DE69107825T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Einführung einer Suspension in einem Reaktor. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zuführen einer Suspension in einen Reaktor, insbesondere zum Zuführen einer Suspension in einen Gasphasen-Alpha-Olefin- Polymerisationsreaktor, sowie auf ein Verfahren, welches die Vorrichtung der Erfindung benutzt.
• Ein Wirbelbett-Polymerisationsreaktor-System umfaßt im allgemeinen einen aufrechtstehenden langgestreckten Reaktor, in dem die Partikel des Polymers, welches gebildet wird, durch einen aufwärtsströmenden Verwirbelungsgasstrom, welcher das zu polymerisierende Alpha-Olefin oder die zu polymerisierenden Alpha-Olefine enthält, im fluidisierten Zustand gehalten werden. Im unteren Teil des Reaktors befindet sich gewöhnlich eine perforierte oder poröse Platte, die im allgemeinen als Verwirbelungsgitter bekannt ist, welche es ermöglicht, den unterhalb des Verwirbelungsgitters in den Reaktor eintretenden Verwirbelungsgasstrom in das Wirbelbett zu verteilen, um die Polymerpartikel oberhalb des Gitters im fluidisierten Zustand zu halten. Das Reaktor-System umfaßt gewöhnlich auch eine Rückführleitung, die das obere Ende des Reaktors mit dem unteren Ende des Reaktors unterhalb des Verwirbelungsgitters verbindet. Diese Rückführleitung umfaßt im allgemeinen einen Kompressor, um das Gasgemisch umzuwälzen, welches das obere Ende des Reaktors verläßt, sowie mindestens einen Wärmetauscher, um das Gasgemisch zum Abführen von Reaktionswärme abzukühlen, bevor das Gasgemisch zum unteren Ende des Reaktors zurückgeführt wird. Der Reaktor ist mit Einrichtungen zum Zuführen des Alpha-Olefins oder der Alpha- Olefine, von Katalysator und anderen Komponenten des Reaktionssystems versehen, sowie mit Einrichtungen zur Entnahme des Polymererzeugnisses.
• Zum Polymerisieren von Alpha-Olefinen in Gasphasen- Wirbelbettreaktoren geeignete Katalysatoren sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Der Katalysator kann in den Reaktor als eine Suspension in einer Flüssigkeit zugeführt werden.
• Die unter der Nr. 58-79533 veröffentlichte Japanische Patentanmeldung offenbart eine Vorrichtung zum Einleiten einer Katalysatorsuspension in einen Reaktor, wobei diese Vorrichtung einen Lagerbehälter umfaßt, der mit einer externen Rückführleitung ausgestattet ist, durch welche die Suspension aus dem Lagerbehälter abgezogen und zu diesem zurückgeführt werden kann. Eine Zufuhrleitung verbindet die Rückführleitung mit dem Reaktor. Mit dieser Vorrichtung kann die Suspension kontinuierlich aus dem Lagerbehälter abgezogen und entweder dem Reaktor zugeführt oder zum Lagerbehälter zurückgeführt werden. Somit kann die Suspension dem Reaktor diskontinuierlich zugeführt werden, obwohl sie kontinuierlich aus dem Lagerbehälter abgezogen wird. Der Lagerbehälter ist mit einem mechanischen Rührwerk ausgestattet, und die Rückführleitung weist eine Pumpe auf. Die Verwendung der Pumpe ist geeignet, das Auftreten von sehr feinen Katalysatorpartikeln infolge des Zermahlens oder Abriebs des letzteren hervorzurufen. Feine Katalysatorpartikel können Schwierigkeiten verursachen, insbesondere beim Betrieb eines Gasphasen-Polymerisationsreaktors. In einem Wirbelbettreaktor vorhandene feine Partikel können zusammen mit dem Verwirbelungsgas aus dem Reaktor heraus mitgerissen werden und können ein Blockieren von Einrichtungen in der Rückführleitung oder in Strömungsrichtung hinter dem Reaktor verursachen.
• Die US 4398852 beschreibt eine Vorrichtung, um durch Schwerkraft feste Partikel unmittelbar aus einem Behälter in einen Reaktor einzutragen. Eine derartige Zufuhr verwendet keine Flüssigkeit und kann nicht mittels einer Druckdifferenz zwischen dem Behälter und dem Reaktor bewirkt werden, da der Behälter unter im wesentlichen demselben Druck wie der Reaktor steht.
