EA010549B1 - Способ и установка для приготовления и подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации - Google Patents

Способ и установка для приготовления и подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации Download PDF

Info

Publication number
EA010549B1
EA010549B1 EA200601489A EA200601489A EA010549B1 EA 010549 B1 EA010549 B1 EA 010549B1 EA 200601489 A EA200601489 A EA 200601489A EA 200601489 A EA200601489 A EA 200601489A EA 010549 B1 EA010549 B1 EA 010549B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
catalyst
reactor
specified
mixer
suspension
Prior art date
Application number
EA200601489A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200601489A1 (ru
Inventor
Луи Фуарж
Original Assignee
Тотал Петрокемикалс Рисерч Фелюй
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=34863115&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EA010549(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from EP04100570A external-priority patent/EP1563902A1/en
Application filed by Тотал Петрокемикалс Рисерч Фелюй filed Critical Тотал Петрокемикалс Рисерч Фелюй
Publication of EA200601489A1 publication Critical patent/EA200601489A1/ru
Publication of EA010549B1 publication Critical patent/EA010549B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/0035—Periodical feeding or evacuation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/003—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor in a downward flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/007—Separating solid material from the gas/liquid stream by sedimentation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B01J8/22—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid
    • B01J8/224—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid the particles being subject to a circulatory movement
    • B01J8/226—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid the particles being subject to a circulatory movement internally, i.e. the particles rotate within the vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F10/02—Ethene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00548—Flow
    • B01J2208/00557—Flow controlling the residence time inside the reactor vessel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00619—Controlling the weight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00752—Feeding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F110/00—Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F110/02—Ethene
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S526/00—Synthetic resins or natural rubbers -- part of the class 520 series
    • Y10S526/919—Catalyst injection technique in addition polymerization processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к установке для приготовления и подачи катализатора в петлевой реактор суспензионной полимеризации этилена и к установке для регулирования ввода суспензии катализатора в реактор полимеризации, где получают полиэтилен. Настоящее изобретение также относится к способу оптимизации подачи катализатора в реактор полимеризации. Разбавленный катализатор транспортируют в реактор (1) с использованием мембранного насоса (5), который можно регулировать в зависимости от концентрации реагента в указанном реакторе (1).

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к каталитическим реакциям. В первом своем аспекте данное изобретение относится к установке для приготовления и подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации; данное изобретение относится также к установке для регулирования подачи катализатора в реактор полимеризации. В другом своем аспекте изобретение относится к способу оптимизации подачи катализатора в реактор полимеризации. В еще одном аспекте изобретение относится к способу регулирования подачи катализатора в реактор полимеризации.
Уровень техники
Полиэтилен (ПЭ) синтезируют полимеризацией мономера этилена (СН2=СН2) и, возможно, высшего 1-олефинового сомономера, такого как 1-бутен, 1-гексен, 1-октен или 1-децен. Поскольку ПЭ является дешевым, безопасным, стабильным в большинстве условий окружающей среды и легко перерабатываемым, полиэтиленовые полимеры пригодны для многих областей применения. В соответствии со способами синтеза ПЭ в основном может быть классифицирован по нескольким типам, таким как ПЭНП (полиэтилен низкой плотности), ЛПЭНП (линейный полиэтилен низкой плотности) и ПЭВП (полиэтилен высокой плотности). Каждый тип полиэтилена имеет разные свойства и характеристики.
Известно, что полимеризация олефинов, например этилена, особенно газофазный процесс полимеризации, включает полимеризацию олефинового мономера с помощью катализатора и, возможно, сокатализатора, если это требуется в зависимости от используемого катализатора. Подходящие катализаторы для использования в получении полиолефинов и, в частности, для получения полиэтилена включают катализаторы на основе хрома, катализаторы Циглера-Натта и металлоценовые катализаторы.
Известно, что реакция полимеризации довольно чувствительна к количеству используемого катализатора. Важно контролировать поток катализатора в реактор, поскольку неожидаемый или неконтролируемый ввод катализатора в реактор может привести к неконтролируемым реакциям. Однако одна из основных проблем введения суспензии катализатора в реактор в известных способах состоит в том, что трудно контролировать количество катализатора и расход или скорость потока, вводимого катализатора.
В соответствии с системами подачи катализатора предшествующего уровня техники катализатор можно подавать в реакцию полимеризации либо в концентрированном виде, например прямо из шламового котла, или в разбавленном виде.
Прямая подача суспензии катализатора из емкости для хранения в реактор имеет недостаток в том, что скорость подачи катализатора в реактор невозможно адекватно контролировать. Кроме того, в случаях, включающих прямую подачу (концентрированного) катализатора в реактор, катализаторы могут очень быстро пройти в реактор при возникновении проблем в процессе приготовления катализаторов. Такая неконтролируемая подача катализатора может вызвать неконтролируемые реакции в реакторе.
Более того, в случае подачи углеводородной суспензии катализатора прямо в реактор используемые насосы, как правило, насосы с перемещающимися полостями, неспособны дозировать поток и количество катализатора, вводимого в реактор. Кроме того, такие системы требуют переключения системы ввода катализатора каждый раз, когда требуется соединять с реактором новую партию катализатора для ее подачи. Поэтому такие системы ввода не обеспечивают оптимального и надежного регулирования расхода катализатора.
Были описаны некоторые системы, которые включают приготовление и подачу разбавленной суспензии катализатора в реакцию полимеризации. Как правило, для приготовления суспензии катализатора смесь сухого твердого дисперсного катализатора и разбавителя пропорционально распределяют в емкости для хранения катализатора для тщательного смешивания. Затем такую суспензию катализатора обычно направляют прямо в емкость для проведения реакции полимеризации для контакта с реагентамимономерами, обычно в условиях высокого давления.
ОВ 838395 относится к способу и установке для получения суспензии твердого катализатора в углеводородном разбавителе для использования в химической реакции. Способ включает приготовление концентрированной суспензии катализатора в углеводородном разбавителе, смешивание указанной концентрированной суспензии с дополнительным количеством разбавителя и введение указанной смеси в реакционную зону. Согласно данному способу непрерывно измеряют удельную диэлектрическую проницаемость суспензии перед введением ее в указанную реакционную зону, причем диэлектрическая проницаемость суспензии зависит от концентрации катализатора в суспензии.
В И8 3726845 описана система, где готовят суспензию катализатора в емкости, после чего ее перекачивают в реактор полимеризации с помощью трубопровода, снабженного насосом. Суспензию катализатора, образованную в емкости, и разбавитель попеременно вводят через указанный трубопровод в реактор полимеризации вливанием катализатора в течение выбранного количества секунд, а затем растворителя в течение выбранного количества секунд, через трубопровод в реактор полимеризации.
В \УО 2004/0264455 описана система подачи суспензии катализатора, где разбавленную суспензию катализатора готовят в смесителе и транспортируют в накопительный резервуар, где ее поддерживают в разбавленном виде до подачи в реактор полимеризации. Суспензию катализатора подают из смесителя в накопительный резервуар посредством трубопровода, снабженного клапаном. Смеситель может быть расположен выше, чем накопительный резервуар, чтобы суспензия катализатора перетекала из смесителя
- 1 010549 в накопительный резервуар, по меньшей мере частично, благодаря гравитации, что исключает необходимость установки насоса между смесителем и накопительным резервуаром. В другом случае суспензию катализатора можно перемещать между резервуарами без насоса или разности высоты за счет поддержания перепада давления между смесителем и накопительным резервуаром.
В и8 5098667 описана система подачи катализатора, включающая транспортировку концентрированного катализатора из шламового котла в емкость для разбавления через трубопровод, который включает систему клапанов для регулирования транспортировки. Разбавленную суспензию катализатора непрерывно подают в реактор полимеризации посредством трубопровода. В описанном способе расход разбавленной суспензии регулируют так, чтобы обеспечить желаемый расход твердых частиц, содержащихся в разбавленной суспензии. Желаемую скорость непрерывного потока катализатора поддерживают в соответствии с вычисленным значением удельного массового расхода твердых частиц катализатора, содержащихся в разбавленной суспензии. Рассчитанный массовый расход частиц катализатора основан на измерениях в режиме «оп-1те» плотности и расхода разбавленной суспензии катализатора, текущей в реактор, и на предварительно определенных значениях плотности твердых частиц катализатора и жидкого разбавителя, составляющих суспензию.
Однако, хотя описанные выше способы приготовления разбавленного катализатора обеспечивают усовершенствование контроля потока катализатора, они имеют тот недостаток, что расход катализатора невозможно надежно регулировать в зависимости от условий реакции в реакторе полимеризации.
Другая проблема, связанная с имеющимися системами приготовления разбавленного катализатора, заключается в том, что эти системы сравнительно объемны и громоздки и иногда включают несколько резервуаров для хранения разбавленной суспензии катализатора. Кроме того, использование больших емкостей и больших количеств разбавителя для приготовления разбавленной суспензии катализатора влечет за собой несколько значительных неудобств. Использование больших объемов разбавленного катализатора предполагает использование больших объемов разбавителя (например, изобутана). Однако изобутан является взрывоопасным химическим веществом и может привести к возникновению проблем с точки зрения безопасности. Кроме того, при переключении на другой тип катализатора в процессе полимеризации большие количества каталитического материала могут остаться неиспользованным, и нужно будет избавиться от него, что не только очень дорого, но и связано со строгими правилами по защите окружающей среды. К тому же, высока стоимость очистки крупногабаритных систем приготовления катализатора после его удаления.
