DE69601964T2

DE69601964T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Olefinpolymerisation in der Gasphase

Info

Publication number: DE69601964T2
Application number: DE69601964T
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Bp Chemicals S.N.C. F-13117 Lavera Chinh
Original assignee: BP Chemicals Ltd
Current assignee: PetroIneos Europe Ltd
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2016-02-14
Also published as: AU4448496A; EA199600006A3; NO960737L; FI119644B; EA199600006A2; TR199600123A2; NO960737D0; EA000007B1; FR2730999A1; ES2129924T3; CA2170098A1; BG100382A; CZ53496A3; US5928612A; BG62364B1; DZ1993A1; TR199600123A3; SK23096A3; AR001028A1; BR9600800A

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR OLEFINPOLYMERISATION IN DER GASPHASE

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gasphasenpolymerisation von Olefin(en) in einer Wirbelschicht und gegebenenfalls in einem mechanisch gerührten Bett, insbesondere mit einer Vorrichtung zur Verbesserung des Abziehens des hergestellten Polymers.
Bekanntlich polymerisiert man eines oder mehrere Olefine in der Gasphase bei einem Druck, der höher als Atmosphärendruck ist, in einem Reaktor mit einer Wirbelschicht und einer vertikalen Seitenwand, wobei die gebildeten Polymerteilchen oberhalb eines Fluidisierungsrostes aufgrund eines Reaktionsgasgemisches, das das/die zu polymerisierende/n Olefin(e) enthält, und das sich gemäß einem Aufwärtsstrom bewegt, im fluidisierten Zustand gehalten werden. Das so in Pulverform hergestellte Polymer wird im allgemeinen aus dem Reaktor durch mindestens eine Seitenabzugsleitung, angeordnet längs der vertikalen Reaktorwand, oberhalb des Fluidisierungsrostes abgezogen und dann einer Entspannungs- und Entgasungsstufe unterzogen. Das über den oberen Teil entweichende Reaktionsgasgemisch des Wirbelschichtreaktors wird zum Boden des letzteren unterhalb des Fluidisierungsrostes über ein Zwischenstück einer äußeren Kreislaufleitung, die mit einem Verdichter ausgestattet ist, geführt. Zurückgeführt wird das Reaktionsgemisch im allgemeinen mit mindestens einem in der äußeren Kreislaufleitung angeordneten Wärmetauscher gekühlt, so daß die durch die Polymerisationsreaktion erzeugte Wärme entfernt wird. Die Polymerisation wird in Gegenwart eines Katalysators oder eines Katalysatorsystems, das in die Wirbelschicht eingeführt wird, ausgeführt. Katalysatoren und Katalysatorsysteme hoher Aktivität, die bereits seit einer Vielzahl von Jahren bekannt sind, sind in der Lage, hohe Mengen an Polymer in relativ kurzer Zeit zu erzeugen, wodurch eine Stufe zur Entfernung der Katalysatorrückstände in dem Polymer vermieden wird.
Wenn das Polymer aus dem Reaktor abgezogen wird, liegt es zusammen mit dem Reaktionsgasgemisch unter Reaktordruck vor. Es wurde beobachtet, daß der Teil des Reaktionsgasgemisches, der mit dem abgezogenen Polymer einhergeht, im allgemeinen hoch ist. Dies erfordert die Bereitstellung großer Vorrichtungen zur Entspannung und Entgasung des abgezogenen Polymers und eine geeignete und kostenaufwendige Vorrichtung zur Gewinnung und Wiederverdichtung des mit dem Polymer abgezogenen Reaktionsgasgemisches und zur Rückführung des meisten dieses Gasgemisches in den Polymerisationsreaktor. Solche Vorrichtungen schließen im allgemeinen einen Schleusentrichter zur Polymergewinnung, verbunden mit der Seitenwand des Wirbelschichtreaktors durch eine Abzugsleitung, die mit einem Isolierungsventil versehen ist, ein. Der Schleusentrichter kann auch an eine Entspannungs- und Entgasungskammer über eine Ausgabeleitung angeschlossen sein, die selbst mit einem Isolierungsventil ausgestattet ist. In den meisten Fällen verläßt die Abzugsleitung die Seitenwand des Reaktors in eine Richtung, die senkrecht zu der Wand ist, d.h. in einer horizontalen Ebene. Sie erreicht dann einen Schleusentrichter, entweder noch in derselben horizontalen Ebene, wie in US-A-4 003 712, FR-A-2 642 429 oder EP-A- 188 125 beschrieben, oder fällt vertikal, nachdem sie wie in EP-A-71 430 ein Knie gebildet hat. Die Abzugsleitung kann auch die Seitenwand des Reaktors verlassen, während sie abwärts gerichtet ist und während sie einen relativ kleinen Winkel mit einer horizontalen Ebene bildet, beispielsweise einen Winkel von 18º, wie in Fig. 1 von FR-A-2 599 991 beschrieben, und erreicht dann einen Schleusentrichter, wobei sie vertikal abfällt, nachdem sie ein Knie gebildet hat. Es wurde beobachtet, daß in allen Fällen der Anteil des Reaktionsgasgemisches, der mit dem abgezogenen Polymer einhergeht, relativ hoch ist und zu vorstehend genannten Nachteilen führt. Zur Lösung dieses Problems schlägt EP-A-71 430 die Verwendung eines Separators für die Polymergewinnung vor, der ein Ablaßleitungssystem umfaßt, das ein Ventil umfaßt und den Separator mit dem Wirbelschichtreaktor an einem Punkt oberhalb der Abzugsleitung nahe dem Oberen der Wirbelschicht verbindet, zum Ablassen des von dem Polymer in dem Separator abgetrennten Gases zurück zu dem Reaktor. Denselben Vorschlag findet man in FR-A-2 164 500 zum Abziehen eines Katalysators aus einem Wirbelschichtreaktor in einem fluidisierten Katalysator-Crackverfahren (fluidized catalyst cracking (FCC)). Ein Gemisch aus Flüssigkeit und Katalysator wird vom Boden des Reaktors in den Separator abgezogen, der unterhalb des Niveaus des Reaktors angeordnet ist und wobei die Flüssigkeit von dem Katalysator abgetrennt wird und aus dem Separator in den oberen Teil des Reaktors nahe des oberen Teils der Wirbelschicht über eine mit einem Ventil versehene Ablaßleitung zurückgeführt wird.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gasphasenpolymerisation von Olefin(en) wurde nun gefunden, die die Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile ermöglichen. Insbesondere ermöglichen sie das Abziehen eines in einer Wirbelschicht und gegebenenfalls in einem gerührten Bettreaktor hergestellten Polymers in sehr einfacher und effizienter Weise, wobei der Anteil an Reaktionsgasgemisch mit abgezogenem Polymer beträchtlich vermindert wird, während Blockieren des Abzugssystems vermieden wird und die Verwendung eines Ablaßleitungssystems, wie in den vorstehend genannten Patentschriften offenbart, vermieden wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist zunächst eine Vorrichtung zur Gasphasenpolymerisation von Olefin(en), umfassend einen Wirbelschicht- und gegebenenfalls mechanisch gerührten Bettreaktor mit einer vertikalen Seitenwand, ausgestattet an seinem Hoden mit einem Fluidisierungsrost, eine Leitung zur äußeren Kreislaufführung eines Reaktionsgasgemisches, die den oberen Teil des Reaktors mit dem Boden des letzteren unter dem Fluidisierungsrost verbindet, und einen Verdichter und mindestens einen Wärmetauscher einschließt und zum Abziehen von Polymer mindestens eine Leitung, die mit einem Isolierungsventil ausgestattet ist, und die vertikale Seitenwand des Reaktors mit einem Schleusentrichter, ausgestattet mit einem Ausgabeventil, verbindet, wobei die Vor richtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abzugsleitung die vertikale Seitenwand des Reaktors verläßt, wobei sie abwärts gerichtet ist, so daß jeder Teil der Leitung mit einer horizontalen Ebene einen Winkel A im Bereich von 35 bis 90º bildet, mit Ausnahme von 90º für den Anfangswinkel A.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Gasphasen-Olefinpolymerisation, einschließlich insbesondere der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abziehen von Polymer.
