DE69713000T2 - Polymerisationsverfahren - Google Patents

Polymerisationsverfahren

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    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1872Details of the fluidised bed reactor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F210/16Copolymers of ethene with alpha-alkenes, e.g. EP rubbers

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren für die Gasphasenpolymerisation von Olefinen in einem Wirbelschichtreaktor.
  • Verfahren für die Homopolymerisation und Copolymerisation von Olefinen in der Gasphase sind auf dem Fachgebiet gut bekannt. Solche Verfahren können beispielsweise durch Einführen des gasförmigen Monomers in eine gerührte und/oder Wirbelschicht, umfassend Polyolefin und einen Katalysator für die Polymerisation, durchgeführt werden.
  • Bei der Wirbelschichtpolymerisation von Olefinen wird die Polymerisation in einem Wirbelschichtreaktor durchgeführt, wobei eine Schicht von Polymerteilchen mit Hilfe eines das gasförmige Reaktionsmonomer umfassenden aufsteigenden Gasstroms in einem fluidisierten Zustand gehalten wird. Das Anfahren einer solchen Polymerisation wendet im Allgemeinen eine Schicht von Polymerteilchen ähnlich zu dem Polymer, das herzustellen gewünscht wird, an. Während des Verlaufs der Polymerisation wird frisches Polymer durch die katalytische Polymerisation des Monomers erzeugt und das Polymerprodukt wird zum Halten der Schicht bei mehr oder weniger konstantem Volumen abgezogen. Ein industriell bevorzugtes Verfahren wendet einen Wirbelrost an, um das fluidisierende Gas zu der Schicht zu verteilen, und als ein Träger für die Schicht zu wirken, wenn die Zuführung des Gases aussetzt. Das hergestellte Polymer wird im Allgemeinen von dem Reaktor über eine am unteren Teil des Reaktors nahe dem Wirbelrost angeordnete Entladungsnahmeleitung abgezogen. Die Wirbelschicht umfasst eine Schicht von wachsenden Polymerteilchen. Diese Schicht wird durch einen kontinuierlichen Aufwärtsstrom eines fluidisierenden Gases vom Boden des Reaktors in einem fluidisierten Zustand gehalten.
  • Die Polymerisation von Olefinen ist eine exotherme Reaktion und es ist deshalb notwendig, Maßnahmen zum Kühlen der Schicht bereitzustellen, um die Polymerisationswärme abzuführen. In Abwesenheit von solchem Kühlen der Schicht würde sich die Temperatur erhöhen und beispielsweise der Katalysator inaktiv werden oder die Schicht zu schmelzen beginnen. Bei der Wirbelschichtpolymerisation von Olefinen besteht das bevorzugte Verfahren zum Entfernen der Polymerisationswärme im Zuführen eines Gases, dem fluidisierenden Gas, das bei einer Temperatur unterhalb der gewünschten Polymerisationstemperatur liegt, zu dem Polymerisationsreaktor, wobei das Gas durch die Wirbelschicht gelangt, um die Polymerisationswärme abzuführen, Entfernen des Gases aus dem Reaktor und Kühlen desselben mittels Durchgang durch einen äußeren Wärmetauscher und Zurückführen desselben in die Schicht. Die Temperatur des Zurückführgases kann in dem Wärmetauscher eingestellt werden, um die Wirbelschicht bei der gewünschten Polymerisationstemperatur zu halten. In diesem Verfahren des Polymerisierens von Alpha-Olefinen umfasst das zurückgeführte Gas im Allgemeinen das monomere Olefin, gegebenenfalls zusammen mit beispielsweise einem inerten Verdünnungsgas, wie Stickstoff, oder einem gasförmigen Kettenübertragungsmittel, wie Wasserstoff. Somit dient das Zurückführgas dazu, das Monomer zu der Schicht zu speisen, um die Schicht zu fluidisieren und die Schicht bei der gewünschten Temperatur zu halten. Durch die Polymerisationsreaktion verbrauchte Monomere werden normalerweise durch Zugeben von Auffüllgas zu dem zurückgeführten Gasstrom ausgetauscht.
  • Bekanntlich wird die Herstellungsgeschwindigkeit (d. h. die Raum-Zeit-Ausbeute bezogen auf das Gewicht des pro Einheitsvolumen Reaktorraums pro Einheitszeit hergestellten Polymers) in industriellen Gaswirbelschichtreaktoren des vorstehend erwähnten Typs durch die maximale Geschwindigkeit, bei der die Wärme aus dem Reaktor entfernt werden kann, begrenzt. Die Geschwindigkeit der Wärmeabführung kann beispielsweise durch Erhöhen der Geschwindigkeit des Zurückführgases und/oder Vermindern der Temperatur des Zurückführgases und/ oder Ändern der Wärmekapazität des Zurückführgases erhöht werden. Jedoch gibt es eine Grenze der bei der industriellen Ausführung verwendbaren Geschwindigkeit des Zurückführgases. Über diese Grenze hinaus kann die Schicht instabil werden oder auch aus dem Reaktor in dem Gasstrom herausgelangen, was zur Blockierung der Zurückführleitung und Schädigung des Zurückführgasverdichters oder -Gebläses führt. Es gibt auch eine Begrenzung für das Ausmaß, in dem das Zurückführgas in der Praxis gekühlt werden kann. Dies wird hauptsächlich durch wirtschaftliche Betrachtungen und in der Praxis normalerweise durch die Temperatur des industriellen Kühlwassers, das an der Stelle erhältlich ist, bestimmt. Das Kühlen kann, falls erwünscht, angewendet werden, jedoch erhöhen sich dadurch die Produktionskosten.
  • Der Stand der Technik schlägt eine Vielzahl von Verfahren zur Erhöhung der Wärmeentfernungskapazität des Zurückführstroms, beispielsweise durch Einführen einer flüchtigen Flüssigkeit, vor.