Следовательно, в данной области техники остается потребность в разработке усовершенствованного способа регулирования подачи катализатора в реактор полимеризации. Более конкретно, в данной области техники остается большая потребность в системе, которая непрерывно и надежно доставляет разбавленную суспензию катализатора в реактор с циркуляцией.
Кроме того, для полимеризации олефинов обычно применяют металлоценовые катализаторы и катализаторы Циглера-Натта вместе с сокатализатором, что может значительно повысить эффективность полимеризации до пределов в миллион единиц полимера на единицу катализатора. Было предложено множество способов введения сокатализатора в реактор полимеризации. Например, некоторые способы состоят во введении сокатализатора прямо в реактор полимеризации. Однако такие способы не обеспечивают приведение сокатализатора в контакт с катализатором перед вводом в реактор, хотя такой предварительный контакт особенно желателен для получения эффективных смесей катализаторсокатализатор. Другой способ заключается в приведении в контакт катализатора и сокатализатора перед их введением в полимеризационную среду. В этом последнем случае, однако, учитывая тот факт, что обычно используемые каталитические системы имеют максимальную активность в начале полимеризации, может оказаться затруднительным избежать разгона реакции, способного вызвать образование локальных зон перегрева и агломератов расплавленного полимера.
Ввиду этого, можно сделать вывод, что в данной области техники также остается потребность в разработке усовершенствованного способа контроля подачи катализатора, предварительно приведенного в контакт с сокатализатором, в реактор полимеризации.
Следовательно, основная задача этого изобретения заключается в разработке усовершенствованного способа и устройства для оптимизации введения катализатора в реактор полимеризации. В частности, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы оптимизировать подачу катализатора, имеющегося в продаже в виде углеводородной суспензии или в виде раствора в углеводороде, в реактор полимеризации, где получают полиэтилен. Более конкретно, задача настоящего изобретения также заключается в том, чтобы предложить установку и способ, дающие возможность эффективно регулировать расход катализатора в реакторе полимеризации, где получают полиэтилен.
Задачей настоящего изобретения также является разработка установки и способа контроля подачи катализатора, предварительно приведенного в контакт с сокатализатором, в реактор полимеризации, где получают полиэтилен.
Задачей настоящего изобретения также является разработка способа и установки для усовершенствованного контроля реакции полимеризации этилена в реакторе.
- 2 010549
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предложены установка и способ, предназначенные для приготовления и подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации и для контроля ввода суспензии катализатора в реактор полимеризации, в котором получают полиэтилен. Указанная суспензия катализатора состоит из твердого катализатора в углеводородном разбавителе.
В первом аспекте изобретение относится к установке для приготовления и подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации, в котором получают полиэтилен, включающей одну или более емкости для хранения, для содержания в них концентрированной суспензии катализатора, состоящей из твердых частиц катализатора, суспендированных в углеводородном разбавителе или в нефтепродуктах (минеральном масле), смеситель для содержания в нем разбавленной суспензии катализатора подходящей концентрации для использования в реакции полимеризации, соединенный с указанными емкостями для хранения одним или более трубопроводами для транспортировки указанной суспензии катализатора из указанных накопительных емкостей в указанный смеситель и снабженный одним или более трубопроводами для транспортировки разбавленной суспензии катализатора из указанного смесителя в указанный реактор, и один или более трубопроводов, соединяющих указанный смеситель с реактором полимеризации для транспортировки указанной разбавленной суспензии катализатора из указанного смесителя в указанный реактор, причем каждый трубопровод снабжен мембранным насосом для перекачивания указанной суспензии в указанный реактор, которое можно регулировать в зависимости от концентрации реагента в указанном реакторе.
В настоящем изобретении предложена установка, которая дает возможность приготовления суспензии катализатора с подходящей концентрацией для использования в реакции полимеризации, исходя из катализатора, который обычно имеется в продаже в виде суспензии в нефтепродуктах или минеральном масле, гептане или гексане. Иногда его поставляют в сухом виде.
Согласно настоящему изобретению катализатор не вводят в реактор прямо из емкостей для хранения (упоминаемых здесь также как емкость для транспортировки катализатора). Установка также включает смеситель, который действует как «буфер» между емкостями для хранения и реактором. Применяемые здесь термины «смеситель» и «буферная емкость» использованы как синонимы. Смеситель работает под меньшим давлением, чем давление в реакторе, устраняя таким образом риск неконтролируемого чрезмерного ввода катализатора в реактор под высоким давлением. Кроме того, такой смеситель дает возможность уменьшить колебания прерывистой подачи катализатора в реактор. Еще одно преимущество смесителя состоит в том, что суспензия катализатора может быть дополнительно разбавлена до концентрации, подходящей для использования в реакторе полимеризации, и в том, что может быть приготовлена суспензия, имеющая желаемую, по существу, постоянную концентрацию. Более того, подходящая сравнительно низкая концентрация катализатора предпочтительно от 0,1 до 10 мас.%, более предпочтительно от 0,1 до 4 мас.%, еще более предпочтительно от 0,1 до 1 мас.% и наиболее предпочтительно 0,5 мас.% дает возможность использовать мембранные насосы для ввода суспензии катализатора в реактор. Использование разбавленной суспензии катализатора имеет преимущество в том, что легче контролировать количество и поток вводимого катализатора.
Использование мембранных насосов в настоящей установке позволяет транспортировать суспензию катализатора в указанный реактор с контролируемым расходом катализатора. Кроме того, мембранные насосы особенно подходят для регулирования расхода катализатора до подходящего значения, которое соответствует реакции полимеризации, имеющей место в реакторе, поскольку эти насосы регулируют в зависимости от концентрации реагента в указанном реакторе.
В другом воплощении изобретение относится к установке, где один или более трубопроводов для транспортировки суспензии катализатора из указанной емкости для хранения в указанный смеситель включает средства для ввода разбавителя. Эти средства для ввода особенно подходят для обеспечения возможности разбавления суспензии катализатора на линии перед вводом его в реактор и, в частности, для разбавления суспензии катализатора во время транспортировки суспензии из емкости для хранения в смеситель.
В еще одном предпочтительном воплощении изобретение относится к установке, которая дополнительно включает расходомер для измерения расхода катализатора, установленный на указанном трубопроводе для транспортировки разбавленной суспензии катализатора из указанного смесителя в указанный реактор.
Другая проблема, относящаяся к области подачи катализатора в реактор, заключается в подаче сокатализатора во время реакции полимеризации. Множество способов введения сокатализатора уже было предложено, например, введение сокатализатора непосредственно в реактор полимеризации. Однако такие способы не дают возможности приводить сокатализатор в контакт с катализатором перед входом в реактор, хотя такой предварительный контакт может быть особенно желательным для обеспечения получения эффективных смесей катализатор-сокатализатор. Другой способ состоит в приведении катализатора в контакт с сокатализатором перед введением их в среду полимеризации. В этом последнем случае, однако, трудно контролировать время предварительного контакта катализатора с сокатализатором.
- 3 010549
Поэтому в следующем воплощении настоящая установка дополнительно снабжена системой распределения сокатализатора (упоминаемой здесь также как система подачи сокатализатора) для приведения подходящего количества сокатализатора в контакт с суспензией катализатора в течение подходящего периода времени перед подачей указанной суспензии катализатора в указанный реактор. В предпочтительном воплощении указанная система включает емкость для хранения сокатализатора и трубопровод, соединенный с ней, для транспортировки указанного сокатализатора. В другом предпочтительном воплощении указанный трубопровод снабжен контактной емкостью для увеличения времени контакта указанного сокатализатора с указанной суспензией катализатора в указанном трубопроводе.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу оптимизации подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации, где получают полиэтилен, включающему стадии обеспечения наличия концентрированной суспензии катализатора, состоящей из твердых частиц катализатора, суспендированных в углеводородном разбавителе или в нефтепродуктах, в одной или более емкостях для хранения, разбавления указанной суспензии катализатора для получения подходящей концентрации для использования в реакции полимеризации, причем указанную суспензию катализатора разбавляют во время транспортировки из указанной емкости для хранения в смеситель, где содержат указанную разбавленную суспензию катализатора, возможно, дополнительного разбавления указанной разбавленной суспензии катализатора в указанной емкости для хранения, и перекачивания указанной разбавленной суспензии катализатора при контролируемом расходе из указанного смесителя в указанный реактор полимеризации по одному или более трубопроводам с помощью перекачивающих средств, расположенных на каждом из указанных трубопроводов.
Настоящие способы обеспечивают улучшенный ввод катализатора, который имеется в продаже в виде твердых частиц, при подходящей контролируемой и ограниченной скорости потока в реактор полимеризации. Таким образом, в широком смысле эти способы включают в себя транспортировку концентрированной суспензии катализатора в буферную емкость, где катализатор разбавляют и сохраняют при подходящей концентрации перед вводом в реактор. Данный способ не включает в себя прямой ввод катализатора из емкости для хранения в реактор. Настоящий способ также, в частности, характеризуется тем, что суспензию катализатора разбавляют на линии перед вводом в реактор и, в частности, разбавляют во время транспортировки из указанной емкости для хранения в смеситель, где указанная суспензия катализатора при необходимости может быть дополнительно разбавлена.