• Die GB 1333738 beschreibt ein Verfahren zum Zuführen von festen katalytischen Partikeln in einen Wirbelbettreaktor unter Verwendung eines Dosierventils, das benutzt wird, um aufeinanderfolgend kleine Mengen an Partikeln in den Reaktor zuzuführen. Die Zufuhr von festen Partikeln in einen Reaktor erfordert eine geringere Genauigkeit als die Zufuhr von festen Partikeln in einer Suspension.
• Man hat nun ein Verfahren und eine Vorrichtung gefunden, um feste Partikeln in Suspension in einer Flüssigkeit in einen Reaktor zuzuführen, während das oben genannte Problem beseitigt oder zumindest gemildert wird. Insbesondere erfordert die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht den Einsatz einer Pumpe. Die Suspension wird durch Schwerkraft und/oder die Wirkung eines Gasdrucks in den Reaktor zugeführt. Außerdem kann das Verfahren der Erfindung verwendet werden, um eine Suspension von einem Lagerbehälter zu einem Reaktor zu überführen, der unter einem Druck gehalten wird, welcher höher ist als derjenige, der im Lagerbehälter herrscht.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt so eine Vorrichtung zum Zuführen eines vorbestimmten Volumens an Suspension in einen Reaktor (a) einen Lagerbehälter, der unter einem Druck P1 gehalten wird, (b) einen über eine mit einem Absperrventil versehene erste Leitung mit dem Lagerbehälter verbundenen Zwischenbehälter, der ein inneres Fassungsvermögen aufweist, das dem vorbestimmten Volumen an Suspension im wesentlichen gleich ist, wobei das Absperrventil, die Leitung und der Zwischenbehälter so angeordnet sind, daß das Volumen an Suspension durch Schwerkraft vom Lagerbehälter zum Zwischenbehälter überführt werden kann, (c) einen über eine mit einem Absperrventil versehene zweite Leitung mit dem Zwischenbehälter verbundenen Speisebehälter, der so angeordnet ist, daß das vorbestimmte Volumen an Suspension durch Schwerkraft vom Zwischenbehälter zum Speisebehälter überführt werden kann, und der mit dem Reaktor, welcher unter einem Druck P2, der höher als P1 ist, gehalten wird, über eine dritte Leitung verbunden ist, die an oder nahe dem untersten Teil des Speisebehälters angeordnet ist und mit einem Einlaßabsperrventil versehen ist, wobei der Speisebehälter mit einer Gaszufuhrleitung versehen ist und ein ausreichendes Fassungsvermögen aufweist, um ein Volumen an Suspension und eine Menge an Gas unter Druck aufzunehmen, derart, daß es die Druckdifferenz zwischen dem Speisebehälter und dem Reaktor ermöglicht, das vorbestimmte Volumen an Suspension in den Reaktor zuzuführen.
• Die Behälter können eine beliebige Querschnittsform aufweisen, besitzen jedoch gewöhnlich kreisförmige Querschnitte.
• Der Lagerbehälter ist im allgemeinen zylindrisch und weist vorteilhafterweise ein ausreichendes Fassungsvermögen auf, so daß er imstande ist, den Reaktor über einen von 1 bis 10 Tagen reichenden Zeitraum mit Suspension zu speisen. Für einen großtechnischen Reaktor kann der Lagerbehälter so ein Volumen zwischen 0,5 und 10 m³ aufweisen. Der Lagerbehälter kann mit einem Rührsystem versehen sein, das dazu dienen soll, die Suspension zu homogenisieren und/oder mit Systemen, die es ermöglichen, eine minimale oder maximale Suspensionshöhe zu erkennen. Er kann mit einer Gaszufuhrleitung und mit einer Gaseinlaßleitung versehen sein. In diesem Fall kann der Lagerbehälter mit einem Gasdruck-Steuersystem versehen sein, das dazu dienen soll, durch Zufuhr und/oder Abgabe von Gas einen konstanten Druck P&sub1; aufrechtzuerhalten.
• Der Zwischenbehälter besteht im allgemeinen aus einem zylindrischen Rohr, das vorzugsweise vertikal angeordnet ist, so daß es seinen Inhalt leichter durch Schwerkraft in den Speisebehälter überführt. Sein gesamtes inneres Fassungsvermögen ist im wesentlichen gleich dem vorbestimmten Volumen an Suspension, das in den Reaktor zugeführt werden soll. In diesem letzten Fall wird der Zwischenbehälter im allgemeinen zum Abmessen des vorbestimmten Volumens an Suspension benutzt. In Industriebetrieben kann das Fassungsvermögen des Zwischenbehälters gewöhnlich zwischen 0,1 und 10 Litern schwanken. Der Zwischenbehälter ist über die erste Leitung mit dem Lagerbehälter verbunden, insbesondere mit der Seitenwand oder mit der Wand, die den untersten Teil des Lagerbehälters bildet. Außerdem ist er über die zweite Leitung auch mit dem Speisebehälter verbunden, insbesondere mit dem oberen Ende des Speisebehälters, um die Zufuhr von Suspension in diesen Behälter zu erleichtern.