  • EP 89691 betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Raum-Zeit-Ausbeute in kontinuierlichen Gaswirbelschichtverfahren zur Polymerisation von fluiden Monomeren, wobei das Verfahren Kühlen eines Teils oder der Gesamtheit an nicht umgesetzten Fluiden zur Bildung eines Zwei-Phasen-Gemisches von Gas und mitgerissener Flüssigkeit unterhalb des Taupunkts und Wiedereinführen des Zwei-Phasen-Gemisches in den Reaktor umfasst. Die Beschreibung von EP 89691 weist aus, dass eine hauptsächliche Begrenzung des Ausmaßes, zu dem der Zurückführgasstrom unterhalb des Taupunktes gekühlt werden kann, in dem Erfordernis liegt, dass das Gas-zu-Flüssigkeits- Verhältnis bei einem Niveau gehalten wird, das ausreichend ist, um die Flüssigphase des Zwei-Phasen-Fluidgemisches in einem mitgerissenen oder suspendierten Zustand zu halten, bis die Flüssigkeit verdampft ist und weist weiterhin aus, dass die Menge an Flüssigkeit in der Gasphase nicht oberhalb etwa 20 Gewichtsprozent sein sollte und vorzugsweise etwa 10 Gewichtsprozent nicht übersteigen sollte, vorausgesetzt, dass immer die Geschwindigkeit des Zwei-Phasen-Zurückführstroms hoch genug ist, um die Flüssigphase in dem Gas in Suspension zu halten und die Wirbelschicht im Reaktor zu tragen. EP 89691 offenbart außerdem, dass es durch getrenntes Einspritzen von Gas und Flüssigkeit unter Bedingungen, die einen Zwei-Phasen-Strom erzeugen, möglich ist, einen Zwei-Phasen- Fluidstrom in dem Reaktor am Einspritzpunkt zu bilden, dass aber beim Arbeiten in dieser Weise, aufgrund der zusätzlichen Kosten und Aufwendungen zum Abtrennen des Gases und der Flüssigphasen nach Kühlen, nur ein geringer Vorteil zu beobachten ist.
  • EP 173261 betrifft eine besondere Vorrichtung zur Einführung eines Zurückführstroms in Wirbelschichtreaktoren und insbesondere eine Vorrichtung zur Einführung eines Zurückführstroms, umfassend ein Zwei-Phasen-Gemisch von Gas und abgezogener Flüssigkeit, wie in EP 89691 (Supra) beschrieben.
  • WO 94/25495 beschreibt ein Wirbelschicht-Polymerisationsverfahren, umfassend Leiten eines gasförmigen, Monomer umfassenden Stroms durch einen Wirbelschichtreaktor in Gegenwart eines Katalysators unter reaktiven Bedingungen zur Herstellung von polymerem Produkt und einem nicht umgesetzte Monomergase umfassenden Strom, Verdichten und Kühlen des Stroms, Mischen des Stroms mit zugeführten Komponenten und Zurückleiten einer Gas- und Flüssigkeitsphase zu dem Reaktor; ein Verfahren zur Bestimmung der stabilen Arbeitsbedingungen umfassend: (a) Beobachten der fluidisierten Massendichteänderungen in dem Reaktor, die mit Änderungen der Zusammensetzung des fluidisierenden Mediums verbunden sind; und (b) Erhöhen der Kühlkapazität des Zurückführstroms durch Ändern der Zusammensetzung ohne Übersteigen des Niveaus, bei dem eine Verminderung in der fluidisierten Schüttdichte oder ein dies anzeigender Parameter irreversibel wird.
  • US 5 436 304 betrifft ein Verfahren zum Polymerisieren von Alpha-Olefin(en) in einem Gasphasenreaktor mit einer Wirbelschicht und einem fluidisierenden Medium, wobei das fluidisierende Medium zum Steuern der Kühlkapazität des Reaktors dient und wobei die Massedichtefunktion (Z) bei einem Wert gleich oder größer als die berechnete Grenze der Massedichtefunktion gehalten wird.
  • WO 94/28032 betrifft ein kontinuierliches Gaswirbelschichtverfahren, in dem ein Zurückführgasstrom auf eine zur Bildung einer Flüssigkeit und eines Gases ausreichende Temperatur gekühlt wird. Durch Trennen der Flüssigkeit von dem Gas und dann Zuführen der Flüssigkeit direkt in die Wirbelschicht bei oder oberhalb des Punktes, an dem der durch die Wirbelschicht gelangende gasförmige Strom im Wesentlichen die Temperatur des gasförmigen, aus dem Reaktor abgezogenen Stroms erreicht hat, kann die Gesamtmenge an Flüssigkeit, die in den Wirbelschicht-Polymerisationsreaktor zum Kühlen der Schicht durch Verdampfen der Flüssigkeit eingeführt werden kann, erhöht werden, wodurch sich der Kühlungsgrad zum Erreichen höherer Produktivität verbessert.
  • Es wurde nun gefunden, dass der Zurückführgasstrom unter Bildung einer Flüssigkeit und eines Gases in einem Scheider, der mit dem Polymerisationsreaktor eins ist, d. h. in den Polymerisationsreaktor integriert ist, getrennt werden kann.
  • Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein kontinuierliches Gaswirbelschichtverfahren für die Polymerisation von Olefinmonomer, ausgewählt aus (a) Ethylen, (b) Propylen, (c) Gemischen von Ethylen und Propylen und (d) einem oder mehreren anderen Alpha-Olefinen, gemischt mit (a), (b) oder (c), zur Herstellung eines Polymers in einem Wirbelschichtreaktor bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst:
  • (1) kontinuierliches Zurückführen eines gasförmigen Stroms, umfassend mindestens etwas des Olefinmonomers, durch eine Wirbelschicht in den Reaktor in Gegenwart eines Polymerisationskatalysators unter reaktiven Bedingungen;
  • (2) Kühlen von mindestens einem Teil des gasförmigen Stroms, der aus dem Reaktor abgezogen wurde, auf eine Temperatur, bei der Flüssigkeit auskondensiert und sich mindestens ein Teil der kondensierten Flüssigkeit von dem gasförmigen Strom abtrennt; und
  • (3) Einführen von mindestens einem Teil der abgetrennten Flüssigkeit direkt in die Wirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die kondensierte Flüssigkeit von dem gasförmigen Strom in einem Scheider abgetrennt wird, der in dem Wirbelschichtreaktor integriert ist.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass dadurch, dass der Scheider in dem Reaktor intergriert ist, das für die Anlage geforderte Arbeiten des Verfahrens stark vereinfacht wird.
  • Die Erfindung stellt auch einen Wirbelschicht- Polymerisationsreaktor zur Verwendung in einem kontinuierlichen Gaswirbelschichtverfahren für die Polymerisation von Olefinmonomer bereit, ausgewählt aus (a) Ethylen, (b) Propylen, (c) Gemischen von Ethylen und Propylen und (d) einem oder mehreren weiteren Alpha-Olefinen, gemischt mit (a), (b) oder (c), um ein Polymer herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelschichtreaktor in seinem Bodenteil einen Gas-Flüssig-Scheider integriert aufweist.