Fig. 2, 3 und 4 zeigen schematisch alternative Formen der Abzugsvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung, die mit jener von Fig. 1 identisch ist und einige bevorzugte zusätzliche Vorrichtungen einschließt.
Fig. 6 zeigt schematisch die Stufen zum Abziehen des Polymers gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Fig. 7 zeigt schematisch die Stufen zum Abziehen des Polymers gemäß einer alternativen Form des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung schließt insbesondere eine Leitung zum Abziehen von Polymer ein, die abwärts gerichtet ist, um die vertikale Seitenwand des Reaktors mit einem Schleusentrichter zu verbinden, und jeder Teil davon bildet mit einer horizontalen Ebene einen Winkel A im Bereich von 35 bis 90º, vorzugsweise 40 bis 90º, insbesondere 45 bis 90º oder 50 bis 90º. Die Abzugsleitung umfaßt somit weder einen horizontalen Teil, noch einen leicht geneigten Teil, der mit einer horizontalen Ebene einen Winkel bildet, der beispielsweise geringer als 35º ist.
In der vorliegenden Erfindung soll ein Winkel A einen beliebigen spitzen oder rechten Winkel bedeuten, den die Längsachse der Abzugsleitung mit einer horizontalen Ebene bildet, wobei dies für jeden Teil der Leitung im Bereich von der vertikalen Seitenwand des Reaktors zu dem Schleusentrichter gilt. Wenn ein Teil der Abzugsleitung (12c), wie schematisch in Fig. 4 dargestellt, einen stumpfen Winkel mit einer horizontalen Ebene bildet, in diesem Fall der stumpfe Winkel A'&sub3;, wird angenommen, daß gemäß vorliegender Definition der Winkel A ein kleinerer Winkel sein soll, das heißt der spitze Winkel ergänzend zum stumpfen Winkel, in diesem Fall Winkel A&sub3; ergänzend zu stumpfem Winkel A'&sub3;.
Die Abzugsleitung kann aus einer einzelnen längs gerichteten Leitung (12), wie schematisch in Fig. 2 dargestellt, oder in verbundener Folge von zwei oder einer Vielzahl von geradlinigen Leitungen (12a, 12b, 12c), wie schematisch in Fig. 3 und 4 dargestellt, bestehen, wobei es für den/die zusammengeführten Teil(e) zwischen den geradlinigen Leitungen möglich ist, daß sie ein oder mehrere Teile einer gekrümmten Leitung sind.
An Abgangspunkt, wenn die Abzugsleitung die vertikale Seitenwand des Reaktors verläßt, kann der anfängliche Winkel A, den die Leitung mit der horizontalen Ebene bildet, einen beliebigen Wert annehmen, wie jenen, der vorstehend erwähnt wurde, mit Ausnahme von 90º. Der anfängliche Winkel A ist somit kleiner als 90º, vorzugsweise nicht größer als 85º und insbesondere nicht größer als 80º. Er kann einen beliebigen Wert im Bereich von 35º bis zu einem Wert, der kleiner als 90º ist, annehmen, vorzugsweise liegt er im Bereich von 40 bis 85º und insbesondere von 45 bis 80º oder von 50 bis 80º.
Die Wirbelschicht kann den gesamten Reaktor mit einer vertikalen Seitenwand einnehmen, nämlich ein Reaktor, der zu einer Höhe H aufragt, beginnend vom Fluidisierungsrost. In diesem Fall kann der Abgangspunkt, bei dem die Abzugsleitung die vertikale Seitenwand des Reaktors verläßt, an einer beliebigen Höhe der Seitenwand oberhalb des Fluidisierungsrostes angeordnet sein. Bei der Ausführung nimmt das Fluidisierungsbett im allgemeinen nur einen Teil des Wirbelschichtreaktors ein, so daß die Höhe der Wirbelschicht h gleich 0,95' H, vorzugsweise 0,90' H und insbesondere 0,85' H ist, wodurch übermäßiges Mitreißen der Polymerteilchen aus dem Reaktor vermieden wird. In diesem Fall kann der Abgangspunkt der Leitung an einer beliebigen Höhe der vertikalen Seitenwand des Reaktors oberhalb des Fluidisierungsrostes angeordnet sein, im Bereich von 0,95' H, vorzugsweise 0,90' H und insbesondere 0,85' H. Bei der Ausführung ist es bevorzugt, daß der Abgangspunkt an einem beliebigen Niveau der vertikalen Seitenwand des Reaktors oberhalb des Rostes angeordnet ist im Bereich von 0,05' H bis 0,95' H, vorzugsweise 0,05' H bis 0,90' H und insbesondere 0,1' H bis 0,85' H.
Es ist insbesondere bevorzugt, eine Abzugsleitung zu verwenden, die aus zwei verbundenen Teilen einer geradlinigen Leitung (12a, 12b), wie jene, die schematisch in Fig. 3 dargestellt sind, besteht. Der erste Teil der Leitung verläßt die vertikale Seitenwand bei einem beginnenden Winkel A, wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise im Bereich von 45 bis 75º und insbesondere 50 bis 70º. Der zweite Teil der Leitung, verbunden mit dem ersten, beispielsweise durch einen gekrümmten Teil, ist vertikal (A = 90º).
Die Abzugsleitung hat einen Innendurchmesser, der 25 bis 200, vorzugsweise 50 bis 150 mm, sein kann, was im allgemeinen vom Durchmesser der Polymerteilchen, die aus dem Reaktor abgezogen werden, abhängt. Der Innendurchmesser ist vorzugsweise vom einen Ende zum anderen der Abzugsleitung konstant. Das Innenvolumen der Abzugsleitung (V&sub1;) kann zwischen 1/2 und 1/500, vorzugsweise 1/5 bis 1/200, insbesondere zwischen 1/10 und 1/100, des Innenvolumens des Schleusentrichters (V&sub2;) sein.
Die Abzugsleitung ist mit einem Isolierungsventil ausgestattet, das vorzugsweise ein Ventil mit einem sphärischen Kern ist und insbesondere einem nicht-eingeschränkten Durchlaß ist, der im allgemeinen eine Strömungsöffnung mit einem Durchmesser aufweist, der nahe oder identisch mit dem Innendurchmesser der Abzugsleitung ist. Das Isolierungsventil ist vorzugsweise vom rasch öffnenden Typ und arbeitet beispielsweise mit einer Öffnungsgeschwindigkeit von weniger als 1 oder 2 Sekunden. Das Isolierungsventil ist vorzugsweise nahe dem Schleusentrichter angeordnet, so daß das Innenvolumen des Teils der Leitung von der vertikalen Seitenwand des Reaktors zu dem Isolierungsventil im wesentlichen identisch mit V&sub1; ist.
Der Schleusentrichter ist vorzugsweise ein geschlossenes Gefäß, in das eine Abzugsleitung, ausgestattet mit dem Isolierungsventil, in dessen oberen Teil mündet, vorzugsweise in dessen obersten Teil. Er kann beispielsweise in seinem un teren Teil, vorzugsweise in seinem untersten Teil, eine Öffnung umfassen, die mit einem Ablaßventil ausgestattet ist, welches mit der Entspannungs- und Entgasungskammer über ein Zwischenstück einer Verbindungsleitung in Verbindung steht. Das Innenvolumen des Schleusentrichters liegt vorzugsweise zwischen 1/10 und 1/3000, insbesondere zwischen 1/100 und 1/2000, des Innenvolumens des Reaktors mit der vertikalen Seitenwand.