• Gemäß einer Ausführungsform kann sich eine zusätzliche Zufuhrleitung in den Zwischenbehälter öffnen. Diese zusätzliche Zufuhrleitung kann verwendet werden, um eine andere Komponente, vorzugsweise eine Flüssigkeit in den Zwischenbehälter zuzuführen, so daß sie danach dem Reaktor zugeführt werden kann.
• Der Speisebehälter ist mit dem Reaktor über eine dritte Leitung verbunden, die Einlaufleitung genannt wird. Um die Zufuhr von Suspension in den Reaktor zu erleichtern, ist die Einlaufleitung an oder nahe dem untersten Teil des Speisebehälters angeordnet. Das Fassungsvermögen des Speisebehälters ist im allgemeinen größer als dasjenige des Zwischenbehälters. Der Speisebehälter kann zweckdienlich einen zylindrischen Oberteil und einen konischen Unterteil umfassen. In diesem Fall ist die Einlaufleitung bevorzugt mit der Spitze des Konus verbunden.
• Wenn das vorbestimmte Volumen an Suspension durch die Wirkung einer Druckdifferenz zwischen dem Speisebehälter und dem Reaktor vom Speisebehälter in den Reaktor zugeführt wird, ist der Speisebehälter mit einer Gaszufuhrleitung und wahlweise mit einem Ablaßventil versehen, das auf dem Oberteil des Behälters angeordnet sein kann. Das Ablaßventil kann benutzt werden, um im Speisebehälter einen Druck unterhalb des Drucks des Reaktors zu erhalten. Der erhaltene Druck kann im wesentlichen gleich oder ähnlich demjenigen des Lagerbehälters sein. Das Fassungsvermögen des Speisebehälters ist ausreichend, um ein Volumen an Suspension und eine Menge an Gas unter Druck aufzunehmen, so daß es die Druckdifferenz zwischen dem Behälter und dem Reaktor ermöglicht, das vorbestimmte Volumen an Suspension in den Reaktor zuzuführen.
• Die Einlaufleitung ist mit einem Einlaßventil versehen. Um die Zufuhr von Gas in den Reaktor zu begrenzen, wenn eine Druckdifferenz benutzt wird, ist die Einlaufleitung vorteilhafterweise mit einem Einlaßventil versehen, das ultraschnell arbeitet. Sie kann auch mit einem Sicherheitsventil versehen sein, das zwischen dem Einlaßventil und dem Reaktor angeordnet ist, zum Beispiel in der Nachbarschaft desjenigen Endes der Einlaufleitung, welches sich in den Reaktor hinein öffnet.
• Die Einlaufleitung weist vorzugsweise einen geringen Durchmesser und eine Länge auf, die so kurz wie möglich ist, so daß sie nur ein geringes Volumen an Suspension aufnimmt. Sie öffnet sich bevorzugt in eine Wand des Reaktors, das heißt, daß sich die Leitung nicht in den Reaktor hinein erstreckt, was dessen Betrieb stören könnte. Um die Verteilung der Suspension innerhalb des Reaktors zu fördern, wird außerdem empfohlen, daß sich die Einlaufleitung senkrecht zu einer vertikalen Wand des Reaktors öffnen sollte, oder vorteilhafterweise in einer auf das untere Ende des Reaktors zu weisenden Richtung, mit einer bezüglich der horizontalen Ebene gemessenen Neigung, die bis hin zu 60º und insbesondere zwischen 10 und 50º betragen kann.
• Die Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Zuführen eines vorbestimmten Volumens an Suspension, die in einem Lagerbehälter enthalten ist, welcher unter einem Druck P1 gehalten wird, in einen Reaktor, welcher unter einem höheren Druck P2 gehalten wird, umfassend eine Folge von Schritten, die darin bestehen: (a) Überführen des vorbestimmten Volumens an Suspension durch Schwerkraft vom Lagerbehälter zu einem Zwischenbehälter durch Öffnen und Schließen eines Ventils in einer den Lagerbehälter und den Zwischenbehälter verbindenden Leitung, (b) Überführen des Volumens an Suspension durch Schwerkraft zu einem Speisebehälter durch Öffnen und Schließen eines Ventils in einer den Zwischenbehälter und den Speisebehälter verbindenden Leitung, (c) Zuführen eines Gases in den Speisebehälter mit Hilfe einer Gaszufuhrleitung, um einen Druck P3 zu erhalten, der größer als P2 und derart ist, daß die Differenz P3 - P2 imstande ist, das Volumen an Suspension während des Schrittes (d) in den Reaktor zuzuführen, und (d) Überführen der Suspension zum Reaktor durch ein schnelles Öffnen und Schließen eines Ventils in einer den Speisebehälter und den Reaktor verbindenden Leitung, wobei der Druck P4 nach Beendigung des Überführens und nach dem Schließen des Ventils noch immer größer als P2 ist.