  • Der von dem Reaktor abgezogene gasförmige Zurückführstrom umfasst nicht umgesetzte gasförmige Monomere und gegebenenfalls inerte Kohlenwasserstoffe, inerte Gase, wie Stickstoff, Reaktionsaktivatoren oder -moderatoren, wie Wasserstoff sowie mitgerissene Katalysator- und/oder Polymerteilchen.
  • Der zurückgeführte gasförmige Strom, der zu dem Reaktor gespeist wird, umfasst zusätzlich ausreichend Auffüllmonomere, um jene Monomere zu ersetzen, die in dem Reaktor polymerisiert wurden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung von Polyolefinen in der Gasphase durch die Polymerisation von einem oder mehreren Olefinen, wobei mindestens eines davon Ethylen oder Propylen ist, geeignet. Bevorzugte Alpha-Olefine zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren sind jene mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen. Jedoch können kleine Mengen Alpha-Olefine mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen, beispielsweise 9 bis 18 Kohlenstoffatomen (beispielsweise ein konjugiertes Dien), falls erwünscht, angewendet werden. Somit ist es möglich, Homopolymere von Ethylen oder Propylen oder Copolymere von Ethylen und/oder Propylen mit einem oder mehreren C&sub4;-C&sub8;-Alpha-Olefinen herzustellen. Die bevorzugten Alpha- Olefine sind But-1-en, Pent-1-en, Hex-1-en, 4-Methylpent-1- en, Oct-1-en und Butadien. Beispiele für höhere Olefine, die mit dem primären Ethylen- und/oder Propylenmonomer copolymerisiert werden können oder als Teilaustausch für das C&sub4;-C&sub8;- Monomer, sind Dec-1-en und Ethylidennorbornen.
  • Wenn das Verfahren für die Copolymerisation von Ethylen und/oder Propylen mit Alpha-Olefinen verwendet wird, liegt das Ethylen und/oder Propylen als die Hauptkomponente des Copolymers vor und liegt vorzugsweise in einer Menge von mindestens 70%, bevorzugter mindestens 80% der gesamten Monomere/Comonomere vor.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann verwendet werden, um eine breite Vielzahl von Polymerprodukten, beispielsweise linear niederdichtes Polyethylen (LLDPE), das auf Copolymeren von Ethylen mit But-1-en, 4-Methylpent-1-en oder Hex-1-en basiert, und hochdichtes Polyethylen (HDPE), das beispielsweise ein Homopolyethylen oder Copolymere von Ethylen mit einem kleinen Anteil an höherem Alpha-Olefin, beispielsweise But-1- en, Pent-1-en, Hex-1-en oder 4-Methylpent-1-en, sein kann, herzustellen.
  • Die Flüssigkeit, die aus dem zurückgeführten Gasstrom kondensiert, kann ein kondensierbares Monomer, beispielsweise But-1-en, Hex-1-en oder Oct-1-en, das als ein Comonomer für die Herstellung von LLDPE verwendet wird, sein oder kann eine inerte kondensierbare Flüssigkeit, beispielsweise inerte(r) Kohlenwasserstoff(e), wie C&sub4;-C&sub8;-Alkan(e) oder Cycloalkan(e), insbesondere Butan, Pentan oder Hexan, sein.
  • Es ist wichtig, dass die Flüssigkeit in der Schicht unter Polymerisationsbedingungen verdampfen sollte, die so angewendet werden, dass die gewünschte Kühlwirkung erhalten wird, und um im Wesentlichen Akkumulation von Flüssigkeit in der Schicht zu vermeiden.
  • Das Verfahren ist besonders zum Polymerisieren von Olefinen bei einem Druck zwischen 0,5 und 6 MPa und bei einer Temperatur zwischen 30ºC und 130ºC geeignet. Beispielsweise liegt für die LLDPE-Herstellung die Temperatur geeigneterweise im Bereich von 75-90ºC und für HDPE ist die Temperatur im Allgemeinen 80-105ºC in Abhängigkeit von der Aktivität des verwendeten Katalysators.
  • Die Polymerisationsreaktion kann in Gegenwart eines Katalysatorsystems vom Ziegler-Natta-Typ, bestehend aus einem festen Katalysator, umfassend im Wesentlichen eine Verbindung eines Übergangsmetalls, und einem Cokatalysator, umfassend eine organische Verbindung eines Metalls (d. h. eine Organometallverbindung, beispielsweise eine Alkylaluminiumverbindung), ausgeführt werden. Hochaktive Katalysatorsysteme sind bereits seit einer Vielzahl von Jahren bekannt und sind zum Erzeugen von großen Polymermengen in relativ kurzer Zeit in der Lage und ermöglichen somit die Verweidung eines Schritts zur Entfernung von Katalysatorrückständen aus dem Polymer. Diese hochaktiven Katalysatorsysteme umfassen im Allgemeinen einen festen Katalysator, bestehend im Wesentlichen aus Atomen von Übergangsmetall, Magnesium und Halogen. Es ist auch möglich, einen im Wesentlichen aus einem Chromoxid bestehenden, hochaktiven Katalysator, der durch Wärmebehandlung aktiviert und mit einem granulären Träger, der auf einem feuerfesten Oxid basiert, verbunden ist, anzuwenden. Das Verfahren ist auch zur Verwendung mit Metallocenkatalysatoren und Ziegler-Katalysatoren, die auf Siliziumdioxid getragen werden, geeignet.
  • Der Katalysator kann geeigneterweise in Form eines vorher während einer Prepolymerisationsstufe mit Hilfe eines wie vorstehend beschriebenen Katalysators hergestellten Prepolymerpulvers angewendet werden. Die Prepolymerisation kann durch ein geeignetes Verfahren, beispielsweise Polymerisation in einem flüssigen Kohlenwasserstoffverdünnungsmittel oder in der Gasphase unter Anwendung eines chargenweisen Verfahrens, eines halbkontinuierlichen Verfahrens oder eines kontinuierlichen Verfahrens ausgeführt werden.
