einem wesentlichen Teil der Harzteilchen
kommen, die bereits gebildet sind und in dem Fluidbett dispergiert
werden. Um die Wahrscheinlichkeit, dass die Tröpfchen der flüssigen Katalysatorzusammensetzung
nicht unmittelbar mit vorliegenden suspendierten Harzteilchen in
Kontakt treten, zu verringern, kann die Ultraschalldüse durch
ein konzentrisches Rohr umgeben sein, zum Zuführen eines umgebenden Gases, welches
dazu dient, Harzteilchen aus dem Weg der flüssigen Katalysatorzusammensetzung
wenn sie in die Fluidisierungszone eintritt, zu bewegen oder abzulenken,
wobei eine teilchenarme Zone gebildet wird. Ein derartiges Gas oder
mehrere Gase bilden einen Mantel um die durch die Ultraschalldüse erzeugten
Tröpfchen, wobei
der gewünschte
mittlere Durchmesser und die Durchmesserspannweite, die hier diskutiert
werden, eingehalten werden, und die Wahrscheinlichkeit erhöht wird,
dass der neu eingebrachte Katalysator aktiviert sein wird und Teilchen
bilden wird, unabhängig von
den vorliegenden Teilchen, wodurch dann eine bessere Steuerung der
Größe und Größenverteilung
der Harzteilchen bereitgestellt wird. Der Mantel bildet zusammen
mit der Tröpfchenwolke,
die er umgibt, eine teilchenarme Zone, welche solange aufrechterhalten
wird wie die Tröpfchen
innerhalb des konzentrischen Gases eingesprüht werden. Sowohl das Gas als
auch die Tröpfchen
werden kontinuierlich in das Fluidbett durch die Ströme und Konvektion
des Betts dispergiert.
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Wenngleich es möglich ist, dass wir kein Gas
in unserer flüssigen
Katalysatorzusammensetzung zur Einspeisung durch die Ultraschalldüsen verwenden,
können
wir eine Vielzahl von Gasen in dem konzentrischen Rohr verwenden,
welches die oben beschriebene teilchenarme Zone bildet und/oder
den oben beschriebenen Mantel bildet. Das konzentrisch eingespritzte
Gas kann nicht nur inerte Gase (in der Reaktorumgebung), wie etwa
gesättigte
Kohlenwasserstoffe mit geringem Molekulargewicht, Stickstoff und
Argon umfassen, sondern kann auch Recyclisierungsgas (Gas, welches
aus der Recyclisierungsleitung zur Temperaturerhaltung oder für andere
Zwecke entnommen wird), Kettenübertragungsgas
(im Allgemeinen Wasserstoff) und Monomer, das zum Einbau in das
Harzprodukt vorgesehen ist, wie etwa Ethylen, Propylen und/oder
Hexen, umfassen.
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Dieses Verfahren bietet viele Vorteile
gegenüber
anderen herkömmlichen
Tröpfchenbildungsverfahren.
Spezifische Vorteile umfassen: unmittelbare Tröpfchenbildung mit kleiner oder
keiner Ligamentbildung am Düsenaustritt,
selbst bei sehr niederen Flüssigkeitsstromraten;
es kein Gas zur Tröpfchenbildungn
erforderlich; präzise
Steuerung der Tröpfchengröße und ihrer
Verteilung über
die Wahl der Schwingungsfrequenz (d. h. kleine oder keine Satellitentröpfchenbildung);
sehr geringe Sprühgeschwindigkeit
(oder weich) im Gegensatz zu Hochgeschwindigkeitsfahnen für andere
Verfahren, präzise
Steuerung des Sprühwinkels,
falls erforderlich, zusätzlich
Teilchengrößenvariation
durch harmonische Effekte mit Zweifluidultraschalldüse, inniges,
molekulares Mischen von Komponenten des Katalysators und mögliche erhöhte katalytische
Wirkung aufgrund sonochemischer Effekte.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Auftragung der Verteilung von Wassertröpfchengrößen, die durch eine Ultraschalldüse bei 48
und 60 kHz hergestellt wurden.
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2 zeigt
Vergleichsergebnisse für
eine Einzelöffnung
mit einem Injektionsrohr von 0,04 Zoll.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Unsere Erfindung liefert ausgezeichnete
Steuerung der Katalysatortröpfchengröße und der
Katalysatortröpfchengrößenverteilung
in der Fluidbettumgebung eines Olefinpolymerisationsreaktors durch
die Verwendung von Ultraschalldüsen.