В данном изобретении предложен, в частности, способ, который дает возможность подавать в реактор суспензию катализатора с полностью контролируемым расходом подаваемого катализатора. Настоящий способ включает регулирование подходящей скорости потока указанной суспензии катализатора в указанный реактор путем определения концентрации реагента в указанном реакторе. Преимущество данного способа состоит в том, что он дает возможность точно регулировать подачу катализатора в реактор в зависимости от реакции полимеризации в реакторе. Производительность полимеризации в реакторе можно контролировать регулированием скорости подачи катализатора в реактор. Согласно этому аспекту, в реактор подают суспензию катализатора с адекватной и оптимальной концентрацией при подходящей скорости подачи, и вследствие этого производительность реактора полимеризации и консистенция продукта полимеризации значительно улучшаются. По существу, исключаются колебания свойств и качества продукта полимеризации, полученного в результате реакции полимеризации. На практике точное регулирование подачи катализатора в реактор в зависимости от реакции полимеризации возможно при снабжении трубопровода, соединяющего буферную емкость с реактором, насосами, предпочтительно мембранными насосами, которые можно контролировать и регулировать в зависимости от концентрации реагента в реакторе.
Более конкретно, перекачивающие средства, предпочтительно мембранные насосы, установлены в каждом трубопроводе для транспортировки суспензии катализатора из смесителя в реактор полимеризации. Эти насосы обеспечивают транспортировку суспензии катализатора в указанный реактор с контролируемой скоростью потока. Более того, мембранные насосы можно настраивать для регулирования потока катализатора в указанный реактор в зависимости от реакции полимеризации в указанном реакторе, поскольку эти насосы можно контролировать и регулировать в зависимости от концентрации реагента в реакторе.
Согласно изобретению настоящая установка и способ позволяют подавать в реактор суспензию катализатора оптимальной концентрации при оптимальной скорости потока катализатора и вследствие этого позволяют значительно повысить производительность реакции полимеризации в реакторе.
Таким образом, в настоящем изобретении предложены установка и способ оптимизации реакции полимеризации в реакторе путем оптимизации процесса подачи катализатора в указанный реактор и обеспечения установки для осуществления этого процесса, которая проста по дизайну, надежна по конструкции и экономична в изготовлении. Термин «оптимизация реакции полимеризации» относится к улучшению эффективности реакции полимеризации и/или к улучшению качества полученного продукта полимеризации.
- 4 010549
Способ и устройство согласно данному изобретению особенно полезны, в частности, в процессе полимеризации этилена и предпочтительно в процессе получения бимодального полиэтилена.
Различные признаки, характеризующие данное изобретение, подробно указаны в формуле изобретения, прилагаемой к данному описанию изобретения и составляющей его часть. Для лучшего понимания изобретения, его рабочих преимуществ и конкретных задач, достигаемых при его использовании, сделана ссылка на сопровождающие его чертежи и описательные материалы, которые иллюстрируют предпочтительные примеры реализации данного изобретения.
Подробное описание чертежей
На фиг. 1 схематически представлен предпочтительный вариант реализации установки согласно данному изобретению для регулирования ввода катализатора в реактор полимеризации;
на фиг. 2 детально представлен предпочтительный вариант реализации дозирующего клапана, использованного в установке по данному изобретению для регулирования подачи суспензии катализатора из емкости для хранения в смеситель;
на фиг. 3 схематически представлен другой предпочтительный вариант реализации установки по данному изобретению для приготовления и подачи катализатора в реактор полимеризации;
на фиг. 4 схематически представлен реактор полимеризации с одним контуром;
на фиг. 5 схематически представлен реактор полимеризации с двумя контурами.
Подробное описание изобретения
Данное изобретение особенно применимо к процессу подачи катализатора в реактор полимеризации. В частности, данное изобретение описано со ссылкой на подачу катализатора в реактор полимеризации, где полимеризуется этилен. Процесс полимеризации этилена можно проводить, например, в петлевых реакторах с циркуляцией. Соответствующая «полимеризация этилена» включает, не ограничиваясь этим, гомополимеризацию этилена, сополимеризацию этилена и высшего 1-олефинового сомономера, такого как бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен или 1-децен. Полимеризация этилена включает подачу в реактор реагентов, включающих мономер этилен, легкий углеводородный разбавитель, катализатор и, возможно, сомономер и водород. В одном воплощении данного изобретения указанным сомономером является гексен, а указанным разбавителем является изобутан.
В особенно предпочтительном воплощении изобретение относится к способу подачи катализатора в реактор полимеризации, где получают бимодальный полиэтилен. «Бимодальный ПЭ» относится к ПЭ, который производят с использованием двух реакторов, которые соединены друг с другом последовательно. Однако следует понимать, что настоящий способ усовершенствования и оптимизации подачи катализатора в реактор полимеризации пригоден для реакторов, в которых происходят также другие типы реакций полимеризации.
Согласно настоящему изобретению термин «катализатор» определен здесь как вещество, которое вызывает изменение скорости реакции полимеризации, но само не расходуется в реакции. Может быть использован любой катализатор, обеспечивающий полимеризацию этилена. В качестве примеров таких катализаторов могут быть упомянуты катализаторы типа Циглера-Натта, катализаторы на основе ванадия или хрома и металлоценовые катализаторы. Согласно одному предпочтительному варианту реализации указанный катализатор представляет собой металлоценовый или хромовый катализатор. Согласно другому варианту реализации, указанный катализатор также может быть катализатором Циглера-Натта. В другом, особенно предпочтительном, варианте реализации указанный катализатор может содержать любой катализатор, нанесенный на δί носитель.
Суспензия катализатора может быть приготовлена различными способами. Один из способов состоит в приготовлении суспензии катализатора из твердых частиц катализатора, которые суспендируют в подходящем разбавителе, например углеводороде. Как правило, такую суспензию катализатора можно транспортировать прямо в реакционную емкость для полимеризации для контакта с мономерными реагентами.
Суспензия катализатора также может быть коммерчески доступна в виде твердых частиц катализатора, суспендированных в минеральном масле. Прямой ввод такой суспензии катализатора в реактор может быть осуществлен соединением промышленной емкости, содержащей катализатор в виде суспензии в нефтепродуктах, с реактором посредством трубопроводов, которые оснащены подходящими насосами. Такие насосы обычно предназначены для перекачивания жидкостей со значительным количеством твердых веществ, например твердых частиц в сырой нефти. Примерами насосов такого типа являются широко известные и коммерчески доступные насосы Мойно (Мотеаи) или насосы с перемещающимися полостями.
В данной области техники описано несколько способов подачи катализатора в реактор полимеризации. В И8 3846394 описан способ введения суспензии катализатора Циглера-Натта в реактор. Способ включает приготовление суспензии катализатора Циглера-Натта, транспортировку этой суспензии по подающему трубопроводу из зоны хранения в зону дозирования и введение этой суспензии в реактор. Чтобы избежать обратного потока мономера и других компонентов из реактора в трубопроводы с катализатором Циглера-Натта, данный способ предусматривает промывку трубопровода для подачи катализатора разбавителем, инертным к катализатору Циглера-Натта, причем указанный разбавитель вводят в
- 5 010549 указанный трубопровод после зоны дозирования.
Каталитические системы для полимеризации и сополимеризации олефинов, известные как системы Циглера-Натта, состоят, с одной стороны, из соединений переходных металлов из групп 1У-У11 Периодической таблицы элементов в качестве катализаторов, и с другой стороны, из металлорганических соединений групп Ι-ΙΙΙ Периодической таблицы в качестве сокатализаторов. Наиболее часто используют катализаторы, представляющие собой галогенпроизводные титана и ванадия, предпочтительно совместно с соединениями магния. Кроме того, в качестве сокатализаторов наиболее часто используют алюмоорганические или цинкорганические соединения. Особенностью всех катализаторов Циглера-Натта является то, что все они дают полимеры с прямой цепью.
Катализаторы Циглера-Натта предпочтительно имеют общую формулу МХП, где М представляет собой соединение переходного металла, выбранного из металлов групп 1У-У11, X представляет собой галоген, и η представляет собой валентность металла. Предпочтительно М представляет собой металл ГУ группы, У группы или УГ группы, более предпочтительно титан, хром или ванадий и наиболее предпочтительно титан. Предпочтительно Я представляет собой хлор или бром и наиболее предпочтительно хлор. Иллюстративные примеры соединений переходных металлов включают Т1С13, Т1С14, но не ограничиваются ими. В особенно предпочтительном воплощении данного изобретения указанный катализатор представляет собой катализатор на основе тетрахлорида титана (Т1С14).
Катализаторы Циглера-Натта обычно нанесены на носителе, то есть осаждены на твердый носитель. Носитель должен быть инертным твердым веществом, которое химически не реагирует ни с одним из компонентов традиционного катализатора Циглера-Натта. Носителем предпочтительно является диоксид кремния или соединение магния. Примерами соединений магния, используемых для формирования носителя для каталитического компонента, являются галогениды магния, диалкоксимагниевые соединения, галогениды алкоксимагния, оксигалогениды магния, диалкилмагниевые соединения, оксид магния, гидроксид магния и карбоксилаты магния.
Термин «металлоценовый катализатор» используют для описания любых комплексов переходных металлов, состоящих из атомов металла, расположенных между слоями структуры, образованной одним или двумя лигандами. В предпочтительном варианте реализации металлоценовый катализатор имеет общую формулу МХ, где М представляет собой соединение переходного металла, выбранного из металлов группы ГУ, и где X является лигандом, состоящим из одной или двух групп циклопентадиенила (Ср), инденила, флуоренила или их производных. Иллюстративные примеры металлоценовых катализаторов включают Ср22гС12, Ср2Т1С12 или Ср2Н£С12, но не ограничены ими.