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Schleusentrichter nicht mit einem Ablaßleitungssystem ausgestattet sein muß, das den Schleusentrichter an den oberen Teil des Reaktors anschließt. Somit umfaßt der Schleusentrichter vorzugsweise keine Ablaßleitung, die den Schleusentrichter an den oberen Teil des Wirbelschicht- und gegebenenfalls gerührten Bettreaktors nahe dem Oberen des Bettes verbindet.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gasphasenpolymerisation des/der Olefins/e. Die Vorrichtung schließt ein:
(i) einen zylindrischen Reaktor (1) mit einer Wirbelschicht und einer vertikalen Seitenwand, ausgestattet mit einem Oberen (2) und einem Boden, umfassend einen Fluidisierungsrost (4),
(ii) eine Eingangskammer (9) für ein Reaktionsgasgemisch, angeordnet unter dem Rost (4) und mit dem Reaktor (1) über das Zwischenstück des Rostes (4) in Verbindung stehend,
(iii) eine Leitung (11) zum Einführen eines Katalysators, die in die Seitenwand des Reaktors (1) mündet,
(iv) eine äußere Leitung (5) zur Kreislaufführung des Reaktionsgasgemisches, die das Obere (2) des Reaktors mit der Eingangskammer (9) für das Reaktionsgasgemisch verbindet und die einen Verdichter (8) und mindestens einen Wärmetauscher (6, 7) einschließt, und
(v) mindestens eine Leitung (12) zum Abziehen von Polymer, die mit einem Isolierungsventil (13) ausgestattet ist, und die vertikale Seitenwand des Reaktors (1) mit einem Schleusentrichter (14) verbindet, wobei die Leitung (12) die die vertikale Seitenwand des Reaktors (1) verläßt, während sie nach unten gerichtet ist, so daß jeder Teil der Leitung mit einer horizontalen Ebene einen Winkel A im Bereich von 35 bis 90º, vorzugsweise 40 bis 90º, insbesondere 45 bis 90º oder von 50 bis 90º bildet.
In seinem unteren Teil umfaßt der Schleusentrichter (14) vorzugsweise eine Ausgabeleitung (15), versehen mit einem Ausgabeventil (16), das mit dem Isolierungsventil (13) identisch sein kann.
Der Reaktor (1) kann vorteilhafterweise eine Beruhigungs- oder Trennungszone (3) aufweisen, die in der Lage ist, das Mitreißen von Polymerteilchen aus dem Reaktor zu vermindern, wobei das Obere der Kammer (3) das Obere (2) des Reaktors bildet.
Eine oder mehrere Zuspeisungsleitungen (10) für Bestandteile des Reaktionsgasgemisches, wie eines oder mehrere Olefine, beispielsweise Ethylen oder Propylen oder C&sub4; bis C&sub1;&sub0;-α-Olefine, ein oder mehrere, vorzugsweise unkonjugierte Diene, Wasserstoff und ein oder eine Vielzahl Inertgase, wie Stickstoff oder mindestens C&sub1; bis C&sub6;-, vorzugsweise C&sub2; bis C&sub5;-Alkan, können in die äußere Kreislaufleitung (5) einmünden.
Fig. 2, 3 und 4 zeigen schematisch alternative Formen der wie in Fig. 1 dargestellten Abzugsvorrichtung und wenden dieselben Bezugsziffern an. Fig. 2 zeigt insbesondere eine Abzugsleitung (12), die aus einer einzelnen geradlinigen Leitung besteht, die die vertikale Seitenwand des Reaktors (1) mit dem Schleusentrichter (14) verbindet. In Fig. 3 besteht die Abzugsleitung aus einer verbundenen Folge von zwei geradlinigen Leitungen (12e, 12b), die einen Winkel A1 bzw. einen rechten Winkel A2 aufweisen. In Fig. 4 besteht die Abzugsleitung aus einer verbundenen Folge von drei geradlinigen Leitungen (12a, 12b, 12c), die einen Winkel A1, einen rechten Winkel A2 bzw. einen Winkel A3 aufweisen.
Fig. 5 zeigt schematisch eine bevorzugte und verbesserte alternative Form der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung unter Verwendung derselben Bezugsziffern. Sie zeigt insbesondere eine Zuspeisungsleitung (17) für Spülgas, die in die Abzugsleitung (12) mündet. Die Leitung (17) umfaßt ein Ventil (18) zur Unterbrechung der Spülung. Sie mündet an einem beliebigen Punkt, angeordnet zwischen dem Abgangspunkt, wo die Leitung die vertikale Seitenwand des Reaktors (1) verläßt, und dem Isolierungsventil (13) in die Leitung (12). Sie mündet vorzugsweise nahe Ventil (13) ein, damit Leitung (12) bei Bedarf gespült wird, da das Spülgas die Abscheidung und Ansammlung von Polymer in der Leitung während eines übermäßigen Zeitraums, der zu einer teilweisen oder vollständigen Blockierung der Leitung aufgrund Agglomeration, folglich zum Schmelzen der Polymerteilchen führen könnte, verhindert. Da Isolierungsventil (13) zur Zeit der Öffnung des Ventils (18) geschlossen ist, entweicht das Spülgas durch die Leitung (12) in den Reaktor (1).
Fig. 5 zeigt außerdem eine zusätzliche Vorrichtung, die gestattet, daß das Polymer aus dem Schleusentrichter (14) in die Entspannungs- und Entgasungskammer (19) über ein Zwischenstück der Ablaßleitung (15) übertragen wird. Die Kammer (19) ist in der Lage, das abgezogene Reaktionsgasgemisch von dem Polymer abzutrennen. Das abgetrennte Polymer wird aus der Kammer (19) durch Leitung (20), die vorzugsweise mit einem Ventil (21) ausgestattet ist, abgelassen, um anschließend behandelt oder beispielsweise einem zusätzlichen Entgasen unterzogen zu werden und/oder gelagert oder granuliert zu werden. Das in der Kammer (19) abgetrennte Reaktionsgasgemisch wird von letzterer ausgegeben und wird zu der äußeren Kreislaufleitung (5) aufgrund Rückführungsleitung (22), die mit einem Verdichter (23) ausgestattet ist, zurückgeführt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Gasphasenpolymerisation von Olefin(en) in einem Reaktor mit einer Wirbelschicht- und gegebenenfalls einem mechanisch gerührten Bett und mit einer vertikalen Seitenwand bei einem absoluten Druck P&sub1;, der höher als der Atmosphärendruck ist, durch kontinuierliche oder schubweise Einführung eines Katalysators in den Reaktor, kontinuierliche Einführung von Olefin(en) in ein Reaktionsgasgemisch, das kontinuierlich durch den Reaktor gemäß einem Aufwärtsstrom geführt wird und zu dem Boden des Reaktors zurückgeführt wird, Entfernen der Polymerisationswärme durch Kühlen des zurückgeführten Reaktionsgasgemisches und Abziehen des hergestellten Polymers in einen Schleusentrichter, der mit einem Ausgabeventil versehen ist und an die vertikale Seitenwand des Reaktors durch eine Abzugsleitung, ausgestattet mit einem Isolierungsventil, angeschlossen ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der gesamte Strom des durch die Abzugsleitung von der vertikalen Seitenwand des Reaktors in den Schleusentrichter abgezogenen Polymers gemäß einer Richtung erzeugt wird, die abwärts weist, wobei sie mit einer horizontalen Ebene eine Neigung mit einem Winkel A bildet, der zumindest gleich dem Schüttwinkel b des Polymers ist und 90º nicht übersteigt, mit Ausnahme von 90º für Winkel A der anfänglichen Neigung des Stroms.
Der Schüttwinkel b des Polymers ist jener, der von F.A. Zenz und D.F. Othmer in "Fluidization and Fluid-Particle Systems", herausgegeben von "Reinhold Chemical Engineering Series" von Reinhold Publishing Corporation, New York, (1960), Seiten 85 bis 88, definiert ist. Er ist ein sogenannter "Schüttwinkel" gemäß European Handling Federation, Section II, Continuous Handling/Special Characteristics of Bulk Products Transported in Pneumatic Conveyors" (FEM 2, 481), GB Ausgabe 1984, Seiten 9 und 10 und Fig. 2.