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Das Spektrum von Schallwellen liegt
im Bereich von niederen Frequenzen, die durch Menschen hörbar sind
von bis zu 20 kHz bis zu sehr hohen Frequenzen von bis 100 mHz,
die z. B. für „Sonogramme" bei der medizinischen
Diagnose verwendet werden. Der Frequenzbereich zwischen 20 kHz und
100 kHz, der manchmal als „Energieultraschall" verwendet wird,
wird häufig
für Flüssigkeitszerstäuben verwendet.
Wenn ein Flüssigkeitsfilm
auf einer glatten Oberfläche
in eine Schwingungsbewegung in senkrechter Richtung zur Oberfläche gebracht
wird, absorbiert die Flüssigkeit
etwas von der Schwingungsenergie, die sich als stehende Wellen manifestiert,
welche als „Kapillarwellen" bekannt sind. Bei
einer gegebenen Energiezuführung,
wenn die Schwingungsfrequenz über
eine kritische Frequenz ansteigt, die charakteristisch für die Flüssigkeit
ist, werden die Kapillarwellen instabil und es werden winzige Flüssigkeitströpfchen von
den Spitzen der sich verflachenden Wellen, die normal zu zerstäubenden
Oberflächen
sind, ausgestoßen.
Die kritische Wellenlänge λc kann
als λc = 2π(σ/p0ϖ2)1/3 worin σ die Oberflächenspannung der Flüssigkeit
ist, p0 die Dichte der Flüssigkeit
ist und ϖ die Schwingungsfrequenz ist. Für Wasser
(σ = 0,073
Newton/Meter) kann z. B. der Durchmesser des Tröpfchens in Mikrometer beschrieben
werden als D = (2*10–4)f2/3 worin f die Frequenz in kHz ist.
Das heißt
der Tröpfchendurchmesser
nimmt exponentiell mit Frequenzerhöhung ab. Wenngleich der obige
Ausdruck für
Wasser bei Umgebungstemperatur gilt, können Tröpfchendurchmesser für andere
Flüssigkeiten
leicht bestimmt werden, wenn die Oberflächenspannung für die Flüssigkeit bekannt
ist. Mehrere zufriedenstellende Ultraschalldüsen zur Flüssigkeitszerstäubung sind
kommerziell von der Sonotek Corporation in Poughkeepsie NY und von
Sonics and Materials aus Newtown, Connecticut erhältlich.
Die Ultraschalldüsen
können
von dem Typ sein, welcher nur bei einer Frequenz arbeitet oder welcher über einen
Frequenzbereich gefahren werden kann.
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1 zeigt
die Tröpfchengrößenverteilung
für Wasser,
die mit zwei Ultraschalldüsen
mit 48 kHz und 60 kHz Eingabefrequenz erhalten werden. Ein wesentliches
Merkmal ist die enge Tröpfchengrößenverteilung, die
mit den Ultraschalldüsen
erhalten wird. Zum Beispiel sind mit der 48 kHz-Düse (rautenförmige Datenpunkte) über 90%
aller Tröpfchen
innerhalb eines Tröpfchengrößenbereichs
von 40 bis 60 μm;
mit der 60 kHz-Düse (quadratische
Datenpunkte) sind alle Tröpfchen
innerhalb eines Bereichs von 30 bis 50 μm. Die Verteilungsbreite kann üblicherweise
als „Verteilungsspanne" angegeben werden.
Umso kleiner die Spanne, umso enger ist die Verteilung. Die Spanne
ist definiert als das Verhältnis
worin D
90,
D
10 und D
50 das
90., 10. und 50. Perzentil der Verteilung sind. Es ist festzuhalten,
dass D
50 einfach der mittlere Tröpfchendurchmesser
ist. Die Werte der Verteilungsspanne in Tabelle 1 für die beiden
Düsen,
worin die Faktoren D
90, D
10 und
D
50 erhalten werden durch Bildverarbeitungssoftware
unter Verwendung direkter fotografischer Daten, sind 0,27 (48 kHz)
und 0,63 (60 kHz). Für
Vergleichszwecke gibt
2 die
Tröpfchengrößenverteilung
für ein
Einzelöftnungsinjektionsrohr
mit 0,04 Zoll, einer senkrechten 3-Lochdüse und einer herkömmlichen
1/8 Zoll-Einzelöffnungs-Zweifluiddüse an. Es
ist klar, dass die Tröpfchenverteilung,
die durch diese Düsen
erhalten wird, wesentlich breiter ist als diejenige mit der Ultraschalldüse. Tabelle
I unten gibt einen Vergleich der Spanne für diese Düsen bei vergleichbarem Fluss,
Druck und Schallenergiezuführung.