Металлоценовые катализаторы обычно нанесены на твердом носителе. Носитель должен быть инертным твердым веществом, химически не взаимодействующим ни с одним из компонентов стандартного металлоценового катализатора. Носитель предпочтительно представляет собой соединение диоксида кремния.
Использование металлоценовых катализаторов в производстве полиолефинов вообще и, в частности, полиэтилена известно в данной области. Металлоценовые катализаторы являются соединениями переходных металлов IV группы Периодической таблицы, таких как титан, цирконий, гафний и т.д., и имеют координационную структуру, содержащую соединение металла и лиганды, состоящие из одной или двух групп циклопентадиенила (Ср), инденила, флуоренила или их производных. Использование металлоценовых катализаторов в полимеризации олефинов имеет различные преимущества. Металлоценовые катализаторы обладают высокой активностью и способны образовывать полимеры с улучшенными физическими свойствами по сравнению с полимерами, полученными с использованием катализаторов Циглера-Натта. Металлоценовые катализаторы обычно используют с сокатализатором, таким как металлоорганическое соединение или смесь некоординированной кислоты Льюиса и алкилалюминия, что хорошо известно в данной области. Ключом к металлоценам является структура комплекса. Структуру и геометрию металлоцена можно менять с учетом конкретной потребности производителя в зависимости от желаемого полимера. Металлоцены имеют однотипные активные центры, обусловленные металлом, что позволяет в большей степени контролировать разветвленность и молекулярно-массовое распределение полимера. Молекулы мономеров встраиваются между металлом и растущей цепью полимера.
Термин «катализаторы хромового типа» относится к катализаторам, полученным осаждением оксида хрома на носитель, например носитель из диоксида кремния или оксида алюминия. Иллюстративные примеры хромовых катализаторов включают Сг§102 или СгА12О3, но не ограничиваются ими.
Обычно для повышения активности катализатора Циглера-Натта или металлоценового катализатора используют сокатализаторы. Используемый здесь термин сокатализатор определен как катализатор, который может быть использован совместно с другим катализатором для повышения активности и работоспособности другого катализатора в реакции полимеризации. В предпочтительном воплощении указанный сокатализатор представляет собой катализатор, подходящий для использования совместно с катализатором Циглера-Натта или металлоценовым катализатором. Сокатализатор используют для промотирования полимеризационной активности катализатора Циглера-Натта или металлоценового катализатора. В широком смысле, в качестве сокатализатора согласно настоящему изобретению могут быть использованы металлорганические соединения Ι-ΙΙΙ групп Периодической таблицы. Катализаторы, подхо
- 6 010549 дящие для использования совместно с металлоценовым катализатором, могут включать металлоорганические соединения или смесь некоординированных кислот Льюиса и алкилалюминиевых соединений.
В особенно предпочтительном воплощении указанный сокатализатор представляет собой катализатор, подходящий для использования совместно с катализатором Циглера-Натта или металлоценовым катализатором, и является металлорганическим соединением, возможно, галогенированным, имеющим общую формулу А1В3 или Α1Β2Υ, где В представляет собой алкил, имеющий от 1 до 16 атомов углерода, и В могут быть одинаковыми или разными, и где Υ представляет собой водород или галоген. Примеры сокатализаторов включают, не ограничиваясь ими, триметилалюминий, триэтилалюминий, диизобутилалюминийгидрид, триизобутилалюминий, тригексилалюминий, диэтилалюминийхлорид или диэтилалюминийэтоксид. Особенно предпочтительным сокатализатором для использования в настоящем изобретении является триизобутилалюминий (ТИБА).
Используемый здесь термин «суспензия катализатора» относится к композиции, содержащей твердые частицы катализатора, которые находятся в суспензии. Термин «концентрированная суспензия катализатора» относится к композиции, содержащей твердые частицы катализатора, находящиеся в суспензии, причем концентрация катализатора по меньшей мере выше 10 мас.%. Термин «разбавленная суспензия катализатора» относится к композиции, содержащей твердые частицы катализатора, находящиеся в суспензии, причем концентрация катализатора ниже или равна 10 мас.%.
Описанные ниже варианты воплощения установки согласно настоящему изобретению соответствует оборудованию, требуемому для приготовления и ввода одного катализатора. Если в реактор требуется подавать два или более (разных) катализаторов, могут быть поставлены две или более установки согласно изобретению, или можно приготовить смесь катализаторов и подавать ее с использованием установки по настоящему изобретению.
В первом воплощении изобретение относится к установке для контролирования ввода суспензии катализатора в реактор полимеризации, включающей одну или более емкости для хранения суспензии катализатора, состоящей из твердого катализатора в углеводородном разбавителе, при этом каждая емкость снабжена устройством для транспортировки указанной суспензии катализатора из указанной емкости для хранения в смеситель, смеситель, соединенный с указанной накопительной емкостью посредством указанного устройства для транспортировки, для разбавления указанной суспензии катализатора до подходящей концентрации для использования в реакции полимеризации, и один или более трубопроводов, соединяющих указанный смеситель с реактором полимеризации для транспортировки указанной разбавленной суспензии катализатора из указанного смесителя в указанный реактор, причем каждый трубопровод снабжен перекачивающим устройством для перекачивания указанной суспензии в указанный реактор.
Этот вариант выполнения установки пригоден, в частности, для регулирования ввода суспензии металлоценового катализатора или суспензии хромового катализатора в реактор, где получают полиэтилен.
В предпочтительном воплощении указанные один или более трубопроводов для транспортировки суспензии катализатора из указанной емкости для хранения в указанный смеситель включают первый трубопровод для транспортировки указанной суспензии катализатора из первой емкости для хранения в смеситель, который является взаимозаменяемым со вторым трубопроводом для транспортировки указанной суспензии катализатора из второй емкости для хранения в смеситель по линиям, соединяющим указанное первое устройство с указанным вторым устройством.
В еще одном предпочтительном воплощении каждый из указанных трубопроводов для транспортировки суспензии катализатора из емкости для хранения в смеситель снабжен дозирующим клапаном, установленным по ходу потока после соединения линий.
Это воплощение изобретения будет описано ниже со ссылкой на контроль подачи металлоценового катализатора, нанесенного на диоксид кремния, пропитанный метилалюмоксаном (МАО), в реактор полимеризации, где полимеризуется этилен. В предпочтительном воплощении в качестве разбавителя для металлоценового катализатора используют изобутан. В качестве сокатализатора для металлоценового катализатора можно указать, например, триизобутилалюминиевый сокатализатор, упоминаемый здесь как ТИБА. Однако следует иметь в виду, что данное устройство применимо и для других типов катализаторов, таких как, например, хромовые катализаторы, а также к другим типам сокатализаторов.
Установка по настоящему изобретению изображена на фиг. 1. Данная установка включает одну или более емкости для хранения или так называемый шламовый резервуар или бак 2, который содержит суспензию твердое вещество-жидкость из металлоценового катализатора и изобутанового разбавителя. Суспензию подают из бака 2 через комбинацию трубопроводов 6, 7 и трубопровода 15 в смеситель 3, где суспензию разбавляют до подходящей концентрации. Кроме того, установка также включает один или более трубопроводов 4, которые соединяют смеситель 3 с реактором полимеризации 1, и через которые разбавленную суспензию катализатора перекачивают из указанного смесителя 3 в реактор 1 с помощью перекачивающих устройств 5, установленных на этих трубопроводах 4.
Металлоценовые катализаторы могут быть поставлены в сухом виде в коммерчески доступных металлических бочках или контейнерах 26 для перевозки. Как правило, такие бочки, содержащие сухой
- 7 010549 порошок катализатора, непригодны для работы под высоким давлением. Например, давление в такой бочке может составлять приблизительно от 0,11 до 0,15 МПа (от 1,1 до 1,5 бар), предпочтительно 0,13 МПа (1,3 бар). В зависимости от используемого разбавителя может быть необходимым, чтобы катализатор находился в емкости 2 для хранения под высоким давлением. Поэтому, используя соответствующие системы, катализатор предпочтительно транспортируют из таких бочек в емкость 2 для хранения, выдерживающую повышенное давление, если этого требует разбавитель. Это, например, случай, когда используют изобутан, поскольку этот разбавитель является жидкостью только при высоком давлении. В случае, когда, например, в качестве разбавителя используют гексан, емкость 2 для хранения не требуется, поскольку этот разбавитель является жидкостью при низких давлениях. Согласно предпочтительному варианту реализации, металлоценовый катализатор доставляют из бочек 26 в емкость 2 для хранения по трубопроводу 27, предпочтительно под воздействием потока азота или гравитации. Однако ясно, что и другие типы подачи катализатора в емкость для хранения пригодны и входят в объем настоящего изобретения. В альтернативном варианте реализации металлоценовый катализатор также может быть доставлен в коммерческом контейнере, который выдерживает повышенное давление, составляющее от 0,7 до 1,6 МПа (от 7 до 16 бар). В таком случае такой коммерческий контейнер рассматривают как емкость 2 для хранения, и катализатор может быть подан из такого коммерческого контейнера прямо в смеситель 3. Разбавитель - изобутан подают в емкость 2 для хранения с помощью регулирующего клапана.
В емкости для хранения металлоценовый катализатор хранят под давлением жидкого изобутана, не содержащего олефинов, предпочтительно от 0,7 до 1,6 МПа (от 7 до 16 бар). Давление в емкости для хранения предпочтительно ниже, чем давление в реакторе, чтобы исключить утечку катализатора из накопительной емкости в реактор. Катализатор оседает в емкости 2 для хранения, поскольку эта емкость не оснащена никакими перемешивающими устройствами.