Der Schüttwinkel b der gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellten Polymere, insbesondere Pulver von Polyethylen, von Polypropylen oder Copolymer von Ethylen oder von Propylen, kann einen Wert größer 30º und geringer 60º, vorzugsweise im Bereich von 35 bis 55º, insbesondere 40 bis 45º, aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für Polyolefinpulver geeignet, insbesondere für linear-niederdichtes Polyethylen oder hochdichtes Polyethylen, beispielsweise mit einer Dichte im Bereich von 0,87 bis 0,97 g/cm³, oder Polypropylen. Die gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellten Polymere können insbesondere Pulver sein, entsprechend im wesentlichen Typ B und manchmal Typen A und B gemäß der Klassifikation, wiedergegeben von D. Geldart in "Gas Fluidization Technology", veröffentlicht in "Wiley-Interscience Publication" von John-Wiley & Sons (1986), Seiten 33 bis 46. Die Po lymere können aus Teilchen bestehen, die einen massemittleren Durchmesser im Bereich von 300 bis 2000, vorzugsweise 500 bis 1500 mm, aufweisen.
Gemäß vorliegender Erfindung wird der gesamte Polymerstrom, der aus dem Reaktor abgezogen wird, in den Schleusentrichter gemäß einer abwärts weisenden Neigung, die mit einer horizontalen Ebene bei Winkel A gebildet wird, der zumindest gleich dem Schüttwinkel b des Polymers ist und 90º nicht übersteigt, vorzugsweise im Bereich von b + 5º bis 90º, insbesondere b + 10º bis 90º ist, abgezogen. Somit wird das Polymer zu keiner Zeit seines Abzugs von dem Reaktor zu dem Schleusentrichter gemäß einer horizontalen Ebene oder gemäß einer geringen Neigung, gebildet mit einer horizontalen Ebene bei einem Winkel, der beispielsweise geringer als der Schüttwinkel b des Polymers ist, strömen.
Am Abgangspunkt des Polymerstroms, bei dem das Polymer die vertikale Seitenwand des Reaktors verläßt, um zu dem Schleusentrichter zu strömen, kann der Winkel A der anfänglichen Neigung des Stroms einen beliebigen Wert gleich oder höher als b oder b + 5º oder b + 10º, jedoch unterhalb 90º, vorzugsweise nicht oberhalb 85º, vorzugsweise nicht 80º überschreitend, annehmen. Der Winkel A der anfänglichen Neigung des Stroms kann somit einen beliebigen Wert im Bereich von b bis zu einem Wert unterhalb 90º, vorzugsweise im Bereich von b + 5º bis 85º und insbesondere von b + 10º bis 80º annehmen.
Aufgrund des starken und fortwährend geneigten Strömungstyps wurde beobachtet, daß im Moment der Öffnung des Isolierungsventils, wodurch der Reaktor mit dem Schleusentrichter bei einem anfänglichen absoluten Druck P&sub2; geringer als P&sub1; in Verbindung gebracht wird, wobei das Ausgabeventil vom Schleusentrichter geschlossen wird, der Teil der Abzugsleitung, eingeschlossen zwischen Reaktor und Isolierungsventil, im wesentlichen mit Polymer gefüllt ist, das dann unter der Wirkung des Druckunterschiedes gemäß einem im wesentlichen Dichtestrommodus sofort in den Schleusentrichter strömt, in einer ersten Stufe bis in dem Schleusentrichter ein absoluter Druck im wesentlichen gleich P&sub1; erhalten wird, und das sich dann in einer zweiten Stufe fortsetzt, um in den Schleusentrichter im wesentlichen gemäß einem Schwerkraftmodus für eine ausreichende Zeit zu strömen, damit der Schleusentrichter sich mit der gewünschten Polymermenge füllt, wobei die Menge durch Schließen des Isolierungsventils anschließend in dem Schleusentrichter isoliert wird und aus dem Schleusentrichter durch Öffnen des Ausgabeventils gewonnen wird.
Somit wird aufgrund der starken und fortwährenden Neigung des Polymerstroms zwischen Reaktor und dem Schleusentrichter der Teil der Abzugsleitung stromaufwärts des Isolierungsventils beim Ruhezustand mit Polymer gefüllt, bevor das Isolierungsventil geöffnet wird, mit dem Ergebnis, daß, wenn letzteres geöffnet wird, es im wesentlichen Polymer in einem dichten Strom (dichte Phase) ist, das während der ersten Stufe in den Schleusentrichter eintritt und im wesentlichen nicht das Reaktionsgasgemisch wie in dem bekannten früheren Verfahren. Außerdem fördert, wenn der Druckausgleich zwischen dem Schleusentrichter und dem Reaktor im wesentlichen hergestellt ist, im allgemeinen 1 oder 2 Sekunden nach Öffnen des Isolierungsventils, die starke und fortwährende Neigung des Polymerstroms in der zweiten Stufe einen im wesentlichen Schwerkraftströmungsmodus, der in der Abzugsleitung trotz des Gegenstroms des Gases, das aus dem Schleusentrichter zu dem Reaktor entweicht, in dem Schritt, wenn der Schleusentrichter mit Polymer gefüllt wird, stark bleibt.
Die verschiedenen Arten des Festkörperströmungsmodus in einem Gas, beispielsweise als dichter Strom, als Gleichstrom oder Gegenstrom sind beispielsweise bei F.A. Zenz und D.F. Othmer in "Fluidization and Fluid-Particle Systems", veröffentlicht bei "Reinhold Chemical Engineering Series" von Reinhold Publishing Corporation, New York (1960), Seiten 477 bis 487, und von J.F. Davidson und D. Harrison in "Fluidization", veröffentlicht von Academic Press Inc., London (1971), Seiten 1 bis 9, definiert.
Es wurde beobachtet, daß der mittlere Füllungsgrad des erfindungsgemäßen Schleusentrichters um mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 30% verbessert ist, verglichen mit bekannten früheren Verfahren.
Es ist überraschend zu finden, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht zu einer teilweisen oder vollständigen Blockierung der Abzugsleitung führt, wenn das Polymer in der Leitung insbesondere unmittelbar vor Öffnen des Isolierungsventils im Ruhezustand ist, und daß es, sobald das Ventil geöffnet wird, als dichte Phase strömt, wobei es bekannt ist, daß aus dem Reaktor abgezogenes Polymer aktive Katalysatorspezies enthält, die mit dem ungekühlten Reaktionsgemisch noch in Kontakt ist, so daß die Polymerisationsreaktion stark exotherm ist.
Das Polymer kann gemäß einem Kreislauf von Vorgängen abgezogen werden, der während des Polymerisationsverfahrens in regelmäßiger oder unregelmäßiger Weise wiederholt wird, vorzugsweise mit dem Ziel des Beibehaltens des Reaktorbetts bei im wesentlichen konstanter Höhe in dem Reaktor. Beispielsweise ist ein Kreislauf der Vorgänge wie nachstehend.
Zu Beginn des Kreislaufs sind das Isolierungs- und gegebenenfalls die Ausgabeventile geschlossen, ein absoluter Druck P&sub2; herrscht in dem Schleusentrichter, der ohne Polymer ist, vor, P&sub2; ist geringer als der Reaktordruck P&sub1;. Das Verhältnis P&sub1;:P&sub2; kann im Bereich von 5:1 bis 50:1, vorzugsweise 10:1 bis 25:1, liegen. Der absolute Druck P&sub2; ist im allgemeinen etwas höher als der umgebende Atmosphärendruck und kann beispielsweise im Bereich von 0,11 bis 0,2 MPa, vorzugsweise 0,11 bis 0,15 MPa, liegen.