  • Vorzugsweise wird im Wesentlichen die Gesamtheit des zurückgeführten gasförmigen Stroms gekühlt und getrennt und im Wesentlichen die Gesamtheit der getrennten Flüssigkeit wird in die Wirbelschicht eingeführt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der zurückgeführte gasförmige Strom auf eine Temperatur gekühlt, bei der die Flüssigkeit auskondensiert und der gasförmige Strom in den Reaktor unterhalb der Schicht, beispielsweise unterhalb des Wirbelrosts, falls ein solches Rost angewendet wird, erneut eingeführt. Mindestens ein Teil der kondensierten Flüssigkeit aus dem gasförmigen Strom wird in dem Bereich des Reaktors unterhalb der Schicht (integrierter Scheider) getrennt. Der Rest des gasförmigen Stroms wird durch die Wirbelschicht geleitet. Die abgetrennte Flüssigkeit wird aus dem integrierten Scheider abgetrennt und wird direkt in die Wirbelschicht eingeführt. Die Einführung wird vorzugsweise bei oder oberhalb des Punktes ausgeführt, an dem der gasförmige Strom, der durch die Wirbelschicht gelangt, im Wesentlichen die Temperatur des gasförmigen Stroms erreicht hat, der aus dem Reaktor abgezogen wird.
  • Der zurückgeführte gasförmige Strom wird im Wesentlichen mit Hilfe von einem Wärmetauscher oder -tauschern auf eine solche Temperatur gekühlt, dass die Flüssigkeit in dem Gasstrom kondensiert. Geeignete Wärmetauscher sind auf dem Fachgebiet gut bekannt.
  • Der gasförmige den Reaktorkopf verlassende Strom kann eine Menge von Katalysator und Polymerteilchen mitreißen, und diese können, falls erwünscht, aus dem zurückgeführten gasförmigen Strom mit Hilfe eines Zyklons entfernt werden. Ein kleiner Anteil von diesen Teilchen oder Feinstoffen kann in dem zurückgeführten Gasstrom mitgerissen verbleiben und nach Kühlen und Trennen der Flüssigkeit von dem Gas können die Feinstoffe, falls erwünscht, erneut in die Wirbelschicht zusammen mit dem getrennten Flüssigkeitsstrom eingeführt werden. Vorzugsweise werden die Feinstoffe in der Wirbelschicht suspendiert in dem flüssigen Strom von dem Gas-Flüssig- Scheider wieder eingeführt.
  • Der zurückgeführte gasförmige Strom kann auch inerte Kohlenwasserstoffe, die zum Einspritzen von Katalysator, Reaktionsaktivatoren oder -moderatoren in den Reaktor verwendet werden, umfassen.
  • Auffüllmonomere, z. B. Ethylen, um Monomere, die durch die Polymerisationsreaktion verbraucht wurden, auszutauschen, können zu dem zurückgeführten gasförmigen Strom an jeder geeigneten Stelle zugesetzt werden.
  • Kondensierbare Monomere, beispielsweise But-1-en, Hex-1-en, 4-Methylpent-1-en und Octen, die beispielsweise als Comonomere für die Herstellung von LLDPE verwendet werden können, oder inerte kondensierbare Flüssigkeiten, beispielsweise Pentan, Isopentan, Butan und Hexan, können als Flüssigkeiten eingeführt werden.
  • Inerte kondensierbare Flüssigkeiten, beispielsweise Pentan, können beispielsweise in dem zurückgeführten gasförmigen Strom zwischen dem Wärmetauscher und dem Punkt der Einführung des gasförmigen Stroms in den integrierten Scheider eingespritzt werden. Zur Herstellung von LLDPE kann das Comonomer, beispielsweise But-1-en, falls erwünscht, in den zurückgeführten gasförmigen Strom vor dem Durchgang durch den Wärmetauscher eingespritzt werden.
  • Geeigneterweise kann der integrierte Scheider ein Volumen zwischen 20 und 80 m³ aufweisen. Vorzugsweise ist der Durchmesser des integrierten Scheiders der gleiche wie der Durchmesser des Wirbelschichtreaktors, beispielsweise ein Durchmesser von bis zu 5 Metern.
  • Geeigneterweise kann ein Prallblech nahe dem Punkt der Einführung des gasförmigen Stroms in den integrierten Scheider angeordnet sein. Dieser Typ von integriertem Scheider nutzt das Zusammenlaufen der flüssigen Tröpfchen an dem Prallblech, um die kondensierte Flüssigkeit von dem Gas zu scheiden. Alternativ kann der Einlass für den gasförmigen Strom tangential zu den Wänden des integrierten Scheiders angeordnet sein, sodass der integrierte Scheider als ein Zyklon wirkt.
  • Vorzugsweise wird ein Demister unmittelbar unterhalb der Wirbelschicht, beispielsweise unterhalb des Wirbelrosts angeordnet, wenn so ein Rost angewendet wird. Solche Demister sind auf dem Fachgebiet bekannt.
  • Vorzugsweise wird am Boden des integrierten Scheiders zum Sammeln der Flüssigkeit ein Flüssigkeitsreservoir bereitgestellt. Das Flüssigkeitsreservoir ermöglicht es der Flüssigkeit, gelagert zu werden, wodurch eine Steuerung über die Ausgabe der Flüssigkeit aus dem integrierten Scheider und verbesserte Steuerung über das Kühlen der Schicht bereitgestellt wird.
  • Geeigneterweise ist die Aufenthaltszeit des integrierten Scheiders niedrig, beispielsweise im Bereich von 10 Sekunden bis 5 Minuten, vorzugsweise 30 Sekunden bis 1 Minute.
  • Wie bereits vorstehend erörtert, können einige Teilchen oder Feinstoffe in dem zurückgeführten gasförmigen Strom mitgerissen verbleiben und nach Kühlen und Scheiden der Flüssigkeit von dem Gas können die Feinstoffe, falls erwünscht, in die Wirbelschicht zusammen mit dem flüssigen Strom aus dem integrierten Scheider wieder eingeführt werden. Um diese Teilchen oder Feinstoffe in Suspension zu halten und somit Ablagerungen am integrierten Scheider zu vermeiden, ist es bevorzugt, dass die Flüssigkeit in dem integrierten Scheider gerührt wird oder dass die Flüssigkeit kontinuierlich zirkuliert, beispielsweise mit Hilfe einer äußeren Schleife, d. h. die Flüssigkeit wird kontinuierlich abgezogen und kehrt zu dem integrierten Scheider zurück. Vorzugsweise wird die Flüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe kontinuierlich im Kreislauf geführt. Geeigneterweise wird ausreichend Flüssigkeit im Kreislauf geführt, um der Pumpe zu ermöglichen, in einer kontinuierlichen Art zu arbeiten. Wenn der Anteil an Flüssigkeit in dem integrierten Scheider oberhalb eines bestimmten kritischen Niveaus anwächst, wie durch einen Flüssigkeitsniveauregler nachgewiesen, kann ein Teil der zirkulierenden Flüssigkeit direkt in die Wirbelschicht eingeführt werden. Vorzugsweise wird der Teil der zirkulierenden Flüssigkeit über ein Ventil, das sich öffnet, um den Eintritt von Flüssigkeit zu einer Zuführungsleitung zur Wirbelschicht zu gestatten, direkt in die Wirbelschicht eingeführt. Vorzugsweise wird das Ventil über einen Flüssigkeitsniveauregler betrieben.