• In der nachfolgenden Beschreibung und in dem Beispiel sind die Drücke durchweg Absolutdrücke und werden in MPa ausgedrückt.
• Das Verfahren der Erfindung kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden, unter der Bedingung, daß der Speisebehälter mit einer Gaszufuhrleitung und wahlweise mit einem Ablaßventil versehen ist.
• Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird ein Reaktor, in dem ein Druck P2 herrscht, mit einer Suspension beschickt, die in einem Lagerbehälter enthalten ist, in welchem ein Druck P1 herrscht. Vorzugsweise wird die Suspension unter einem Gas gelagert, das gegenüber den in den Suspension enthaltenen Partikeln inert ist, wie beispielsweise Stickstoff. Der Druck P1 ist in den meisten Fällen gleich oder geringfügig höher als der Atmosphärendruck. Zum Beispiels kann P&sub1; zwischen 0,1 und 0,2 MPa liegen. Außerdem kann der Druck P&sub1; mit Hilfe eines Drucksteuersystems konstant gehalten werden.
• In einem vorbereitenden Schritt des Verfahrens kann der Speisebehälter zur Atmosphäre abgelassen werden, indem das Ablaßventil geöffnet wird, wenn er sich unter einem Druck befindet, der höher als der Druck P&sub1; ist, insbesondere im Blick darauf, einen Druck P&sub5; zu erhalten, der nicht größer als der Druck P&sub1; ist. Während dieses Vorgangs kann das zwischen dem Zwischenbehälter und dem Speisebehälter angeordnete Ventil ebenfalls geöffnet werden, um auch den Zwischenbehälter abzulassen, wenn P&sub1; höher als der Atmosphärendruck ist. Der Ablaßvorgang wird durchgeführt, um Drücke derselben Größenordnung zwischen dem Lagerbehälter und dem Speisebehälter zu erhalten, was es ermöglicht, den Gebrauch der Vorrichtung speziell dadurch zu erleichtern, daß eine Bewegung von Gas aus dem Speisebehälter in Richtung des Lagerbehälters vermieden wird.
• In einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein Volumen an Suspension in den Zwischenbehälter zugeführt, indem das Ventil, welches den Lagerbehälter mit den Zwischenbehälter verbindet, geöffnet und dann geschlossen wird. Diese Zufuhr wird erleichtert, wenn der Druck P&sub1; größer als Atmosphärendruck ist. In den meisten Fällen ist der Zwischenbehälter vollständig mit der Suspension gefüllt, weil sein Fassungsvermögen dem Volumen der in den Reaktor zuzuführenden Suspension entspricht. Jedoch kann er auch mit einem kleineren Volumen an Suspension gefüllt werden, indem man die Öffnungszeit des Ventils begrenzt, das ihn mit dem Lagerbehälter verbindet.
• In einem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Überführen des Volumens an Suspension aus dem Zwischenbehälter zum Speisebehälter hin, indem das Ventil, welches den Zwischenbehälter mit dem Speisebehälter verbindet, geöffnet und dann geschlossen wird.