Der Zyklus kann danach das Öffnen des Isolierungsventils, vorzugsweise bei hoher Geschwindigkeit, beispielsweise in weniger als 1 oder 2 Sekunden, umfassen, wobei das Ausgabeventil des Schleusentrichters geschlossen ist. Das Isolierungsventil kann für einen ausreichenden Zeitraum offen gehalten werden, um die gewünschte Polymermenge in dem Schleusentrichter ansammeln zu lassen, beispielsweise für einen Zeitraum von 1 bis 120, vorzugsweise 2 bis 40, insbesondere 3 bis 20 Sekunden. Schließen des Isolierungsventils kann stattfinden, nachdem ein absoluter Druck, der im wesentlichen gleich dem absoluten Druck P&sub1; des Reaktors in dem Schleusentrichter ist, erhalten wurde. Unmittelbar oder sehr rasch nach Schließen des Isolierungsventils wird das Entnahmeventil geöffnet, vorzugsweise mit hoher Geschwindigkeit, beispielsweise in weniger als 1 oder 2 Sekunden, um das Polymer aus dem Schleusentrichter abzulassen. Das Polymer kann beispielsweise in einer Entspannungs- und Entgasungskammer (19) über das Zwischenstück einer Leitung (15), wie schematisch in Fig. 5 dargestellt, abgelassen werden. Ein absoluter Druck P&sub2; kann in der Kammer (19) vorherrschen, die mit einem Ventil (21) in geschlossener Position zum Zeitpunkt der Entnahme des Polymers aus dem Schleusentrichter in die Kammer ausgestattet ist, mit dem Ergebnis, daß am Ende des Zyklus ein absoluter Druck P&sub2; wiederum in dem Schleusentrichter anzutreffen ist.
Die Gesamtdauer des Zyklus, einschließlich der Entnahme des Polymers aus dem Schleusentrichter, kann beispielsweise 5 bis 300, vorzugsweise 8 bis 60 Sekunden betragen. Es ist bevorzugt, daß der Zeitraum, der das Ende eines Zyklus vom Beginn des folgenden Zyklus trennt, so kurz wie möglich sein sollte, beispielsweise 5 bis 300, vorzugsweise 10 bis 60 Sekunden.
Wenn jedoch die Gesamtdauer eines Zyklus und/oder der Zeit, die das Ende eines Zyklus von dem Beginn des folgenden Zyklus trennt, zu lang ist, und das Risiko entstehen läßt, teilweise oder vollständige Blockierung der Abzugsleitung hervorzurufen, ist es bevorzugt, ein Spülgas zu verwenden, beispielsweise durch das Zwischenstück einer Leitung (17), die in die Abzugsleitung (12) stromaufwärts des Isolierungsventils (13) mündet, und vorzugsweise nahe dem Ventil, wie schematisch in Fig. 5 dargestellt. Das Spülgas kann das Reaktionsgasgemisch aus dem Reaktor vorzugsweise gekühlt oder ansonsten ein oder mehrere Bestandteile dieses Gemisches, Wasserstoff oder ein Inertgas, wie Stickstoff, sein, beispielsweise mindestens ein C&sub1; bis C&sub6;-, vorzugsweise C&sub2; bis C&sub5;-Alkan, bei einem Druck höher als P&sub1;. Die Zuführungsleitung (17) für das Spülgas wird mit einem Ventil (18) versehen. Das Spülgas wird in die Abzugsleitung stromaufwärts des Isolierungsventils eingeführt, um das Polymer vor Stagnieren bei Ruhe in der Leitung zu bewahren, wenn das Isolierungsventil geschlossen ist, wobei dessen Einführung vorzugsweise für ausreichende Zeit gestoppt wird, bevor das Isolierungsventil wieder geöffnet wird, so daß das Polymer Zeit genug hat, um die Abzugsleitung im wesentlichen zu füllen. Bei dem Zyklus der vorstehend erläuternd beschriebenen Abzugsvorgänge kann Betätigen des Ventils (18) in nachstehender Weise erfolgen. Unmittelbar nach Schließen des Isolierungsventils (13) kann Ventil. (18) geöffnet werden und kann offen gehalten werden, bis der folgende Zyklus beginnt, unmittelbar vor Öffnen des Isolierungsventils (13). Ventil (18) wird vorzugsweise kurz vor Öffnen des Isolierungsventils (13) geschlossen, beispielsweise 1 bis 30, vorzugsweise 2 bis 20 Sekunden davor, so daß sich die Abzugsleitung mit Polymer füllt und folglich den Polymerstrom durch die Leitung nach dem Öffnen des Isolierungsventils (13) als dichte Phase fördert. Die Geschwindigkeit des Spülgases in der Abzugsleitung kann dergestalt sein, daß sie höher als die minimale Geschwindigkeit für die Fluidisierung des Polymers ist, oder vorzugsweise dergestalt, daß sie das Polymer aus der Abzugsleitung in den Reaktor mitreißt.
Fig. 6 zeigt schematisch die Stufen zum Abziehen des Polymers aus dem Reaktor (1) in den Schleusentrichter (14) durch das Zwischenstück der Abzugsleitung (12) und das Isolierungsventil (13). In Stufe 6a ist das Polymer in dem Reaktor bei einem Druck P&sub1; fluidisiert, ein Teil des Polymers ist im Ruhezustand in dem Teil der Leitung (12) stromaufwärts Ventil (13), Ventil (13) ist geschlossen, der Schleusentrichter ist ohne Polymer bei Druck P&sub2; unterhalb P&sub1; und Ventil (16) ist offen. In Stufe 6b ist Ventil (16) geschlossen und Ventil (13) ist geöffnet, das Polymer fließt im wesentlichen als dichte Phase durch Leitung (12) unter der Wirkung beispielsweise der Druckdifferenz und fließt in Schleusentrichter (14), während der Druck im Schleusentrichter auf P&sub1; anwächst. In Stufe 6c ist der Druck von Schleusentrichter gleich P&sub1;, das Polymer strömt gemäß einem wesentlichen Schwerkraftmodus durch Leitung (12) und füllt Schleusentrichter (14), während das in dem Schleusentrichter vorliegende Gas aus letzterem in Gegenstromweise zum Polymer durch Leitung (12) entweicht und zu dem Reaktor zurückkehrt. In Stufe 6d wird Ventil (13) geschlossen, Ventil (16) ist geöffnet, das in dem Schleusentrichter vorliegende Polymer verläßt letzteren durch Leitung (15) unter der Wirkung beispielsweise einer Druckdifferenz, der Druck in dem Schleusentrichter fällt auf P&sub2; und fluidisiert das Polymer aus Reaktor (1), erreicht den Teil der Leitung (12) stromaufwärts Ventil (13). Der nächste Zyklus kann dann wieder beginnen.
Fig. 7 zeigt schematisch die Stufen zum Abziehen des Polymers aus dem Reaktor (1) in den Schleusentrichter (14) gemäß einer bevorzugten alternativen Form, die dieselben Bezugsziffern wie Fig. 6 verwendet, außerdem mit einer Beschickungsleitung (17) für das Spülgas und einem Ventil (18).
In Stufe 7a wird das Polymer in dem Reaktor (1) bei Druck P&sub1; fluidisiert, das Ventil (13) ist geschlossen, das Ventil (18) ist geöffnet, das Spülgas bewegt sich aufwärts zu Leitung (12) in dem Reaktor und verhindert, daß das Polymer Leitung (12) erreicht, der Schleusentrichter (14) ist ohne Polymer bei Druck P&sub2; unterhalb P&sub1;, Ventil (16) ist geöffnet. In Stufe 7b ist Ventil (18) geschlossen, Polymer bewegt sich aus dem Reaktor (1) in den Teil der Leitung (12) stromaufwärts von Ventil (13), wo es ruht. In Stufe 7c ist Ventil (16) geschlossen, Ventil (13) ist geöffnet, das Polymer strömt im wesentlichen als dichte Phase durch Leitung (12) unter der Wirkung der Druckdifferenz und füllt Schleusentrichter (14), während der Druck in dem Schleusentrichter auf P&sub1; anwächst. In Stufe 7d ist der Druck des Schleusentrichters gleich P&sub1;, das Polymer strömt im wesentlichen im Schwerkraftmodus durch Leitung (12) und füllt Schleusentrichter (14) während das Gas, das in dem Schleusentrichter vorhanden ist, aus letzterem in Gegenstromweise zu dem Polymer durch Leitung (12) entweicht und in den Reaktor zurückkehrt. In Stufe 7e ist Ventil (13) geschlossen und Ventil (16) ist geöffnet, das in dem Schleusentrichter vorliegende Polymer verläßt letzteren über Leitung (15) beispielsweise unter der Wirkung einer Druckdifferenz, der Druck in dem Schleusentrichter fällt auf P&sub2; und Ventil (18) ist geöffnet, so daß Spülgas zum Spülen des in Leitung (12) vorliegenden Polymers zum Reaktor (1) fließen kann. Der nachfolgende Zyklus kann dann beginnen.