Катализатор затем транспортируют посредством транспортирующего устройства из емкостей 2 для хранения в смеситель 3, где указанный катализатор разбавляют для получения подходящей концентрации для использования в реакции полимеризации. Предпочтительно смеси катализаторов из емкости 2 для хранения, которые содержат пропорционально высокие количества твердых веществ, подают в смеситель 3 по трубопроводам 6, 7. Как показано, две емкости для хранения соединены двумя разными трубопроводами 6, 7 с общим смесителем 3. В таком случае перед подачей в смеситель 3 смеси катализаторов в трубопроводах 6, 7 предпочтительно выгружают в общий трубопровод 15. Однако согласно изобретению также может быть установлена только одна емкость 2 для хранения. Чтобы катализатор не оставался в емкости 2 для хранения, ее промывают изобутаном, чтобы оставшийся катализатор переходил в смеситель 3.
В особенно предпочтительном варианте реализации трубопроводы 6, 7 взаимосвязаны посредством соединительных линий 8. Такие линии 8 дают возможность использовать разные емкости 2 для хранения согласованно со всеми имеющимися трубопроводами 6, 7. Например, как показано на фиг. 1, в случае, когда предусмотрены две емкости 2 для хранения, каждая из которых имеет трубопровод 6 или 7, трубопровод 6 для транспортировки указанного катализатора из первой емкости 2 для хранения в смеситель 3 взаимозаменяем со вторым трубопроводом 7, предназначенным для транспортировки катализатора из второй емкости 2 для хранения в смеситель 3 по линиям 8, соединяющим указанный первый трубопровод 6 со вторым трубопроводом 7. Такое взаимное соединение позволяет, в случае прерывания транспортировки катализатора через один трубопровод 6, выгружать катализатор в смеситель 3 через второй трубопровод 7.
Каждый трубопровод 6, 7 предпочтительно оснащен дозирующими клапанами 9, позволяющими подавать катализатор в смеситель 3 с контролируемым расходом. Эти клапаны предпочтительно установлены по ходу потока после соединительных линий 8. Перепад давления между емкостью для хранения 2 и смесителем 3 создает движущую силу для подачи катализатора в смеситель.
Дозирующие клапаны 9 позволяют транспортировать предварительно определенный объем катализатора в смеситель 3. Суспензию катализатора, выгружаемую с помощью клапанов, транспортируют в смеситель потоком изобутана. Поэтому каждый из трубопроводов 6, 7 предпочтительно снабжен также соединенным с ним выходом линии 24 для промывки разбавителем. Указанный выход линии предпочтительно расположен после клапана 9.
В предпочтительном варианте дозирующие клапаны 9 представляют собой шаровой дозирующий клапан или запирающий питающий клапан. Фиг. 2 иллюстрирует конструкцию шарового дозирующего клапана, подходящего для использования в настоящей установке. Однако ясно, что могут быть также использованы и другие типы клапанов. На фиг. 2 представлено предпочтительное исполнение клапана, который включает корпус 16, имеющий вход 17 и выход 18, элемент конструкции 19, в котором установлена дозирующая камера 20 с возможностью вращения в корпусе 16 для соединения со входом 17 и выходом 18 по меньшей мере в двух положениях, поршень 21 в виде шарика, который совершает возвратно-поступательное движение внутри камеры 20 при вращении элемента 20. Рабочий механизм такого клапана включает последовательность загрузки, срабатывания клапана и выгрузки определенного объема суспензии катализатора из емкости 2 для хранения в смеситель 3. Во время работы, когда клапан занимает первое положение, фиксированное количество концентрированной суспензии перетекает через вход
- 8 010549
17, заполняя камеру 20 внутри клапана 9. Указанное количество выпускают в смеситель 3, когда клапан приходит во второе положение. Таким образом, клапан 9 выдает фиксированный объем концентрированной суспензии из емкости 2 для хранения.
Более подробно механизм действия этого конкретного шарового клапана 9 следующий. В первом положении клапан 9 загружают или заполняют заданным объемом смеси катализатора и разбавителя. Периодически этот шаровой клапан переходит во второе положение, и этот объем смеси выгружают из этого клапана в смеситель 3. Затем шаровой клапан 9 снова загружают или снова заполняют заданным объемом приготавливаемой смеси, чтобы снова перевести его в первое положение, в котором из клапана 9 в смеситель 3 выгружают второй объем смеси. Поток концентрированной суспензии из емкости 2 для хранения в смеситель 3 осуществляют, таким образом, за счет циклической работы дозирующего клапана 9. Время цикла клапанов определяет расход катализатора в смеситель 3. Например, когда время этого цикла увеличивается, расход катализатора уменьшается.
Из-за высокой степени разбавления и использования мембранных насосов эта система подачи катализатора из емкости 2 для хранения в смеситель 3 имеет преимущества при подаче катализатора с контролируемым расходом в смеситель 3. Кроме того, эта система подачи позволяет поддерживать концентрацию суспензии катализатора в смесителе 3, по существу, на постоянном уровне, поскольку поток катализатора, регулируемый клапаном 9, в смеситель 3 зависит от дозируемого количества (концентрации) катализатора и разбавителя в смесителе 3. В предпочтительном примере реализации изобретения концентрацию суспензии катализатора в смесителе поддерживают практически на постоянном уровне. Согласно данному изобретению соотношение между разбавителем и катализатором регулируют соответствующим образом. Это возможно благодаря соответствующему контролю подачи катализатора из емкости для хранения с помощью системы подачи катализатора и дозирующих клапанов 9 и за счет подачи соответствующего количества изобутана в смеситель.
Отходы катализатора могут быть направлены в одну или более емкостей 28 для отходов, которые предпочтительно снабжены перемешивающими устройствами 25 и содержат нефтепродукты для нейтрализации и обезвреживания отходов. Емкости для отходов предпочтительно соединены посредством трубопроводов 29 с трубопроводами для подачи катализатора 6 или 7 выше дозирующих клапанов 9. Емкость для отходов 28 предпочтительно соединена также со смесителем 3 для транспортировки отработанного катализатора посредством трубопровода 23. Отходы попадают в емкость с нагревающим устройством, например нагреваемой паром рубашкой, где изобутан испаряется и направляется на перегонку или на сжигание. Чтобы избежать уноса частиц катализатора при транспортировке испарившегося изобутана, емкости для отходов 28 снабжены защитными фильтрами. Емкости для отходов 28 снабжены также средствами регулирования давления в указанных емкостях. Отработанный катализатор, оставшийся после выпаривания разбавителя, удаляют из емкостей 28 предпочтительно с помощью сливной системы, обеспеченной на дне емкости 28, и удаленные отходы выгружают в бочки, а затем ликвидируют.
Согласно настоящему изобретению металлоценовый катализатор транспортируют из емкостей 2 для хранения в смеситель 3. Поток изобутана подают в смеситель 3 через клапан, который установлен на трубопроводах 6 и 7. Дополнительная функция этой системы состоит в разбавлении концентрированной суспензии. Смеситель 3 может работать независимо от того, заполнен ли он жидкостью целиком. Предпочтительно смеситель 3 работает, когда он целиком заполнен жидкостью, поскольку, если в емкости имеется поверхность раздела фаз с азотом, суспензия катализатора в емкости может оседать или налипать на стенки.
Предпочтительно суспензию металлоценового катализатора разбавляют углеводородным разбавителем в смесителе 3 до концентрации от 0,1 до 10 мас.%. Более предпочтительно суспензию разбавляют углеводородным разбавителем до концентрации от 0,1 до 4 мас.%, более предпочтительно от 0,1 до 1 мас.% и еще более предпочтительно 0,5 мас.%.
Приготовление разбавленной суспензии катализатора с такой концентрацией дает преимущественную возможность в дальнейшем использовать мембранные насосы 5 для ввода суспензии катализатора в реактор 1, как подробнее описано ниже. Смеситель 3 снабжен также мешалкой 25 для поддержания однородности суспензии.
Разбавленную суспензию катализатора отбирают из смесителя 3 по одному или более трубопроводам 4 и доставляют по этим трубопроводам в реактор полимеризации 1. Каждый трубопровод 4 снабжен перекачивающим устройством 5, которое контролирует транспортировку и ввод суспензии металлоценового катализатора в реактор 1. В особенно предпочтительном варианте реализации указанные перекачивающие устройства представляют собой мембранные насосы. Трубопроводы 4 предпочтительно отходят от смесителя 3 вверх под углом предпочтительно больше 10°, а более предпочтительно больше 30°. Кроме того, трубопровод, снабженный ниже по ходу потока перекачивающим устройством 5, передает суспензию катализатора предпочтительно вниз, под углом предпочтительно больше 10°. Такая конфигурация улучшает действие перекачивающего устройства 5, а также дает возможность избежать засорения в перекачивающем устройстве 5, поскольку при такой конфигурации суспензия катализатора оседает за пределами насосов 5 в случае, если работа насосов 5 прерывается или останавливается. Однако очевидно, что трубопроводы, которые идут сверху вниз, не требуются, если можно обеспечить достаточную
- 9 010549 промывку трубопровода 4.