• In einem dritten Schritt des Verfahrens erfolgt die eigentliche Zufuhr des Volumens an Suspension in den Reaktor. Dazu wird ein Gas, das vorzugsweise gegenüber den in der Suspension vorhandenen Partikeln inert ist, wie beispielsweise Stickstoff, in den Speisebehälter zugeführt, um einen Druck P&sub3; zu erhalten, der höher als der im Reaktor herrschende Druck P&sub2; ist. Es ist wichtig, daß die Druckdifferenz P&sub3; - P&sub2; imstande sein sollte, das Volumen an Suspension in den Reaktor zuzuführen. Das heißt, daß der im Speisebehälter herrschende Gasdruck immer höher als der Druck P&sub2; sein muß, selbst dann, wenn die gesamte Suspension in den Reaktor zugeführt worden ist. Weiter wird P&sub3; vorteilhafterweise in einem Zusammenhang mit dem Fassungsvermögen des Speisebehälters ausgewählt, um eine Störung des Betriebs des Reaktors zu vermeiden und um eine gute Verteilung des Suspension im Reaktor aufzuweisen. Nach der Zufuhr von Gas wird das Einlaßventil geöffnet, um das Volumen der Suspension in den Reaktor zuzuführen, wobei ein Schließen dieses Ventils nach der Zufuhr des Volumens an Suspension und vorzugsweise sehr schnell stattfindet, um die in den Reaktor injizierte Gasmenge zu begrenzen. In jedem Fall ist es von Vorzug, das Einlaßventil zu schließen, so daß man im Speisebehälter einen Druck P&sub4; erhält, der höher als P&sub2; ist, um so eine Gasströmung von Gas aus dem Reaktor in Richtung des Speisebehälters zu vermeiden. In der Praxis wird die Suspension bevorzugt in den Reaktor zugeführt, indem das Einlaßventil geöffnet und dann geschlossen wird, sobald der im Speisebehälter herrschende Druck einen vorbestimmten Wert P&sub4; erreicht, der anzeigen sollte, wenn die gesamte Suspension in den Reaktor zugeführt worden ist. Wenn die Einlaufleitung zusätzlich zum Einlaßventil mit einem Sicherheitsventil versehen ist, findet gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens die eigentliche Zufuhr von Suspension in den Reaktor nach der Zufuhr von Gas in den Einlaufbehälter statt, indem das Sicherheitsventil und dann das Einlaßventil geöffnet und dann das Einlaßventil und dann das Sicherheitsventil geschlossen wird.
• Die Schritte des Verfahrens bildet eine Folge, die es möglich macht, ein vorbestimmtes Einzelvolumen an Suspension in den Reaktor zuzuführen. Die Folge kann vorteilhafterweise von 1 bis 500 Sekunden dauern, und vorzugsweise von 60 bis 180 Sekunden. Um eine Suspension aufeinanderfolgend in einen Reaktor zuzuführen, kann die Zufuhrfolge des Verfahrens mehrere Male und bevorzugt zyklisch wiederholt werden. Insbesondere können von 1 bis 20 Zufuhrfolgen pro Stunde durchgeführt werden. Gewöhnlich können auf diese Weise von 1 bis 20 Liter an Suspension pro Stunde in einen Reaktor eines Industriebetriebs zugeführt werden. Diese zugeführte Menge hängt selbstverständlich von einer Anzahl von Faktoren ab, und insbesondere vom Fassungsvermögen der Zwischenkammer, von der Länge einer Zufuhrfolge und von der Anzahl von Folgen pro Stunde. Wenn der Zwischenbehälter mit einer Flüssigkeitszufuhrleitung versehen ist, kann diese Leitung verwendet werden, um die Zufuhrvorrichtung zu reinigen, um ein Zusetzen, insbesondere in der Einlaufleitung zu vermeiden. Zum Beispiel können während einer aufeinanderfolgenden Zufuhr von Suspension in einen Reaktor ein oder mehr Vorgänge einer Zufuhr von Flüssigkeit zwischen zwei Vorgänge einer Zufuhr von Suspension zwischengeschaltet werden.
• Das Verfahren der Erfindung ist besonders nützlich, um in einer Flüssigkeit suspendierte Partikel mit katalytischer Aktivität in einen Reaktor mit einem Wirbelbett und/oder einem mechanisch umgerührten Bett zuzuführen, in dem eine Gasphasen- Polymerisation oder -Copolymerisation von Alpha-Olefinen durchgeführt wird, die von 2 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten. In diesem Fall liegt der Druck P&sub2; in den meisten Fällen zwischen 0,1 und 5 MPa. Der Gasphasen- Polymerisationsreaktor kann vorteilhafterweise aus einer Einrichtung bestehen, wie derjenigen, die im Französischen Patent Nr. 2,207,145 oder im Französischen Patent Nr. 2,335,526 beschrieben ist. Diese Einrichtung umfaßt im wesentlichen einen Wirbelbett-Polymerisationsreaktor, umfassend einen vertikalen Zylinder, der mit einem Verwirbelungsgitter ausgestattet ist und eine Trennkammer und eine Leitung zum Zurückführen des gasförmigen Reaktionsgemischs trägt, welche das obere Ende der Trennkammer mit der Basis des Reaktors verbindet.