Die Isolierungs- (13), Ausgabe- (16) und Spül- (18)- Ventile sind vorzugsweise Ventile mit einem sphärischen Kern und nicht-eingeschränkten Durchlaß. Sie können diskontinuierlich funktionieren, insbesondere mit Hochgeschwindigkeitsöffnen und -schließen, das beispielsweise in weniger als 1 oder 2 Sekunden erfolgt. Sie können gemäß einer kontinuierlichen Drehbewegung, wie in FR-A-2 599 991 beschrieben, funktionieren.
Das Verfahren zur kontinuierlichen Gasphasenpolymerisation von Olefin(en) wird in einem Reaktor mit einer Wirbelschicht und gegebenenfalls einem mechanisch gerührten Bett ausgeführt, das bei einem absoluten Druck P&sub1; gehalten wird, der im Bereich von 0,5 bis 6, vorzugsweise 1 bis 4 MPa liegt. Die Temperatur der Wirbelschicht kann bei einem Wert im Bereich von 30 bis 130ºC, vorzugsweise 50 bis 110%, gehalten werden. Das Reaktionsgasgemisch führt durch den Reaktor bei einer Aufwärtsgeschwindigkeit, die im Bereich von 0,3 bis 0,8 m/s; vorzugsweise 0,4 bis 0,7 m/s, liegt. Das Reaktionsgasgemisch kann ein oder mehrere Olefine enthalten, insbesondere C&sub2; bis C&sub1;&sub0;, vorzugsweise C&sub2; bis C&sub8;, beispielsweise Ethylen oder Propylen oder ein Gemisch von Ethylen mit mindestens einem C&sub3; bis C&sub1;&sub0;, vorzugsweise C&sub3; bis C&sub8;-Olefin, z.B. Propylen, 1-Buten, 1-Hexen, 4-Methyl-1-penten oder 1-Octen und/oder mit mindestens einem Dien, beispielsweise einem unkonjugierten Dien. Es kann auch Wasserstoff und/oder ein Inertgas, wie Stickstoff oder z.B. mindestens ein C&sub1; bis C&sub6;-, vorzugsweise C&sub2; bis C&sub5;-Alkan enthalten. Das Polymerisationsverfahren kann insbesondere gemäß den Verfahren, beschrieben in WO 94/28032, ausgeführt werden. Es. kann in Anwesenheit eines Katalysators, der mindestens ein Übergangsmetall, gehörig zur Gruppe 4, 5 oder 6 des Periodensystems der Elemente (gemäß Nomenclature Committee der "American Chemical Society", siehe "Encyclopedia of Inorganic Chemistry", herausgegeben von R. Bruce King, veröffentlicht von John Wiley & Sons (1994)) erfolgen. Insbesondere ist es möglich, ein Katalysatorsystem vom Ziegler-Natta-Typ einzusetzen, einschließlich eines festen Katalysators, der eine Verbindung eines Übergangsmetalls enthält, wie jene, die vorstehend erwähnt wurden, und einen Cokata lysator, umfassend eine Organometallverbindung eines Metalls, zugehörig zur Gruppe 1, 2 oder 3 des Periodensystems der Elemente, beispielsweise eine Organoaluminiumverbindung. Hochaktive Katalysatorsysteme sind bereits seit einer Vielzahl von Jahren bekannt und sind in der Lage, hohe Mengen an Polymer in relativ kurzer Zeit herzustellen, mit dem Ergebnis, daß es möglich ist, die Stufe der Entfernung der Katalysatorrückstände, die in dem Polymer vorliegen, zu vermeiden. Diese hochaktiven Katalysatorsysteme schließen im allgemeinen einen festen Katalysator ein, der im wesentlichen Übergangsmetallmagnesium- und -halogenatome umfaßt. Es ist auch möglich, einen hochaktiven Katalysator anzuwenden, der im wesentlichen ein Chromoxid umfaßt, das durch Hitzebehandlung aktiviert wird und in Kombination mit einem granulären Träger, basierend auf einem feuerfesten Oxid, verwendet wird. Das Polymerisationsverfahren ist besonders zur Anwendung mit Metallocenkatalysatoren, wie Zirconocen, Hafnocen, Titanocen oder Chromocen, oder Ziegler-Katalysatoren, getragen auf Siliziumdioxid, beispielsweise auf Titan oder Vanadium, geeignet. Die vorstehend genannten Katalysatoren oder Katalysatorsysteme können in dem Wirbelschichtreaktor direkt wie sie sind verwendet werden oder können vorher zu Olefinvorpolymer umgewandelt werden, insbesondere während einer Vorpolymerisation, bei der Katalysator oder Katalysatorsystem mit einem oder mehreren Olefinen, wie die vorstehend genannten, in einem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium oder einer Gasphase in Kontakt gebracht werden, beispielsweise gemäß einem diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Verfahren.
Das Verfahren ist zur Herstellung von Polyolefinen in Pulverform, insbesondere linear-niederdichtem Polyethylen oder hochdichtem Polyethylen mit Dichten im Bereich von beispielsweise 0,87 bis 0,97 g/cm³, oder Polypropylen oder Copolymere von Propylen mit Ethylen und/oder C&sub4; bis C&sub8;-Olefinen oder elastomere Copolymere von Propylen mit Ethylen und gegebenenfalls mit mindestens einem unkonjugierten Dien mit einer Dichte im Bereich von beispielsweise 0,85 bis 0,87 g/cm³ sehr geeignet.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen in der deutlichen Erhöhung des Füllgrades des Schleusentrichters mit Polymer bei jedem Abzugsvorgang, während teilweises oder vollständiges Blockieren der Abzugsvorrichtung vermieden wird. Der Füllgrad kann insbesondere durch die Gewichtsmenge an Polymer, die bei jedem Vorgang des Abziehens aus dem Reaktor in den Schleusentrichter überführt wird, gekennzeichnet werden. Eine Menge, ausgedrückt pro Einheit Innenvolumen des Schleusentrichters: diese Menge ist relativ groß und kann im Bereich von 200 bis 450, vorzugsweise 250 bis 400, insbesondere 300 bis 400 kg/m³ liegen, wobei bekannt ist, daß diese Werte größtenteils von der Schüttdichte des Polymers im Ruhezustand abhängen.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung.

Beispiel 1

Eine Gasphasenpolymerisation von Ethylen mit 1-Buten wird in einer Vorrichtung ausgeführt, die mit jener, die schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, identisch ist. Ein zylindrischer Reaktor (1) mit einer Wirbelschicht und einer vertikalen Seitenwand hat einen Innendurchmesser von 3 m und eine Höhe H von 10 m und eine Ruhekammer (3) darüber. An seinem Boden weist der Reaktor einen Fluidisierungsrost (4) auf, worüber sich eine Wirbelschicht mit 18 Tonnen Copolymer von Ethylen und 1-Buten mit einer Dichte von 0,96 g/cm³ in Form eines Pulvers, bestehend aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 7-50 mm, wobei 90 Gewichtsprozent der Teilchen einen Durchmesser im Bereich von 300 bis 1200 mm aufweisen, befindet. Die Schüttdichte des fluidisierten Pulvers ist 300 kg/m³. Die Höhe h der Wirbelschicht beträgt 8,5 m.
Das Reaktionsgasgemisch führt durch die Wirbelschicht bei einem absoluten Druck von 2 MPa und einer Aufwärtsgeschwindigkeit von 0,6 m/s und bei einer Temperatur von 92%. Es enthält auf das Volumen 30% Ethylen, 1% 1-Buten, 25% Wasserstoff und 44% Stickstoff.