  • Die Anmelder haben unerwarteterweise gefunden, dass, wenn eine kontinuierliche Rezirkulation der Flüssigkeit verwendet wird, es nicht notwendig ist, den Auslass des Reaktors der Feinstoffe und der Teilchen von dem zurückgeführten gasförmigen Strom zu trennen. Dies bedeutet, dass das Verfahren ohne einen Zyklon in der Zurückführschleife arbeiten kann, was eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • Die getrennte Flüssigkeit wird so vorzugsweise in die Wirbelschicht bei oder oberhalb des Punktes eingeführt, bei dem der gasförmige Strom, der durch die Wirbelschicht gelangt, im Wesentlichen die Temperatur des gasförmigen Stroms erreicht hat, der aus dem Reaktor abgezogen wird. Die Einführung der getrennten Flüssigkeit kann an einer Vielzahl von Punkten in diesem Bereich der Wirbelschicht erfolgen und diese kann Höhenunterschiede in diesem Bereich aufweisen. Der Punkt oder die Punkte der Einführung der Flüssigkeit sind derart angeordnet, dass die örtliche Konzentration der Flüssigkeit sich nicht negativ auf die Fluidisierung der Schicht oder die Qualität des Produkts auswirkt und die Flüssigkeit in die Lage versetzt, schnell von jedem Punkt zu dispergieren und in der Schicht zu verdampfen unter Entfernen der Polymerisationswärme aus der exothermen Reaktion. Auf diese Weise kann die Menge an eingeführter Flüssigkeit für Kühlzwecke viel enger an die maximale Ladung, die toleriert werden kann, genähert werden, ohne die Fluidisierungseigenschaften der Schicht zu stören, und eröffnet folglich die Gelegenheit, einen höheren Grad an Reaktorproduktivität zu erreichen.
  • Falls erwünscht, kann die Flüssigkeit in die Wirbelschicht bei verschiedenen Höhen in der Schicht eingeführt werden. Eine solche Technik kann eine bessere Steuerung des Comonomereinbaus erleichtern. Gesteuertes Dosieren von Flüssigkeit in die Wirbelschicht liefert eine brauchbare zusätzliche Steuerung über das Temperaturprofil der Schicht und liefert in dem Fall, dass die Flüssigkeit Comonomer enthält, brauchbare Steuerung über den Comonomereinbau in das Comonomer.
  • Die Flüssigkeit wird vorzugsweise am unteren Teil des Bereichs der Wirbelschicht, bei dem der zurückgeführte gasförmige Strom im Wesentlichen die Temperatur des gasförmigen Stroms erreicht hat, der aus dem Reaktor abgezogen wird, eingeführt. Kommerzielle Verfahren für die Gaswirbelschichtpolymerisation von Olefinen werden im Allgemeinen unter im Wesentlichen isothermen Beharrungszustandsbedingungen durchgeführt. Jedoch, obwohl das meiste der Wirbelschicht bei der gewünschten im Wesentlichen isothermen Polymerisationstemperatur gehalten wird, gibt es normalerweise einen Temperaturgradienten in dem Bereich der Schicht unmittelbar oberhalb des Punkts der Einführung des gekühlten zurückgeführten gasförmigen Stroms in die Schicht. Die untere Temperaturgrenze dieses Bereichs, bei dem der Temperaturgradient vorliegt, ist die Temperatur, bei der der gekühlte zurückgeführte Gasstrom hereinkommt, und die obere Grenze ist im Wesentlichen die isotherme Schichttemperatur. In kommerziellen Reaktoren des Typs, die ein Wirbelrost anwenden, liegt dieser Temperaturgradient normalerweise in einer Schicht von etwa 15 bis 30 cm (6 bis 12 Inch) oberhalb des Rosts.
  • Um den maximalen Vorteil des Kühlens der getrennten Flüssigkeit zu erzielen, ist es bevorzugt, dass die Flüssigkeit in die Schicht oberhalb des Bereichs, wo der Temperaturgradient vorliegt, d. h. in dem Teil der Schicht, der im Wesentlichen die Temperatur des gasförmigen Stroms, der den Reaktor verlässt, erreicht hat, eingeführt wird.
  • Der Punkt oder die Punkte der Einführung der Flüssigkeit in die Wirbelschicht können beispielsweise ungefähr 50- 200 cm, vorzugsweise 50-70 cm, oberhalb des Wirbelrosts sein.
  • In der Praxis wird das Temperaturprofil innerhalb der Wirbelschicht während der Polymerisation unter Verwendung von beispielsweise Thermoelementen, die in oder an den Reaktorwänden angeordnet sind, bestimmt. Vorzugsweise wird/werden der Punkt oder die Punkte der Einführung der Flüssigkeit dann so angeordnet, dass der Eintritt der Flüssigkeit in den Bereich der Schicht, bei dem der zurückgeführte Gasstrom im Wesentlichen die Temperatur des aus dem Reaktor abgezogenen, gasförmigen Stroms erreicht hat, gewährleistet ist.
  • Es ist wichtig zu gewährleisten, dass die Temperatur innerhalb der Wirbelschicht bei einem Niveau gehalten wird, das unterhalb der Sintertemperatur der das Polyolefin aufbauenden Schicht liegt.
  • Wenn ein Wirbelrost angewendet wird, erleichtert der Rost die gleichförmige Verteilung des Gases aus dem integrierten Scheider zum Fluidisieren der Schicht. Die Verwendung einer Wirbelschicht ist bevorzugt. Wirbelroste, die zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, können von üblichem Aufbau sein, beispielsweise eine flache oder scheibenförmige Platte, perforiert mit einer Vielzahl von Löchern, die mehr oder weniger gleichförmig über seine Oberfläche verteilt sind. Die Löcher können beispielsweise einen Durchmesser von etwa 5 mm aufweisen.
  • Die Gasgeschwindigkeit der Wirbelschicht muss größer als oder gleich jener sein, die für die Fluidisierung der Schicht gefordert sind. Die minimale Gasgeschwindigkeit ist im Allgemeinen ungefähr 6 cm/s, jedoch wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise unter Verwendung einer Gasgeschwindigkeit im Bereich von 30 bis 100, besonders bevorzugt 50 bis 70 cm/s, ausgeführt.