• Die Partikel mit katalytischer Aktivität können Partikel eines festen Katalysators sein, der mindestens ein Übergangsmetall der Gruppen IV, V und VI des Periodensystems der Elemente enthält. Dieser feste Katalysator kann entweder ein Katalysator vom Ziegler-Natta-Typ sein, umfassend insbesondere ein Titan- und/oder Vanadium- und/oder Zirkoniumhalogenid, vorzugsweise eine Magnesiumverbindung und/oder feuerfestes Oxid, oder ein Katalysator auf der Grundlage von Chromoxid, das auf einem feuerfesten Oxid, wie beispielsweise Siliciumoxid oder Aluminiumoxid gehalten wird, wobei dieser Katalysator in einer nichtreduzierenden Atmosphäre thermisch aktiviert wird. Die in den Reaktor zuzuführenden Katalysatorpartikel können einen massengemittelten Durchmesser Dm von zwischen 50 und 150 Mikron, vorzugsweise zwischen 70 und 120 Mikron, und eine solche Partikelgrößenverteilung aufweisen, daß das Verhältnis von Dm zum anzahlgemittelten Durchmesser Dn der besagten Partikel kleiner als 4, vorzugsweise kleiner als 3 ist.
• Die in den Reaktor zuzuführenden Partikel mit katalytischer Aktivität können auch Alpha-Olefin-Vorpolymer sein, das man erhält, indem man ein oder mehr Alpha-Olefine in Kontakt mit einem Katalysator wie oben beschrieben und mit mindestens einer metallorganischen Verbindung eines Metalls der Gruppen II und III des Periodensystems der Elemente bringt, insbesondere einer Organoaluminium-, Organozink- oder Organomagnesiumverbindung. Das Vorpolymer kann ein Molverhältnis des Metalls der metallorganischen Verbindung zum Übergangsmetall des Katalysators von zwischen 0,1 und 20, vorzugsweise zwischen 0,2 und 10 aufweisen. Es kann eine relative Dichte zwischen 0,930 und 0,970 aufweisen und kann von 2 x 10&supmin;³ bis 1 Millimol an Übergangsmetall pro Gramm enthalten. Die Vorpolymerpartikel mit katalytischer Aktivität können einen massengemittelten Durchmesser Dm im Bereich von 80 bis 400 Mikron, vorzugsweise von 100 bis 300 Mikron aufweisen, sowie eine solche Partikelgrößenverteilung, daß das Verhältnis Dm/Dn der besagten Partikel kleiner als 4, vorzugsweise kleiner als 3 ist.
• Die in Suspension in den Reaktor zuzuführenden Partikel mit katalytischer Aktivität können auch aus einem Alpha-Olefin- Polymer oder -Copolymer bestehen, das zuvor in einem anderen Polymerisationsreaktor hergestellt worden ist, indem man ein oder mehr Alpha-Olefine mit einem wahlweise vorpolymerisierten Katalysator und mit mindestens einer metallorganischen Verbindung, wie beispielsweise den oben beschriebenen, in Kontakt bringt. Das Polymer oder Copolymer kann ein Molverhältnis des Metalls der metallorganischen Verbindung zum Übergangsmetall des Katalysators von zwischen 0,1 und 50, vorzugsweise zwischen 0,2 und 20 und insbesondere zwischen 0,5 und 10 aufweisen. Das Vorpolymer oder Copolymer kann eine relative Dichte im Bereich von 0,880 bis 0,970 aufweisen und kann weniger als 2 x 10&supmin;³ Millimol an Übergangsmetall pro Gramm enthalten. Die Polymer- oder Copolymerpartikel mit katalytischer Aktivität können einen massengemittelten Durchmesser Dm aufweisen, der größer als 400 Mikron und kleiner als 1000 Mikron ist, sowie eine solche Partikelgrößenverteilung, daß das Verhältnis Dm/Dn der besagten Partikel kleiner als 4, vorzugsweise kleiner als 3 ist.
• Die Flüssigkeit, in der sich die Partikel in Suspension befinden, ist im allgemeinen ein Lösungsmittel, welches gegenüber den Partikeln inert ist, wie beispielsweise ein gesättigter Kohlenwasserstoff, der von 3 bis 10 Kohlenstoffatome enthält, und insbesondere n-Hexan oder n- Heptan. Jedoch kann in einigen Fällen die Flüssigkeit der Suspension ein reaktives Lösungsmittel, wie beispielsweise ein oder mehr Alpha-Olefine sein. Die in den Reaktor zuzuführende Suspension kann von 5 bis 500 g Partikel pro Liter Flüssigkeit enthalten. Insbesondere kann sie von 200 bis 300 g an Vorpolymer pro Liter der Flüssigkeit enthalten.
• Die Kennzeichen der Erfindung sind mittels der Figuren 1 und 2 veranschaulicht. Figur 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Figur 2 zeigt die Druckänderungen im Speisebehälter der Vorrichtung während einer Injektionsfolge, die gemäß dem Verfahren der Erfindung durchgeführt wird.