Ein Katalysator vom Ziegler-Natta-Typ, der Titan-, Magnesium- und Halogenatome umfaßt, wird in Form eines Vorpolymers in einer Weise identisch mit Beispiel 1 von FR-A-2 405 961 hergestellt. Er wird in den Reaktor schubweise über Eintrittsleitung (11) eingeführt.
Bei diesen Bedingungen werden 3,8 Tonnen/Stunde Copolymer von Ethylen und 1-Buten in Form eines Pulvers hergestellt, das vorstehende Eigenschaften und insbesondere einen Schüttwinkel b gleich 42º aufweist.
Die Vorrichtung zum Abziehen des Copolymers umfaßt, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Abzugsleitung (12), die eine Länge von 1 m und einen Innendurchmesser von 0,05 m aufweist. Die Leitung (12) verläßt die vertikale Seitenwand des Reaktors (1) bei einer Höhe von 1,5 m oberhalb des Fluidisierungsrostes (4) in Abwärtsrichtung mit einem Anfangswinkel A von 60º. In der Mitte ihrer Länge bildet sie ein Knie und ist dann vertikal (A = 90º) abwärts gerichtet. An ihrem unteren Ende weist sie ein Isolierungsventil (13) mit einem sphärischen Kern und einem nicht-eingeschränkten Durchlaß von 0,05 m Innendurchmesser auf, bevor sie in den Schleusentrichter (14), der ein Innenvolumen V&sub2; von 105 Litern aufweist, eintritt. In dem unteren Teil des Schleusentrichters (14) gibt es eine Auslaßdüse, versehen mit Ausgabeventil (16), das mit Ausgabeleitung (15) mit einem Innendurchmesser von 0,05 m in Verbindung steht, angeschlossen an eine Entspannungs- und Entgasungskammer (19), versehen mit Rückführleitung (22) und Verdichter (23) sowie Leitung (20) und Ventil (21), wie jene die in Fig. 5 schematisch dargestellt sind.
Das Copolymer wird' aus dem Reaktor (1) gemäß einem Zyklus von Vorgängen, dargestellt in Fig. 6, abgezogen, einschließlich nachstehender Stufen:
- Ventil (13) wird geschlossen, Schleusentrichter (14) ist ohne Copolymer bei absolutem Druck P&sub2; von 0,12 MPa, Ventil (16) ist offen und Leitung (12) stromabwärts des Ventils (13) ist im Ruhezustand voll Copolymer;
- Ventil (16) ist geschlossen und Ventil (13) ist etwa 1 Sekunde geöffnet; das Copolymer strömt im wesentlichen als dichte Phase durch Leitung (12) und fließt, in Schleusen trichter (14), während der absolute Druck in dem Schleusentrichter in weniger als 2 Sekunden von 0,12 auf 2 MPa ansteigt; das Copolymer fließt weiter in den Schleusentrichter (14) bei einem absoluten Druck von 2 MPa gemäß einem im wesentlichen Schwerkraftmodus, während das in dem Schleusentrichter vorliegende Gas in Gegenstromweise zum Copolymer durch Leitung (12) entweicht und in den Reaktor (1) zurückgeführt wird;
- Ventil (13) wird 8 Sekunden offen gelassen;
- Ventil (13) wird geschlossen und Ventil (16) wird in etwa 1 Sekunde geöffnet; das Copolymer verläßt den Schleusentrichter (14) und strömt durch Leitung (15) in die Kammer (19) in etwa 3 Sekunden, während der absolute Druck in dem Schleusentrichter rasch von 2 bis 0,12 MPa anwächst und während das Copolymer aus Reaktor (1) in Leitung (12) eintritt, wo es ruht.
Der Zyklus der Vorgänge wird alle 30 Sekunden wiederholt. Bei jedem Zyklus ist die Menge an abgezogenem Copolymer aus dem Reaktor durch das Zwischenstück des Schleusentrichters 32 kg. Der Füllgrad des Schleusentrichters (14) mit Copolymer ist 305 kg pro m³ Innenvolumen des Schleusentrichters.
Die Copolymerisation findet in dieser Weise für mehrere Tage ohne Blockierung der Abzugsvorrichtung statt.

Beispiel 2

Eine Copolymerisation wird ausgeführt identisch mit jener von Beispiel 1, mit der Abweichung der Tatsache, daß die Vorrichtung verwendet wird, die schematisch in Fig. 5 dargestellt wird. Außerdem weist der zylindrische Reaktor (1) einen Innendurchmesser von 4,5 m und eine Höhe H von 16 m auf und ein Bett von 70 Tonnen eines Copolymers von Ethylen und 1-Buten, identisch mit jenem von Beispiel 1, wird fluidisiert. Die Höhe h der Wirbelschicht beträgt 14 m. Der absolute Druck P&sub1; des Reaktors ist 2,3 MPa. Eine Spülgaszuführungsleitung (17), ausgestattet mit einem Ventil (18), mündet in Leitung (12) unmittelbar oberhalb Ventil (13). Bei diesen Bedingungen werden 17,3 Tonnen Copolymer pro Stunde hergestellt.
Die Vorrichtung zum Abziehen des Copolymers ist identisch mit jener von Beispiel 1, mit der Abweichung der Tatsache, daß der Innendurchmesser der Leitung (12) und von Ventil (13) 0,075 m ist, die Leitung (12) die vertikale Seitenwand des Reaktors (1) bei einer Höhe von 1 m oberhalb des Rostes (4) verläßt, das Innenvolumen (V&sub2;) des Schleusentrichters (14) 200 Liter beträgt, der Innendurchmesser der Leitung (15) 0,0625 m ist und daß zwei Vorrichtungen dieses Typs in paralleler Weise zum Abziehen des Copolymers angeordnet sind.
Das Copolymer wird aus dem Reaktor (1) mit Hilfe der zwei Abzugsvorrichtungen gemäß einem Zyklus von Vorgängen, wie in Fig. 7 dargestellt, abgezogen, einschließlich der nachstehenden Stufen für jede der zwei Vorrichtungen:
- Ventil (13) ist geschlossen, Ventil (18) ist geöffnet und gestattet ein Reaktionsgasgemisch, das mit jenem im Reaktor (1) identisch ist, bei einer Temperatur von 92% bei einem absoluten Druck von 2,4 MPa, sich mit einer Geschwindigkeit von 100 m/s in Leitung (12) aufwärts zum Reaktor (1) bewegend durchzuströmen, wobei verhindert wird, daß das Copolymer in Leitung (12) in Ruhe stagniert; Schleusentrichter (14) ist ohne Polymer bei einem absoluten Druck von 0,12 MPa und Ventil (16) ist geöffnet;
- Ventil (18) ist geschlossen, fluidisiertes Copolymer tritt in Leitung (12) stromaufwärts von Ventil (13) ein, wo es ruht;
- 8 Sekunden später wird das Ventil (16) geschlossen, Ventil (13) wird in etwa 1 Sekunde geöffnet; das Polymer strömt im wesentlichen als dichte Phase durch Leitung (12) und fließt in Schleusentrichter (14), während der absolute Druck in dem Schleusentrichter von 0,12 auf 2 MPa in etwa 2 Sekunden anwächst; das Copolymer strömt kontinuierlich in den Schleusentrichter (14) bei einem Absolutdruck von 2 MPa im wesentlichen gemäß Schwerkraftmodus, während das in dem Schleusentrichter vorliegende Gas in Gegenstromweise zum Copolymer durch Leitung (12) zu Reaktor (1) entweicht;
- Ventil (13) wird 10 Sekunden offengelassen;
- Ventil (13) wird geschlossen und Ventile (16) und (18) werden in etwa 1 Sekunde geöffnet, das Copolymer verläßt den Schleusentrichter (14) und strömt in weniger als 4 Sekunden durch Leitung (15) in Kammer (19), während der absolute Druck in dem Schleusentrichter rasch von 2 auf 0,12 MPa abfällt und während das Copolymer, das in Leitung (12) vorliegt, aus letzteres durch das Spülgas in den Reaktor (1) gespült wird.