Трубопроводы 4 также снабжены устройствами для промывки изобутаном на входе 30, на выходе 33 или с обеих сторон мембранных насосов 5, как показано на фиг. 1. Устройства для промывки изобутаном 30, 33 дают возможность прокачивать изобутан через трубопровод 4 и не допускать забивки трубопроводов 4 и перекачивающих устройств 5. Предпочтительно непрерывно промывать трубопровод 4 ниже мембранного насоса 5 в направлении к реактору 1 с помощью устройства для промывки изобутаном 33. Трубопровод 4 выше насоса 5 можно промывать периодически с помощью устройств для промывки изобутаном 30. Если для соединения смесителя 3 с реактором 1 предусмотрены разные трубопроводы 4, обычно функционирует один трубопровод, имеющий одно активное перекачивающее устройство 5, а другие трубопроводы 4 и перекачивающие устройства 5 не функционируют, однако поддерживаются в режиме готовности. В этом последнем случае трубопровод 4 выше насоса 5 предпочтительно промывают соответствующим потоком разбавителя. Трубопровод 4 выше насоса 5 можно промывать периодически.
Чтобы перекачивающие устройства 5 никогда не останавливались, дополнительно на трубопроводах 4 могут быть установлены двухходовые клапаны 31.
Важно точно регулировать расход металлоценового катализатора в реактор и перекачивать суспензию катализатора в реактор с контролируемым и ограниченным расходом. Непредвиденный поток в реактор может привести к неуправляемой реакции. Пульсирующий поток в реактор может привести к снижению эффективности и колебаниям качества продукта. Поэтому в особенно предпочтительном примере реализации расход, обеспечиваемый насосом 5 для подачи, зависит от работы реактора 1. В частности, перекачивающие устройства можно регулировать в зависимости от концентрации реагента в указанном реакторе. Предпочтительно указанная концентрация реагента представляет собой концентрацию мономера, то есть этилена, в реакторе. Однако должно быть ясно, что мембранные насосы регулируют также в зависимости от концентрации других реагентов в реакторе, таких как, например, сомономер или водород. За счет применения мембранных насосов 5 данное изобретение обеспечивает хорошо регулируемый поток катализатора. В частности, расход металлоценового катализатора в реакторы регулируют, настраивая такт и/или частоту мембранных насосов. Кроме того, расходы насосов зависят от концентрации этилена в реакторе. В случае, если концентрация этилена в реакторе высока, нужно добавлять больше катализатора, и наоборот. Таким путем учитывают изменения скорости полимеризации этилена, и реальная производительность и свойства продукта в значительной степени не изменяются. Учитывают изменения скорости полимеризации этилена, и реакция полимеризации может быть проведена в условиях оптимального ввода катализатора.
В начале работы описанного выше варианта реализации устройства по данному изобретению осуществляют следующие последовательные стадии. Сначала смеситель 3 и трубопроводы, снабженные клапанами, заполняют разбавителем - изобутаном. Затем в емкости для хранения, трубопроводы 6 и соединительные линии 8, расположенные выше клапанов 9, подают изобутан. После этого клапаны 9 быстро вводят в действие, при этом после промывки реактор 1 открыт, и катализатор по трубопроводам 4 вводится в реактор.
В другом варианте реализации данное изобретение относится к установке для приготовления и подачи катализатора в реактор полимеризации, включающей емкость (для хранения), способную вмещать концентрированную суспензию катализатора, содержащую твердые частицы катализатора, суспендированные в нефтепродуктах, буферную емкость для разбавления указанной суспензии катализатора до концентрации, подходящей для использования в реакции полимеризации, причем указанная буферная емкость соединена с указанной емкостью (для хранения) посредством одного или более трубопроводов для транспортировки концентрированной суспензии катализатора из указанной емкости (для хранения) в буферную емкость и снабжена одним или более трубопроводами, пригодными для транспортировки разбавленной суспензии катализатора из указанной буферной емкости в указанный реактор, насос, установленный на каждом из указанных трубопроводов, для транспортировки суспензии катализатора из указанной емкости в указанную буферную емкость, и насос, установленный на каждом из указанных трубопроводов, для транспортировки разбавленной суспензии катализатора из указанной буферной емкости в указанный реактор.
Описанный выше пример реализации установки по данному изобретению особенно подходит для использования различных типов катализаторов, например хромовых, металлоценовых, а также катализаторов Циглера-Натта и, в частности, катализатора, который приготовлен в виде твердых частиц, суспендированных в нефтепродуктах.
Данный пример реализации установки по изобретению дает возможность транспортировать концентрированную суспензию катализатора из емкости для хранения в буферную емкость перед подачей суспензии в реактор. Поэтому в другом предпочтительном примере реализации установка согласно изобретению снабжена насосом на трубопроводе для транспортировки концентрированной суспензии катализатора из емкости для хранения в буферную емкость, которая предпочтительно включает в себя насос с изменяющимся размером полости (между ротором и статором). Такой тип насоса особенно подходит для перекачивания значительных количеств твердых веществ, например твердых частиц катализатора в
- 10 010549 нефтепродуктах.
Кроме того, настоящее изобретение предусматривает установку, которая дает возможность регулировать поток катализатора в указанный реактор в зависимости от реакции полимеризации в указанном реакторе. Поэтому в другом предпочтительном примере реализации насос, установленный на трубопроводе для транспортировки разбавленной суспензии катализатора из указанной буферной емкости в указанный реактор, представляет собой мембранный насос. Такие насосы имеют преимущество в том, что они позволяют контролировать расход катализатора. К тому же такие насосы можно регулировать, в частности, в зависимости от концентрации реагента в указанном реакторе. За счет возвратного механизма мембранные насосы можно точно регулировать и обеспечивать точную регулировку расхода катализатора в реактор в зависимости от концентрации реагентов в указанном реакторе.
Кроме того, настоящая установка имеет преимущество в том, что она может быть использована для различных партий катализатора. Установка не требует замены каждый раз, когда к системе присоединяют новую коммерческую емкость, содержащую катализатор.
Как упоминалось выше, данный пример реализации установки согласно изобретению особенно подходит для использования для катализаторов различных типов, например хромовых, металлоценовых, а также катализаторов Циглера-Натта. Этот пример реализации изобретения, тем не менее, далее описан в отношении способа и установки для подачи катализатора Циглера-Натта, в частности катализатора на основе тетрахлорида титана (Т1С14), в реактор полимеризации, где полимеризуется этилен. В качестве сокатализатора для катализатора Циглера-Натта можно использовать, например, триизобутилалюминиевый сокатализатор. Однако должно быть ясно, что настоящую установку можно применять и с другими типами катализаторов и сокатализаторов, как указано выше.
Предпочтительный пример реализации установки по настоящему изобретению проиллюстрирован со ссылкой на фиг. 3. В общем, установка по изобретению включает емкость 2 для приема суспензии катализатора в нефтепродуктах и буферную емкость 3 для приготовления и хранения разбавленной суспензии катализатора с концентрацией, подходящей для использования в реакции полимеризации. Концентрированную суспензию катализатора непрерывно транспортируют из емкости 2 в буферную емкость 3 по одному или более трубопроводам 40 с помощью насосов 50, а разбавленную суспензию катализатора непрерывно транспортируют из буферной емкости 3 в реактор по одному или более трубопроводам 4 с помощью насосов 5. Для ясности на чертежах опущены конструкционные детали клапанов, насосов и т.д., поскольку снабжение ими находится в компетенции специалиста в данной области.
Согласно данному изобретению катализатор Циглера-Натта Т1С14 поставляют в виде суспензии твердых частиц в минеральном масле, или гексане, или гептане в имеющихся в продаже металлических бочках. Его могут также поставлять в сухом виде. Этот катализатор можно транспортировать в емкость 2 из этой приобретенной бочки. Согласно одному из примеров реализации катализатор можно подавать из таких имеющихся в продаже бочек в емкость 2 посредством пневматической транспортировки азотом или под действием силы тяжести. Концентрацию катализатора в емкости 2 можно регулировать добавлением нефтепродуктов; альтернативно, можно использовать другие углеводороды.
В общем, давление в емкости 2 может составлять приблизительно от 0,7 до 1,6 МПа (от 7 до 16 бар). Суспензия в емкости 2 упоминается как «концентрированная» или «тяжелая» суспензия, поскольку она содержит пропорционально высокое количество твердых частиц катализатора. Такая концентрация предпочтительно находится в пределах от 10 до 50 мас.% и еще более предпочтительно от 20 до 40 мас.%.
Согласно предпочтительному воплощению катализатор Циглера-Натта транспортируют из емкости 2 в буферную емкость 3, где катализатор разбавляют до концентрации, подходящей для использования в реакторе полимеризации. Поэтому буферная емкость 3 снабжена устройством 34 для подачи в нее подходящего разбавителя. Концентрированный катализатор, поступающий в буферную емкость 3 по трубопроводу 4, разбавляют разбавителем, подаваемым по трубопроводу 34, для получения разбавленной суспензии катализатора в буферной емкости 3. Буферная емкость 3 может работать, когда она либо целиком заполнена жидкостью, либо не целиком.
Предпочтительно буферная емкость 3 работает, когда она целиком заполнена жидкостью, поскольку, если в сосуде имеется межфазная поверхность с азотом, суспензия катализатора может налипать на стенки и оседать в емкости.