  • Der Katalysator oder das Prepolymer kann, falls erwünscht, in die Wirbelschicht direkt mit dem getrennten Flüssigkeitsstrom eingeführt werden. Diese Technik kann zu verbesserter Dispersion des Katalysators oder Prepolymers in die Schicht führen.
  • Falls erwünscht, können Flüssigkeit oder flüssigkeitslösliche Additive, beispielsweise Aktivatoren und Cokatalysatoren, zusammen mit der kondensierten Flüssigkeit durch das erfindungsgemäße Verfahren in die Schicht eingeführt werden.
  • In dem Fall, dass das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird, um Ethylenhomo- oder -copolymere anzuwenden, kann Auffüllethylen, beispielsweise um während der Polymerisation verbrauchtes Ethylen zu ersetzen, vorteilhafterweise in den gesonderten Gasstrom vor seiner Wiedereinführung in die Schicht (beispielsweise unterhalb des Wirbelrosts, falls ein solches angewendet wird) getrennt werden. Durch Zugabe des Auffüllethylens zu dem gesonderten Gasstrom, anstatt zu dem gasförmigen Zurückführstrom vor der Trennung, kann die Flüssigkeitsmenge, die aus dem Scheider gewonnen werden kann, erhöht und die Produktivität verbessert werden.
  • Der getrennte Flüssigkeitsstrom kann zusätzlichem Kühlen (beispielsweise unter Verwendung von Gefriertechniken), bevor in die Wirbelschicht eingeführt, unterzogen werden. Dies ermöglicht auch eine noch größere Kühlwirkung in der Schicht als durch die Flüssigkeitsverdampfungswirkung (latente Verdampfungswärme) allein bewirkt wird, unter Bereitstellen von weiterer potentieller Erhöhung der Produktivität des Verfahrens. Das Kühlen des getrennten Flüssigkeitsstroms kann unter Verwendung geeigneter Kühlvorrichtung, beispielsweise ein einfacher Wärmetauscher oder eine Kühlvorrichtung, erreicht werden. Ein weiterer Vorteil dieses besonderen Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch Kühlen der Flüssigkeit vor der Einführung in die Wirbelschicht jede Tendenz für Katalysator oder Prepolymer, die in dem Flüssigkeitsstrom enthalten sein können, Polymerisation vor der Einführung in die Schicht zu verursachen, vermindert wird.
  • Die Flüssigkeit kann durch geeignet angeordnete Einspritzvorrichtung eingeführt werden. Eine einzelne Einspritzvorrichtung kann in der Wirbelschicht verwendet werden oder eine Vielzahl von Einspritzvorrichtungen können in der Wirbelschicht angeordnet sein.
  • Eine bevorzugte Anordnung besteht darin, eine Vielzahl von Einspritzvorrichtungen, die im Wesentlichen gleich in der. Wirbelschicht im Bereich der Einführung der Flüssigkeit beabstandet sind, bereitzustellen. Die Anzahl der Einspritzvorrichtungen, die verwendet wird, ist jene Zahl, die erforderlich ist, um ausreichend Durchdringung und Dispersion der Flüssigkeit bei jeder Einspritzvorrichtung bereitzustellen, um gute Dispersion der Flüssigkeit über die Schicht zu erreichen. Eine bevorzugte Zahl von Einspritzvorrichtungen ist vier.
  • Jede der Einspritzvorrichtungen kann, falls erwünscht, mit der getrennten Flüssigkeit mit Hilfe einer üblichen Leitung, die geeigneterweise innerhalb des Reaktors angeordnet ist, zugeführt werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Leitung, die durch die Mitte des Reaktors verläuft, bereitgestellt werden.
  • Die Einspritzvorrichtungen sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sie im Wesentlichen vertikal durch die Wirbelschicht verlaufen, können jedoch so angeordnet sein, dass sie von den Wänden des Reaktors in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung verlaufen.
  • Die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit in die Schicht eingeführt werden kann, hängt vorwiegend vom Kühlgrad, der in der Schicht erwünscht ist, ab, und diese hängt ihrerseits von der gewünschten Produktionsgeschwindigkeit der Schicht ab. Die Produktionsgeschwindigkeiten, die mit üblichen Wirbelschicht-Polymerisationsverfahren für die Polymerisation von Olefinen erhältlich sind, hängen unter anderem von der Aktivität der angewendeten Katalysatoren und der Kinetik solcher Katalysatoren ab. Wenn beispielsweise Katalysatoren mit sehr hoher Aktivität angewendet werden und hohe Produktionsgeschwindigkeiten erwünscht sind, wird die Geschwindigkeit der Zugabe der Flüssigkeit hoch sein. Typische Geschwindigkeiten der Flüssigkeitseinführung können beispielsweise im Bereich von 0,25 bis 4,9, vorzugsweise 0,3 bis 4,9 Kubikmeter Flüssigkeit pro Kubikmeter Schichtmaterial pro Stunde oder auch höher liegen. Für übliche Ziegler-Katalysatoren des "superaktiven" Typs, d. h. jene, die auf Übergangsmetall, Magnesiumhalogenid und organometallischem Cokatalysator basieren, kann die Geschwindigkeit der Flüssigkeitszugabe beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 Kubikmeter Flüssigkeit pro Kubikmeter Schichtmaterial pro Stunde liegen.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Gewichtsverhältnis von Flüssigkeit zu Gesamtgas, das in die Schicht eingeführt werden kann, beispielsweise im Bereich 1 : 100 bis 2 : 1, vorzugsweise im Bereich von 5 : 100 bis 85 : 100, besonders bevorzugt im Bereich von 6 : 100 bis 25 : 100 liegen. Mit Gesamtgas ist das Gas gemeint, das zu dem Reaktor zurückkehrt, um die Schicht zu fluidisieren, zusammen mit beliebigem Gas, das verwendet wird, um bei dem Vorgang der Gaseinspritzungsvorrichtung zu unterstützen, beispielsweise Zerstäubungsgase. Das Zerstäubungsgas kann geeigneterweise ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, sein, ist jedoch vorzugsweise Auffüllethylen.
  • Durch Einspritzen der Flüssigkeit in die Wirbelschicht auf diese Weise kann jeder Katalysator, der in der Flüssigkeit vorliegt, von der örtlichen Kühlwirkung der Flüssigkeitsdurchdringung, die jede Einspritzvorrichtung umgibt, profitieren, was heiße Flecken und folgende Agglomeration vermeiden kann.