Die verwndeten Ultraschalldüsen
wurden von der Sonotek Corporation bezogen. Tabelle
1 – Verteilungsspanne
für die
untersuchten Düsen
| Düse | Spanne |
| 48
kHz Ultraschall | 0,27 |
| 60
kHz Ultraschall | 0,63 |
| 0,04
Zoll-I.D.-Injektionsrohr | 1,5 |
| 3-Loch,
senkrecht | 1,7 |
| 1/8
Zoll Einzelöffnungs-Zweifluid | 1,62 |
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Die Dichte von Methylaluminoxan (MAO)-Cokatalysator
ist etwa 0,8 und eine mit Isopentan verdünnte Lösung kann etwa 0,6 sein, in
Abhängigkeit
von dem Verdünnungsausmaß; eine Änderung
von 0,8 auf 0,6 würde
den Tröpfchendurchmesser
um etwa 10% verändern.
Der Katalysator und Cokatalysator kann in flüssiger Form kombiniert werden,
wie von Goode und Williams in dem oben genannten U.S. Patent 5,693,727
und an anderer Stelle hier beschrieben.
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Von Ultraschall verschiedene Düsen erfordern üblicherweise
die Verwendung eines Gases, um feine Tröpfchen zu bilden und ihre Leistungsfähigkeit
ist extrem empfindlich gegenüber
Gas- und Flüssigkeitsflussraten.
Die Ultraschalldüsen
erfordern nicht die Verwendung eines Gases, um feine Tröpfchen herzustellen.
Ultraschalldüsen
können
so konfiguriert werden, dass sie mit zwei oder mehr Flüssigkomponenten
arbeiten. Zum Beispiel können
der Lösungskatalysator
und der Katalysatoraktivator oberströmig kombiniert werden bevor
sie in die Düse
eintreten. Dies erleichtert inniges Mischen der Komponenten und
verstärkt
die Katalysatoraktivität. Zum
zweiten ist der Sprühnebel,
der von einer Ultraschalldüse
austritt ein Sprühnebel
mit sehr geringer Geschwindigkeit. Die Tröpfchengeschwindigkeit ist nur
in der Größenordnung
von einigen Zentimetern pro Sekunde, im Gegensatz zu Geschwindigkeiten
von mindestens zwei bis drei Größenordnungen
höher aus Zweifluiddüsen. Das
heißt,
es muss keine Sprühfahne
mit Ultraschalldüsen
erzeugt werden. Im Gegensatz zu anderen Katalysatorzuführungsvorrichtungen
haben Ultraschalldüsen
Niederflussratentauglichkeit, wodurch im Wesentlichen die Notwendigkeit
von Verdünnungsmitteln,
wie etwa Isopentan, verringert wird. Auch kann aufgrund der geringen
Sprühnebelgeschwindigkeit
ein Niedergeschwindigkeitsgasmantel um die Düse die Sprühnebelform steuern und die
Bildung der primären
Teilchen während
der Polymerisation verbessern. Ein Gasmantel unterstützt die
Trocknung der Tröpfchen,
wenn dies gewünscht
ist.
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Bei den oben beschriebenen flüssigen Katalysatoren,
Gemischen von flüssigen
Katalysatoren und/oder zur Katalysatoraktivierung, Verdünnungsmitteln
und/oder Trägern
bevorzugen wir die Erzeugung von Tröpfchen mit einer Durchmesserverteilungsspanne
von weniger als 3 (0,1 bis 3 wird in vielen Fällen ausreichend sein), vorzugsweise
0,1 bis 1,5 und am bevorzugtesten weniger als 1. Diese Spannenbereiche
können variierend
verwendet werden für
mittlere Teilchendurchmesser von 1 bis 100 Mikrometer, vorzugsweise
2 bis 30 Mikrometer und am bevorzugtesten 10 bis 25 Mikrometer.
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Ultraschalldüsen unterliegen schließlich auch
keinem Fouling. Die Tröpfchenbildung
ist unmittelbar (die Düse
steht unter Energie bevor die Flüssigkeit
in die Düse
eintritt) und ein Inertgasmantel um die Düse verhindert eine mögliche Reaktion
in der unmittelbaren Umgebung der Düse, wodurch das Risiko eines
Verstopfens verringert wird.
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Wenngleich unser Verfahren zufriedenstellend
bei Frequenzen zwischen 10 und 100 kHz arbeiten wird, bevorzugen
wir unsere Ultraschalldüsen
mit einer Frequenz von 40 bis 75 kHz, am bevorzugtesten 45 bis 68
kHz, zu betreiben. Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn die
Flussraten, Katalysatorkonzentration und Ultraschallfrequenzen alle
im Wesentlichen konstant über
die Produktionsdauer gehalten werden, innerhalb von Veränderungen
von nicht mehr als plus oder minus 10 Prozent des Nominalen.