При использовании в качестве катализатора Т1С14 для его разбавления и получения разбавленной суспензии катализатора используют такие углеводороды, как гексан или изобутан. Однако основной недостаток использования гексана в качестве разбавителя для приготовления катализатора состоит в том, что часть гексана обычно остается в конечном полимерном продукте, что нежелательно. С другой стороны, изобутан легче в обращении при очистке и повторном использовании в процессе полимеризации, чем гексан. Например, поскольку в процессе полимеризации этилена изобутан применяют в качестве разбавителя в реакции, изобутан, использованный в качестве разбавителя для катализатора, легко может быть повторно использован в процессе полимеризации. Поэтому в предпочтительном воплощении изобутан используют в качестве разбавителя для катализатора на основе Т1С14. Изобутан, как правило, находится в газообразной форме при комнатной температуре и атмосферном давлении. Чтобы получить жидкий изо
- 11 010549 бутан для приготовления разбавленной суспензии катализатора, буферная емкость 3 предпочтительно работает при давлении на уровне 0,8-1,7 МПа (8-17 бар) и предпочтительно 0,4-0,5 МПа (4-5 бар). Давление в буферной емкости 3 предпочтительно ниже, чем давление в реакторе, чтобы исключить вытекание катализатора из буферной емкости 3 в реактор.
Перед переносом катализатора Циглера-Натта из емкости 2 в буферную емкость 3 изобутан впускают в емкость 3. Емкость 3 оснащена системой впуска 34 для подачи этого разбавителя. Емкость 2 и буферная емкость 3 снабжены устройствами для перемешивания или смешивания 25, установленными в указанной емкости для поддержания однородности соответственно концентрированной и разбавленной суспензии катализатора. Буферная емкость 3 предпочтительно является достаточно большой для того, чтобы вмещать достаточно суспензии катализатора, и достаточно большой для того, чтобы дневная вместимость емкости была эквивалентна времени приготовления новой партии. Это позволяет обеспечить непрерывное производство продукции и наличие катализатора в реакции полимеризации. Альтернативно, для приготовления новой партии может быть установлена вторая емкость 2.
Суспензию в буферной емкости 3 именуют «разбавленной» суспензией, поскольку она содержит пропорционально низкое количество твердых частиц катализатора. Разбавленная суспензия имеет концентрацию в пределах от 0,1 до 10 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 5 мас.% и еще более предпочтительно от 3 до 4 мас.%. Приготовление разбавленной суспензии катализатора, имеющей такую концентрацию, дает возможность дополнительно использовать диафрагменные насосы 5 для ввода суспензии катализатора в реактор 1, как более подробно описано ниже. Очевидно, что в случае других концентраций суспензии катализатора можно применять другие типы насосов.
Транспортировку катализатора Циглера-Натта из емкости 2 в буферную емкость 3 предпочтительно осуществляют по одному или более трубопроводам 40. Для транспортировки катализатора ЦиглераНатта из емкости 2 в буферную емкость 3 на каждом трубопроводе 40 установлен насос 50. В предпочтительном примере реализации указанный насос 50 представляет собой насос, пригодный для перекачивания жидкостей со значительным количеством твердых веществ, например твердых частиц в сырой нефти, которые в противном случае легко могли бы повредить более распространенные типы возвратнопоступательных перекачивающих систем для нефтяных скважин. Насосы такого типа общеизвестны как насосы Мойно (Мошеаи), или насосы с перемещающимися полостями и имеются в продаже. Такие насосы с перемещающимися полостями работают по принципу Мошеаи, который основан на геометрическом соответствии между вращающимся элементом (ротор) и стационарным элементом (статор). Взаимное соответствие между ротором и статором создает ряд герметичных камер, называемых полостями. Нагнетательное действие достигается путем эксцентричного вращения ротора внутри статора. Текучая среда входит в полость, образованную на входе, и движется вперед внутри этой полости к выходу. Результатом является позитивное вытеснение, непульсирующий поток, который прямо пропорционален скорости вращения насоса. Это позволяет с помощью насоса с перемещающимися полостями подавать материал в широком диапазоне расходов от малых доз впрыскивания до непрерывного потока.
Как представлено на фиг. 3, трубопроводы 40 предпочтительно отходят от емкости 2 в направлении вверх под углом предпочтительно больше 10° и более предпочтительно больше 30°. Кроме того, трубопровод 40 по ходу вниз от перекачивающего устройства 50 подает суспензию катализатора предпочтительно по нисходящей под углом предпочтительно больше 10°. Такая конфигурация улучшает работу насоса 50, а также дает возможность избежать засорения насоса 50, поскольку при такой конфигурации концентрированная суспензия катализатора имеет тенденцию оседать вне насосов 50 в случае, если работа насосов 50 будет прервана или остановлена.
Трубопроводы 40 предпочтительно снабжены также демпфером пульсаций, предохранительными клапанами и устройствами для промывки изобутаном 300, 333 либо на входе, либо на выходе, либо с обеих сторон насосов для подачи суспензии катализатора 50, как показано на фиг. 3. Устройства для промывки изобутаном 300, 333 дают возможность прокачивать изобутан через трубопровод 40 и содержать трубопроводы 40 и насосы 50 в незасоренном состоянии. На трубопроводах 300, 333 для ввода изобутана могут быть установлены расходомеры. Если для соединения емкости 2 с буферной емкостью 3 установлены разные трубопроводы 40, то обычно действует один трубопровод, имеющий один работающий насос 50, а другие трубопроводы 40 и насосы 50 не работают, однако, находятся в режиме готовности.
Концентрированную суспензию предпочтительно вводят в буферную емкость, при контроле соотношения изобутанового разбавителя и катализатора, чтобы иметь в буферной емкости постоянную концентрацию суспензии. Кроме того, трубопроводы 40 могут быть оснащены также расходомерами для удобного измерения скорости потока концентрированной суспензии катализатора. Соотношение катализатора к разбавителю адекватно контролируют и регулируют регулированием скорости вращения насоса 50 и измерением плотности изобутанового разбавителя.
Отработанный катализатор может быть направлен по трубопроводу 37, который снабжен клапаном 39, в одну или более разгрузочных емкостей 38, которые предпочтительно снабжены перемешивающими устройствами и содержат нефтепродукты для нейтрализации или ликвидации отходов. Предпочтительно указанная разгрузочная емкость 38 больше, чем буферная емкость 3. В случае приготовления несоответ
- 12 010549 ствующего катализатора он может быть выгружен из емкостей 3 в эти разгрузочные емкости 38. Разгрузочная емкость 38 предпочтительно представляет собой емкость с нагреваемой паром рубашкой, где разбавитель, то есть изобутан, испаряется. Паровая рубашка предпочтительна для десорбции изобутана. Испарившийся разбавитель направляют на перегонку или на сжигание. Чтобы избежать переноса фрагментов катализатора при транспортировке испарившегося разбавителя, разгрузочные емкости 38 снабжены защитными фильтрами. Разгрузочные емкости 38 снабжены также средствами регулирования давления для регулирования давления в указанных емкостях. Отработанный катализатор, оставшийся после выпаривания разбавителя, удаляют из емкостей 38 предпочтительно с помощью спускной системы, установленной на дне емкости 38, и удаленные отходы выгружают в бочки и затем ликвидируют.
Разбавленную суспензию катализатора Циглера-Натта затем транспортируют из буферной емкости 3 в реактор 1 по одному или более трубопроводам 4. Трубопроводы 4 предпочтительно имеют внутренний диаметр от 0,3 до 2 см и предпочтительно от 0,6 до 1 см. Каждый трубопровод 4 снабжен насосом 5, который регулирует транспортировку и ввод разбавленной суспензии катализатора Циглера-Натта в реактор 1. В особенно предпочтительном воплощении указанные насосы представляют собой диафрагменные насосы.
Как показано на фиг. 3, трубопровод 4 предпочтительно отходит от буферной емкости 3 вверх под углом предпочтительно больше 10° и более предпочтительно больше 30°. Кроме того, трубопровод 4 ниже насоса 5 по ходу потока перемещает суспензию катализатора вниз под углом предпочтительно больше 10°. Такая конфигурация улучшает работу насоса 5, а также дает возможность избежать забивки насоса 5, поскольку при такой конфигурации разбавленная суспензия катализатора имеет тенденцию оседать вне насосов 5, в случае если работа насосов 5 прерывается или останавливается.
Трубопроводы 4 снабжены также демпфером пульсаций, предохранительными клапанами и устройствами для промывки изобутаном 30, 33 либо на входе, либо на выходе, либо с обеих сторон диафрагменных насосов 5. Устройства для промывки изобутаном 30, 33 дают возможность прокачивать изобутан через трубопроводы 4 и не допускать засорения трубопроводов 4 и насосов 5. Предпочтительно осуществляют непрерывную промывку трубопровода 4 ниже мембранного насоса 5 по ходу потока до реактора 1 с помощью устройства для промывки изобутаном. Трубопровод 4 выше насоса 5 можно промывать непрерывно с помощью устройства для промывки изобутаном. Если для соединения буферной емкости 3 с реактором 1 предусмотрены разные трубопроводы 4, то обычно функционирует один трубопровод с одним работающим насосом 5, а другой трубопровод 4 и насос 5 не функционируют, однако, их поддерживают в режиме готовности. В этом последнем случае трубопровод ниже насоса 5 предпочтительно промывают соответствующим потоком растворителя. Трубопровод выше насоса 5 можно промывать постоянно.
Для снижения риска утечки катализатор следует хранить при более низком давлении, чем давление в реакторе, которое обычно составляет около 4,3 МПа (43 бар), например хранить в буферной емкости 3 приблизительно при 0,6-1,6 МПа (6-16 бар). Давление в трубопроводах 4 ниже насосов 5 предпочтительно составляет 4,5-6,5 МПа (45-65 бар). Такое повышенное по сравнению со значениями давления в емкости 2 и буферной емкости 3 давление необходимо для переноса разбавленного катализатора в реактор под достаточным давлением.