• Figur 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Zuführen von Suspension in einen Reaktor. Sie umfaßt einen Lagerbehälter (1), einen Zwischenbehälter (2), einen Speisebehälter (3). Der Lagerbehälter (1) ist mit dem Zwischenbehälter (2) über eine erste Leitung (4) verbunden, die mit einem Absperrventil (5) versehen ist, der Zwischenbehälter (2) ist mit dem Speisebehälter (3) über eine zweite Leitung (6) verbunden, die mit einem Absperrventil (7) versehen ist, der Speisebehälter (3) ist mit dem Reaktor (11) über eine dritte Leitung (8) verbunden, die mit einem Einlaßventil (9) und mit einem Sicherheitsventil (10) versehen ist. Der Lagerbehälter (1) wird durch die Leitung (12) mit Suspension gespeist. Der Zwischenbehälter (2) besteht aus einem vertikalen Rohr (2) und ist mit einer Flüssigkeitszufuhrleitung (13) versehen. Der Speisebehälter (3) besteht aus einem zylindrischen Oberteil und aus einem Unterteil in Form eines Konus. Dieser Speisebehälter (3) ist mit einem Ablaßventil (16) und mit einer Gaszufuhrleitung (14) versehen, die mit einem Ventil (15) ausgestattet ist.
• Figur 2 zeigt schematisch die Druckänderungen im Speisebehälter (3) während einer Folge einer Zufuhr von Suspension in den Reaktor (11). Die Abszissenachse verkörpert die Zeit und die Ordinatenachse den Druck. P&sub1; und P&sub2; bezeichnen den Druck im Lagerbehälter (1) bzw. im Reaktor (11). T&sub1; bezeichnet die Öffnungszeit des Ventils (15), T&sub3; die Öffnungszeit des Ventils (9) und T&sub5; zeigt die Öffnungszeit des Ablaßventils (16).
• Die vorliegende Erfindung wird unten mit Beispiel 1 veranschaulicht.
Beispiel 1:
• Der Vorgang wird in einer Vorrichtung durchgeführt, wie in Figur 1 dargestellt, umfassend (a) einen zylindrischen 1,5 m³ Lagerbehälter (1), (b) einen aus einen vertikalen Rohr von 4,6 cm Innendurchmesser bestehenden Zwischenbehälter mit einem inneren Fassungsvermögen von genau 0,5 Litern, (c) einen Speisebehälter mit einem Gesamtfassungsvermögen von 19 l, bestehend aus einem zylindrischen Teil mit einem Durchmesser von 25 cm und mit einer Höhe von 43 cm und aus einem konischen Teil, der eine größte Höhe von 31 cm aufweist, (d) aus einer Einlaufleitung (8) die einen Durchmesser von 1,3 cm und eine Gesamtlänge von 2 m aufweist und deren Endteil (17) sich in einer Richtung in den Reaktor öffnet, die nach unten weist und eine Neigung von 30º bezüglich der Horizontalebene besitzt. Der Lagerbehälter enthält am Anfang 1 m³ einer Suspension, die 210 g pro Liter Partikel in n-Hexan enthält. Die Partikel umfassen Ethylen-Vorpolymer, das aus Katalysator hergestellt worden ist, wie in Beispiel 1 des Französischen Patents Nr. 2 405 961 beschrieben, enthaltend 40 g Polyethylen pro Millimol Titan. Dieser Lagerbehälter (1) wird unter einem Druck P&sub1; von 0,150 MPa gehalten.
• Die Zufuhr eines Volumens von 0,5 l Suspension in den Wirbelbettreaktor (11), in dem eine Gasphasen- Polymerisationsreaktion von Ethylen bei einem Druck von 2,0 MPa durchgeführt wird, erfolgt durch Ausführen der folgenden Vorgänge:
• a) der Einlaufbehälter (3) wird durch Öffnen des Ventils (16) abgelassen, bis ein Druck P&sub5; gleich 0,105 MPa erreicht ist.
• b) 0,5 l Suspension werden in die Zwischenkammer (2) zugeführt, indem das Ventil (5) geöffnet und indem es dann wieder geschlossen wird.
• c) 0,5 l Suspension werden vom Zwischenbehälter (2) zum Einlaufbehälter (3) hin überführt, indem das Ventil (7) geöffnet und indem es dann wieder geschlossen wird.
• d) 0,5 l Suspension im Speisebehälter (3) werden in einem ersten Schritt in den Reaktor (11) zugeführt, indem mit Hilfe der Leitung (14) Stickstoff zugeführt wird, bis ein Druck von 2,15 MPa erreicht ist, und indem dann in einem zweiten Schritt das Ventil (10) und dann das Ventil (9) geöffnet wird, bis ein Druck von 2,05 MPa erreicht ist, und dann das Ventil (9) und dann das Ventil (10) geschlossen wird.