  • Jede andere geeignete Einspritzvorrichtung kann verwendet werden, vorausgesetzt, die Eindringung und Dispersion der Flüssigkeit in die Schicht aus solchen Vorrichtungen ist ausreichend, um gute Dispersion der Flüssigkeit über die Schicht zu erreichen.
  • Die bevorzugten Einspritzvorrichtungen sind eine Düse oder eine Vielzahl von Düsen, die gasinduzierte Versprühungsdüsen einschließen, in denen ein Gas verwendet wird, um die Einspritzung der Flüssigkeit zu unterstützen, oder Düsen vom Nur-Flüssigkeits-Sprühtyp.
  • Geeignete gasinduzierte Versprühungsdüsen und Flüssigkeit-Nur-Sprühdüsen werden in WO 94/28032 beschrieben.
  • Ein anderer Düsentyp kann auch geeigneterweise zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorliegen, beispielsweise Ultraschalldüsen.
  • Die Einspritzvorrichtungen sind geeigneterweise Düsen, die in der Schicht durch die Reaktorwand (oder durch den Trägerrost für die Schicht) hervorstehen und die ein oder mehrere Düsenauslässe zum Freisetzen der Flüssigkeit an die Schicht tragen.
  • Es ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren wichtig, gute Dispersion und Durchdringung der Flüssigkeit in der Schicht zu erreichen. Faktoren, die beim Erreichen von guter Durchdringung und Dispersion wichtig sind, sind der Moment und die Richtung des Eintretens der Flüssigkeit in die Schicht, die Anzahl der Punkte der Einführung der Flüssigkeit pro Einheitsquerschnittsfläche der Schicht und die räumliche Anordnung der Punkte der Einführung der Flüssigkeit.
  • Es ist bevorzugt, dass die getrennte kondensierte Flüssigkeit in den Reaktor als ein oder mehrere Flüssigkeitsstrahlen allein oder als ein oder mehrere Flüssigkeitsstrahlen und Gas von einem oder mehreren Düsenauslässen eingeführt wird, wobei jeder Strahl einen horizontalen Momentflux im Fall der Nur-Flüssigkeitstrahlen von mindestens 100 · 10³ kgs&supmin;¹m&supmin;² · ms&supmin;¹ und im Fall von Gas/Flüssigkeitstrahlen von 200 · 10³ kgs&supmin;¹m&supmin;² · ms&supmin;¹ aufweist, wobei der horizontale Momentflux als die Massenstromgeschwindigkeit von Flüssigkeit (Kilogramm pro Sekunde) in der horizontalen Richtung pro Einheitsquerschnittsfläche (Quadratmeter) des Düsenauslasses, von dem er austritt, multipliziert mit der horizontalen Komponente der Geschwindigkeit (Meter pro Sekunde) der Düse, definiert wird.
  • Vorzugsweise ist der Momentflux von jeweils den Flüssigkeits- oder den Flüssigkeits/Gas-Strahlen mindestens 250 · 10³ und besonders bevorzugt mindestens 300 · 10³, kgs&supmin;¹m&supmin;² · ms&supmin;¹. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines horizontalen Momentfluxes im Bereich von 300 · 10³ bis 500 · 10³ kgs&supmin; ¹m&supmin;² · ms&supmin;¹. Im Fall, dass der Flüssigkeitsstrahl aus dem Flüssigkeitsauslass in einer von horizontal verschiedenen Richtung austritt, wird die horizontale Komponente der Geschwindigkeit des Strahls aus Cosinus Q&sup0; · tatsächliche Strahlgeschwindigkeit berechnet, worin Q&sup0; der Winkel ist, den der Strahl mit der Horizontalen macht.
  • Die Bewegungsrichtung von einer oder mehreren Flüssigkeits- oder Flüssigkeits/Gas-Strahlen zu der Schicht ist vorzugsweise im Wesentlichen horizontal. Im Fall, dass einer oder mehrere der Düsenauslässe die Flüssigkeits- oder Flüssigkeits/Gas-Strahlen in einer Richtung, die sich von der Horizontalen unterscheidet, abgibt, gibt es vorzugsweise einen Winkel, der nicht größer als 45º, besonders bevorzugt nicht mehr als 20º zur Horizontalen ausgerichtet ist.
  • Eine oder mehrere Düsen sind geeigneterweise mit einem oder mehreren Düsenauslässen ausgestattet. Die Anzahl der Düsen und die Anzahl und Verteilung der Düsenauslässe sind wichtige Faktoren zum Gewinnen guter Verteilung von Flüssigkeit in der Schicht. Wenn eine Vielzahl von Düsen angewendet wird, sind sie vorzugsweise vertikal angeordnet und horizontal beabstandet und im Wesentlichen gleich voneinander beabstandet. In diesem Fall sind sie auch vorzugsweise gleich voneinander und von der vertikalen Wand der Wirbelschicht beabstandet. Die Anzahl der Düsen pro 10 Quadratmeter der horizontalen Querschnittsfläche der Schicht liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 4, besonders bevorzugt im Bereich 2 bis 3. Wenn die berechnete Anzahl keine ganze Zahl ist, wird sie vorzugsweise auf eine ganze Zahl gerundet. Die Anzahl der Düsenauslässe in jeder Düse liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 40, besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 16. Im Fall, dass die Düse nicht mehr als einen Düsenauslass enthält, sind die Düsenauslässe vorzugsweise kreisförmig und gleichförmig voneinander um die Düse angeordnet.
  • Jede Düse kann mit einer Vielzahl von Auslässen geeigneter Konfiguration ausgestattet sein. Die Auslässe können beispielsweise kreisförmige Löcher, Schlitze, Ellipsoiden oder andere geeignete Konfigurationen umfassen. Jede Düse kann eine Vielzahl von Auslässen variierender Konfiguration. umfassen.
  • Wie vorstehend ausgewiesen, können die Düsen für Flüssigkeit nur aus Flüssigkeit bestehen oder können ein Flüssig/Gas-Gemisch umfassen. Ein solches Gas kann nur in der Flüssigkeit getragen werden oder kann zum Versprühen der Flüssigkeit angewendet werden, oder um Bewegungskraft zum Hinaustreiben der Flüssigkeit bereitzustellen.
  • Vor dem Beginn der Einführung von Flüssigkeit durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Gasphasen-Wirbelschichtpolymerisation in üblicher Weise, beispielsweise durch Beschicken der Schicht mit teilchenförmigen Polymerteilchen und dann Starten des Gasstroms durch die Schicht, begonnen werden.