Der Zyklus der Vorgänge wird alle 25 Sekunden für jede der Abzugsvorrichtungen wiederholt. Bei jedem Zyklus ist die Menge an abgezogenem Copolymer aus dem Reaktor über das Zwischenstück von jeder Vorrichtung 60 kg. Der Füllgrad des Schleusentrichters (14) mit Copolymer ist 300 kg pro m³ Innenvolumen des Schleusentrichters.
Das Copolymerisationsverfahren findet in dieser Weise mehrere Tage ohne Blockieren der Abzugsvorrichtung statt.

Beispiel 3 (Vergleich)

Der Vorgang wird exakt wie in Beispiel 1 ausgeführt, mit der Abweichung, daß der erste Teil der Leitung (12) einen Winkel A von 18º anstelle von 60º aufweist.
Es wurde gefunden, daß bei jedem Zyklus der Abzugsvorgänge die Menge an abgezogenem Copolymer 30% kleiner ist als in Beispiel 1. Der geringe Füllgrad von Schleusentrichter (14) ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß vor Öffnen von Ventil (13) der Teil von Leitung (12) stromaufwärts von Ventil (13) sehr wenig Copolymer enthält und daß, wenn Ventil (13) geöffnet ist, es im wesentlichen das Reaktionsgemisch ist, das durch Leitung (12) führt und in Schleusentrichter (14) eintritt. Wenn, das Druckgleichgewicht zwischen Schleusentrichter und Reaktor erhalten wurde, verläuft der Strom des Copolymers durch Leitung (12) langsam und schließlich gibt es eine relativ geringe Füllung von Schleusentrichter (14) mit Copolymer. Im Ergebnis wird der Zyklus der Vorgänge zum Abziehen des Copolymers häufiger wiederholt als in Beispiel 1, um einen äquivalenten stündlichen Ausstoß und eine konstante Betthöhe in dem Reaktor zu gewährleisten. Es wurde darüber hinaus beobachtet, daß der Verdichter (23), der vor gesehen ist, um das Reaktionsgasgemisch, das mit dem Copolymer einhergeht, welches abgezogen wurde und von letzterem in Kammer (19) getrennt wurde, in Leitung (5) durch das Zwischenstück von Leitung (22) zurückzuführen, deutlich mehr Arbeit abverlangt wird als in Beispiel 1, um eine Rückführung eines weit höheren Gasvolumens zu gewährleisten.

Claims

1. Vorrichtung zur Gasphasenpolymerisation von Olefin(en), umfassend einen Wirbelschichtreaktor mit einer vertikalen Seitenwand, ausgestattet an seinem Boden mit einem Fluidisierungsrost (4), eine Leitung (5) zur äußeren Kreislaufführung eines Reaktionsgasgemisches, die den oberen Teil (2) des Reaktors mit dem Boden (9) des letzteren unter dem Fluidisierungsrost verbindet, und einen Verdichter (8) und mindestens einen Wärmetauscher (6, 7) einschließt und zum Abziehen von Polymer mindestens eine Leitung (12), die mit einem Isolierungsventil (13) ausgestattet ist, und die vertikale Seitenwand des Reaktors (1) mit einem Schleusentrichter (14), ausgestattet mit einem Ausgabeventil (16), verbindet, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abzugsleitung (12) die vertikale Seitenwand des Reaktors (1) verläßt, wobei sie abwärts gerichtet ist, so daß jeder Teil der Leitung (12) mit einer horizontalen Ebene einen Winkel A im Bereich von 35 bis 90º bildet, mit Ausnahme von 90º für den Anfangswinkel A.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsleitung (12) einen ersten Teil (12a), der die vertikale Seitenwand des Reaktors mit einem Winkel A im Bereich von 45 bis 75º verläßt und einen zweiten vertikalen Teil (12b), angeschlossen an den ersten, einschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenvolumen der Abzugsleitung (12) zwischen 1/2 und 1/500 des Innenvolumens des Schleusentrichters (14) beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierungsventil (13) nahe Schleusentrichter (14) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschickungsleitung (17) für ein Spülgas, die mit einem Ventil (18) ausgestattet ist, in die Abzugsleitung (12) nahe dem Isolierungsventil (13) münde t.

6. Verfahren zur kontinuierlichen Gasphasenpolymerisation von Olefin(en) in einem Reaktor mit einer Wirbelschicht und einer vertikalen Seitenwand bei einem absoluten Druck P&sub1;, der höher als der Atmosphärendruck ist, durch kontinuierliche oder schubweise Einführung eines Katalysators in den Reaktor, kontinuierliche Einführung von Olefin(en) in ein Reaktionsgasgemisch, das kontinuierlich durch den Reaktor gemäß einem Aufwärtsstrom geführt wird und zu dem Boden der Reaktoren zurückgeführt wird, Entfernen der Polymerisationswärme durch Kühlen des zurückgeführten Reaktionsgasgemisches und Abziehen des hergestellten Polymers in einen Schleusentrichter (14), der mit einem Ausgabeventil (16) versehen ist und an die vertikale Seitenwand des Reaktors (1) durch eine Abzugsleitung (12), ausgestattet mit einem Isolierungsventil (13), angeschlossen ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der gesamte Strom des durch die Abzugsleitung (12) von der vertikalen Seitenwand des Reaktors (1) in den Schleusentrichter (14) abgezogenen Polymers gemäß einer Richtung erzeugt wird, die abwärts weist, wobei sie mit einer horizontalen Ebene eine Neigung mit einem Winkel A bildet, der zumindest gleich dem Schüttwinkel b des Polymers ist und 90º nicht übersteigt, mit Ausnahme von 90º für Winkel A der anfänglichen Neigung des Stroms.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Moment der Öffnung des Isolierungsventils (13), wodurch der Reaktor mit dem Schleusentrichter (14) bei einem anfänglichen absoluten Druck P&sub2; geringer als P&sub1; in Verbindung gebracht wird, wobei das Ausgabeventil (16) vom Schleusentrichter (14) geschlossen ist, der Teil der Abzugsleitung (12), eingeschlossen zwischen Reaktor und Isolierungsventil (13), im wesentlichen mit Polymer gefüllt ist, das dann un ter der Wirkung des Druckunterschiedes gemäß einem im wesentlichen Dichtestrommodus sofort in den Schleusentrichter (14) strömt, in einer ersten Stufe bis in dem Schleusentrichter (14) ein absoluter Druck im wesentlichen gleich P&sub1; erhalten wird, und das sich dann in einer zweiten Stufe fortsetzt, um in den Schleusentrichter (14) im wesentlichen gemäß einem Schwerkraftmodus für eine ausreichende Zeit zu strömen, damit Schleusentrichter (14) sich mit der gewünschten Polymermenge füllt, wobei die Menge anschließend in dem Schleusentrichter (14) durch Schließen des Isolierungsventils (13) isoliert wird und aus dem Schleusentrichter durch Öffnen des Ausgabeventils (16) gewonnen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die absoluten Drücke P&sub1; und P&sub2; derart ausgelegt sind, daß das Verhältnis P&sub1;:P&sub2; 5:1 bis 50:1 ist.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spülgas in die Abzugsleitung (12) stromaufwärts des Isolierungsventils (13) eingeführt wird, um das Polymer vor Stagnation in der Leitung zu bewahren, wenn das Isolierungsventil (13) geschlossen ist, wobei dessen Einführung ausreichende Zeit vor Wiederöffnen des Ventils gestoppt wird, so daß das Polymer Zeit hat, um die Abzugsleitung (12) im wesentlichen zu füllen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Ethylen, Propylen oder Ethylen mit mindestens einem C&sub3; bis C&sub1;&sub0;-Olefin und/oder mit einem Dien bei einem absoluten Druck P&sub1; von 0,5 bis 6 MPa bei einer Temperatur von 30 bis 130ºC polymerisiert wird.