• Diese Zufuhrfolge wird 15 mal in 1 Stunde wiederholt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Zuführen eines vorbestimmten Volumens an Suspension in einen Reaktor (11), umfassend:

(a) einen Lagerbehälter (1), der unter einem Druck P1 gehalten wird,

(b) einen über eine mit einem Absperrventil (5) versehene erste Leitung (4) mit dem Lagerbehälter (1) verbundenen Zwischenbehälter (2), der ein inneres Fassungsvermögen aufweist, das dem vorbestimmten Volumen an Suspension im wesentlichen gleich ist, wobei das Absperrventil (5), die Leitung (4) und der Zwischenbehälter (2) so angeordnet sind, daß das Volumen an Suspension mittels Schwerkraft vom Lagerbehälter (1) zum Zwischenbehälter (2) überführt werden kann,

(c) einen über eine mit einem Absperrventil (7) versehene zweite Leitung (6) mit den Zwischenbehälter (2) verbundenen Speisebehälter (3), der so angeordnet ist, daß das vorbestimmte Volumen an Suspension mittels Schwerkraft vom Zwischenbehälter (2) zum Speisebehälter (3) überführt werden kann, und der mit dem Reaktor (11), welcher unter einem Druck P2, der höher als P1 ist, gehalten wird, über eine dritte Leitung (8) verbunden ist, die an oder nahe dem untersten Teil des Speisebehälters (3) angeordnet ist und mit einem Einlaßabsperrventil (9) versehen ist, wobei der Speisebehälter (3) mit einer Gaszufuhrleitung (14) versehen ist und ein ausreichendes Fassungsvermögen aufweist, um ein Volumen an Suspension und eine Menge an Gas unter Druck aufzunehmen, derart, daß es die Druckdifferenz zwischen dem Speisebehälter (3) und dem Reaktor (11) ermöglicht, das vorbestimmte Volumen an Suspension in den Reaktor (11) zuzuführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (2) ein vertikal angeordnetes zylindrisches Rohr ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine zusätzliche Zufuhrleitung (13) in den Zwischenbehälter (2) öffnet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Speisebehälters (3) einen zylindrischen Oberteil und einen Unterteil umfaßt, welcher ein Konus ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Leitung (8) mit einem zwischen dem Einlaßventil (9) und dem Reaktor (11) angeordneten Sicherheitsventil (10) versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisebehälter (3) mit einem Ablaßventil (16) versehen ist.

7. Verfahren zum Zuführen eines vorbestimmten Volumens an Suspension, die in einem Lagerbehälter enthalten ist, welcher unter einem Druck P1 gehalten wird, in einen Reaktor, welcher unter einem höheren Druck P2 gehalten wird, umfassend eine Folge von Schritten, die darin bestehen:

(a) Überführen des vorbestimmten Volumens an Suspension mittels Schwerkraft vom Lagerbehälter zu einem Zwischenbehälter durch Öffnen und Schließen eines Ventils in einer den Lagerbehälter und den Zwischenbehälter verbindenden Leitung,

(b) Überführen des Volumens an Suspension mittels Schwerkraft zu einem Speisebehälter durch Öffnen und Schließens eines Ventils in einer den Zwischenbehälter und den Speisebehälter verbindenden Leitung,

(c) Zuführen eines Gases in den Speisebehälter mit Hilfe einer Gaszufuhrleitung, um einen Druck P3 zu erhalten, der größer als P2 und derart ist, daß die Differenz P3 - P2 imstande ist, das Volumen an Suspension während des Schrittes (d) in den Reaktor zuzuführen,

(d) Überführen der Suspension zum Reaktor durch ein schnelles Öffnen und Schließen eines Ventils in einer den Speisebehälter und den Reaktor verbindenden Leitung, wobei der Druck P4 nach Beendigung des Überführens und nach dem Schließens des Ventils noch immer größer als P2 ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge einen vorbereitenden Schritt umfaßt, während dessen der Speisebehälter (3) durch Öffnen eines Ablaßventils abgelassen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß während des vorbereiteten Schrittes das zwischen dem Zwischenbehälter und dem Speisebehälter angeordnete Ventil geöffnet wird, um den Zwischenbehälter abzulassen.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge von Schritten mehrere Male wiederholt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Flüssigkeitszufuhrleitung, die sich in den Zwischenbehälter öffnet, eine Flüssigkeit in den Zwischenbehälter und dann in den Reaktor zugeführt wird.