  • Wenn geeignet, kann die Flüssigkeit von dem integrierten Scheider abgezogen und in die Schicht eingeführt werden, beispielsweise unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Einspritzvorrichtung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • Die Figuren zeigen diagrammartig ein erfindungsgemäßes Verfahren.
  • Fig. 1 erläutert einen Gasphasen-Wirbelschichtreaktor, bestehend im Wesentlichen aus einem Reaktorkörper 1, der im Allgemeinen ein aufwärts gerichteter Zylinder mit einer Wirbelschicht 2, angeordnet an seiner Unterseite, ist. Der Reaktorkörper umfasst eine Wirbelschicht 3, eine Geschwindigkeitsverminderungszone 4, die sich, verglichen mit der Wirbelschicht, im Allgemeinen im Querschnitt erhöht, und einen integrierten Scheider 5.
  • Das gasförmige Reaktionsgemisch, das die Spitze des Wirbelschichtreaktors verlässt, baut den zurückgeführten gasförmigen Strom auf und wird über Leitung 6 zu einem gegebenenfalls vorliegenden Zyklon 7 zur Trennung der Mehrheit der Feinstoffe geleitet. Die entfernten Feinstoffe können geeigneterweise zu der Wirbelschicht zurückgeführt werden. Der zurückgeführte gasförmige Strom, der den Zyklon verlässt, gelangt zu einem ersten Wärmetauscher 8 und einem Verdichter 9. Ein zweiter Wärmetauscher 10 liegt vor, um die Kompressionswärme zu entfernen und den gasförmigen Strom zu einer Temperatur zu kühlen, bei der ein Kondensat gebildet wird, wonach der zurückgeführte gasförmige Strom durch den Verdichter 9 geleitet wird.
  • Der Wärmetauscher oder die Wärmetauscher können entweder stromaufwärts oder stromabwärts des Verdichters 9 angeordnet sein.
  • Nach Verdichten und Kühlen auf eine Temperatur, sodass ein Kondensat gebildet wird, wird das erhaltene Gas- Flüssig-Gemisch durch den integrierten Scheider 5, wo die Flüssigkeit entfernt wird, geleitet.
  • Das Gas aus dem integrierten Scheider 5 wird über das Wirbelrost 2 zu der Schicht geleitet, wodurch gewährleistet wird, dass die Schicht in einem fluidisierten Zustand gehalten wird.
  • Die getrennte Flüssigkeit aus dem integrierten Scheider 5 wird über Leitung 11 zu Reaktor 1 geleitet. Eine Pumpe 12 ist geeigneterweise in Leitung 11 angeordnet.
  • Katalysator oder Prepolymer können zu dem Reaktor über Leitung 13 in den getrennten Flüssigkeitsstrom gespeist werden.
  • Produktpolymerteilchen können geeigneterweise von dem Reaktor über Leitung 14 entfernt werden.
  • Fig. 2 erläutert ein erfindungsgemäßes Verfahren, in dem die Flüssigkeit von dem integrierten Scheider 5 über Leitungen 11 und 15 und mit Hilfe einer Pumpe 12, die in Leitung 11 angeordnet ist, im Kreislauf geführt wird. Wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem integrierten Scheider 5 über ein bestimmtes Niveau erhöht wird, öffnet sich Ventil 16, das durch den Flüssigkeitsniveauregler 17 betätigt wird, damit die Flüssigkeit über Leitung 18 zum Reaktor gespeist werden kann.
  • Die in den Figuren gezeigten Anordnungen sind besonders zum Einsatz geeignet, wenn vorliegende Gasphasenpolymerisationsreaktoren, in denen Wirbelschichtverfahren verwendet werden, nachträglich ausgestattet werden.

Claims (5)

1. Kontinuierliches Gaswirbelschichtverfahren für die Polymerisation von Olefinmonomer, ausgewählt aus (a) Ethylen, (b) Propylen, (c) Gemischen von Ethylen und Propylen und (d) einem oder mehreren anderen Alpha-Olefinen, gemischt mit (a), (b) oder (c), zur Herstellung eines Polymers in einem Wirbelschichtreaktor, wobei das Verfahren umfasst:
(1) kontinuierliches Zurückführen eines gasförmigen Stroms, umfassend mindestens etwas des Olefinmonomers, durch eine Wirbelschicht in den Reaktor in Gegenwart eines Polymerisationskatalysators unter reaktiven Bedingungen;
(2) Kühlen von mindestens einem Teil des gasförmigen Stroms, der aus dem Reaktor abgezogen wurde, auf eine Temperatur, bei der Flüssigkeit auskondensiert und sich mindestens ein Teil der kondensierten Flüssigkeit von dem gasförmigen Strom abtrennt; und
(3) Einführen von mindestens einem Teil der abgetrennten Flüssigkeit direkt in die Wirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die kondensierte Flüssigkeit von dem gasförmigen Strom in einem Scheider abgetrennt wird, der in dem Wirbelschichtreaktor integriert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die abgetrennte Flüssigkeit in die Wirbelschicht bei oder oberhalb des Punkts, an dem der durch die Wirbelschicht gelangende gasförmige Strom im Wesentlichen die Temperatur des aus dem Reaktor abgezogenen gasförmigen Stroms erreicht hat, eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die abgetrennte Flüssigkeit in den Reaktor als einer oder mehrere Flüssigkeitsstrahlen allein oder einer oder mehrere Flüssigkeitsstrahlen und Gas aus einem oder mehreren Düsenauslässen eingeführt wird, wobei jeder Strahl einen horizontalen Momentflux im Fall der Nur-Flüssigkeitsstrahlen von mindestens 100 · 10³ kgs&supmin;¹m&supmin;² · ms&supmin;¹ und im Fall der Gas/Flüssigkeitsstrahlen von 200 · 10³ kgs&supmin;¹m&supmin;² · ms&supmin;¹ aufweist, wobei der horizontale Momentflux als Massenstromrate an Flüssigkeit (Kilogramm pro Sekunde) in der horizontalen Richtung pro Einheitsquerschnittsfläche (Quadratmeter) des Düsenauslasses, von dem er austritt, multipliziert mit der horizontalen Komponente der Geschwindigkeit (Meter pro Sekunde) des Strahls, definiert ist.
Wirbelschicht-Polymerisationsreaktor zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelschichtreaktor an seinem Bodenteil einen integrierten Gas/Flüssig-Scheider umfasst.
5. Reaktor nach Anspruch 4, wobei der integrierte Scheider einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von etwa dem gleichen wie der Durchmesser des Reaktors aufweist.
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