Важно точно регулировать поток катализатора в реактор и перекачивать суспензию катализатора в реактор контролируемым и ограниченным потоком. Непредвиденный поток в реактор может привести к неуправляемой реакции. Пульсирующий поток в реактор может привести к снижению эффективности и колебаниям качества продукта. Поэтому в особенно предпочтительном примере реализации расход, обеспечиваемый насосом 5 для ввода, регулируют работой реактора 1. В частности, перекачивающие устройства регулируют в зависимости от концентрации реагента в указанном реакторе. Предпочтительно указанная концентрация реагента представляет собой концентрацию в реакторе мономера, то есть этилена. Однако должно быть ясно, что мембранные насосы регулируют также в зависимости от концентрации других реагентов в реакторе, таких как, например, сомономер или водород. Благодаря применению мембранных насосов 5 изобретение обеспечивает хорошее регулирование потока катализатора. В частности, расход катализатора в реакторы регулируют настраиванием такта и/или частоты диафрагменных насосов. Кроме того, скорость подачи насоса регулируют концентрацией этилена в реакторе. В случае если концентрация этилена в реакторе высока, нужно добавить больше катализатора, и наоборот. Таким путем учитывают изменения скорости полимеризации этилена, и реальная производительность и свойства продукта не колеблются в значительной степени.
В еще одном примере реализации устройство согласно настоящему изобретению снабжено системой распределения сокатализатора для приведения соответствующего количества сокатализатора в контакт с указанной суспензией катализатора перед подачей указанной суспензии катализатора в течение подходящего периода времени в указанный реактор. При использовании металлоценового катализатора предпочтительно использовать в качестве сокатализатора триизобутилалюминий (ТИБА). При использовании катализатора Циглера-Натта предпочтительно использовать в качестве сокатализатора триизобутилалюминий (ТИБА).
Как показано на фиг. 1 или 3, система 11 распределения сокатализатора может включать две емко
- 13 010549 сти для хранения сокатализатора, в которых сокатализатор готовят и хранят. Одна емкость может быть соединена с трубопроводом 4 для подачи в нее сокатализатора.
Отработанный сокатализатор можно направить в разгрузочную емкость, которая предпочтительно снабжена перемешивающим устройством и содержит нефтепродукты для нейтрализации и ликвидации. Разгрузочная емкость снабжена емкостью, нагреваемой, например, с помощью паровой рубашки, где изобутан испаряют и затем направляют на перегонку или на сжигание.
Сокатализаторы обычно поставляют в промышленных металлических бочках. В емкость для хранения системы 11 распределения сокатализатора сокатализатор ТИБА обычно подают в растворе гексана или гептана, однако его также можно подавать и в чистом виде. Сокатализатор ТИБА транспортируют из емкости для хранения по трубопроводу 12 для ввода сокатализатора в трубопровод 4, который соединяет смеситель 3 с реактором 1. Трубопровод 12 пересекает трубопровод 4 ниже диафрагменных насосов 5 и выше реактора 1. В случае, если на трубопроводе 4 дополнительно установлен расходомер 10, подающий сокатализатор трубопровод 12, предпочтительно пересекает трубопровод 4 ниже указанного расходомера 10 и выше реактора 1.
Время контакта катализатора Циглера-Натта/металлоценового катализатора с сокатализатором ТИБА и соотношение между катализатором Циглера-Натта/металлоценовым катализатором и сокатализатором ТИБА оказывает существенное влияние на гранулометрический состав, а также на активность конечного продукта полимеризации. При использовании сокатализатора ТИБА могут быть получены более крупные частицы полиэтилена благодаря более высокой активности. Кроме того, предварительный контакт сокатализатора ТИБА с катализатором улучшает объемную плотность и эффективность осаждения полиэтилена, полученного в реакторе полимеризации. Согласно изобретению подходящее количество сокатализатора ТИБА вводят в трубопроводы 4 ниже диафрагменных насосов 5 перед вводом в реактор 1.
В случае ввода сокатализатора ТИБА в трубопровод 4 точка ввода находится на некотором расстоянии от реактора, что дает некоторое время на предварительный контакт с катализатором перед его подачей в реактор. Чтобы иметь достаточное время предварительного контакта металлоценового катализатора с сокатализатором ТИБА, предпочтительно от 5 с до 1 мин, каждый трубопровод 4 оснащен контактной емкостью 13 предпочтительно ниже точки ввода системы распределения сокатализатора, для увеличения времени контакта указанного сокатализатора с указанной суспензией катализатора в трубопроводах 4. Эти контактные емкости 13 могут быть выполнены с возможностью перемешивания или без нее. В другом предпочтительном примере реализации трубопроводы 4 имеют внутренний диаметр 0,3-2 см и предпочтительно 0,6-1 см, а диаметр контактных емкостей 13 предпочтительно составляет 1-15 см, предпочтительнее 6-9 см.
Кроме того, в различных воплощениях установки по изобретению трубопроводы 4 дополнительно снабжены расходомерами 10 для удобного измерения расхода катализатора в трубопроводах 4. Эти расходомеры 10 предпочтительно представляют собой расходомеры Кориолиса. Устройство 10 может быть установлено между смесителем 3 и мембранными насосами 5 или ниже указанных перекачивающих устройств 5.
Предпочтительно указанные устройства 10 установлены выше трубопровода для ввода сокатализатора 11. Суспензию предпочтительно вводят при контроле соотношения разбавителя - изобутана к катализатору. Соотношение катализатора к разбавителю адекватно контролируют и регулируют регулированием скорости работы насоса 5 и измерением плотности разбавителя - изобутана. Расходомер 10 Кориолиса может измерять расход и плотность суспензии катализатора на выходе из смесителя 3 и опосредованно определяет концентрацию суспендированных твердых веществ. Существует корреляция для оценки концентрации суспендированных твердых веществ на основании плотности суспензии, плотности среды-носителя и плотности твердых частиц.
В другом примере реализации расходомеры 10, предпочтительно расходомеры Кориолиса, могут быть установлены также на трубопроводах 40 между накопительной емкостью 2 и смесителем 3, то есть выше или ниже мембранных насосов 50 на этих трубопроводах 40.
В другом примере реализации суспензию катализатора вводят в реактор с контролируемым расходом. Трубопроводы 4 для транспортировки суспензии катализатора в реактор оснащены одним или более клапанами, предпочтительно поршневыми клапанами 22. Поршневые клапаны 22 способны герметично закрывать отверстия, посредством которых трубопровод 4 соединен с реактором 1. При использовании разных трубопроводов 4 для транспортировки суспензии катализатора в один реактор, только на одном трубопроводе 4 насос активно перекачивает суспензию катализатора в реактор, а насосы на других трубопроводах 4 не действуют, и эти трубопроводы предпочтительно промывают изобутаном.
По соображениям краткости и ясности стандартное вспомогательное оборудование, такое как насосы, дополнительные клапаны и другое технологическое оборудование, не включены в это описание и сопровождающие графические материалы, так как они не играют роли в объяснении данного изобретения. Также не проиллюстрированы дополнительные измерительные и контрольные устройства, которые обычно могут применять в процессе полимеризации.
Из описания настоящего изобретения ясно, что число и размеры различных частей установки по на
- 14 010549 стоящему изобретению связаны с размерами реакторов полимеризации и могут меняться в зависимости от размеров реакторов.
В другом предпочтительном примере реализации при работе в соответствии с настоящим изобретением все линии, емкости, насосы, клапаны и т.д. можно предохранять от забивки посредством промывки или продувки азотом или разбавителем, например изобутаном. Должно быть понятно, что там, где это необходимо, на установке по данному изобретению имеются устройства и линии для промывки и продувки для исключения засорения или блокировки.
Из настоящего описания ясно, что количество и размеры различных частей установки по данному изобретению связаны с размерами реакторов полимеризации и могут изменяться в зависимости от размеров реакторов.
Из описания данного изобретения должно быть понятно, что все указанные значения давления являются предпочтительными значениями давления которые, как правило, могут отклоняться от указанных значений давления приблизительно на ±0,1 МПа (1 бар). Из настоящего описания видно, что все указанные значения давления в емкостях, трубопроводах и т.д. ниже, чем значение давления в реакторе полимеризации.
В другом предпочтительном примере реализации должно быть понятно, что все линии или трубопроводы, применяемые в соответствии с настоящим изобретением, могут быть снабжены расходомерами там, где это необходимо.
Установки согласно данному изобретению можно применять для питания единственного реактора полимеризации. В предпочтительном примере реализации установку по данному изобретению можно применять для питания реактора полимеризации, состоящего из двух заполненных жидкостью петлевых реакторов, представляющих собой первый реактор и второй реактор, соединенные последовательно посредством одного или более осадительных колен первого реактора, присоединенных для выгрузки суспензии из первого реактора в указанный второй реактор. Такие последовательно соединенные реакторы особенно подходят для получения бимодального полиэтилена. Настоящую установку можно применять для обоих реакторов. Количество трубопроводов 4 может быть поделено между первым и вторым реактором. Можно также использовать две или более установки согласно изобретению, например, когда используют два или более разных катализатора. В предпочтительном воплощении установка согласно изобретению может быть использована на однопетлевом реакторе, как показано на фиг. 4, или на двойном петлевом реакторе, как изображено на фиг. 5.
На фиг. 4 представлен однопетлевой реактор 100, состоящий из ряда взаимосвязанных труб 104. Вертикальные секции трубчатых сегментов 104 предпочтительно снабжены нагревательными рубашками 105. Тепло полимеризации можно отвести посредством охлаждающей воды, циркулирующей в этих рубашках реактора. Реагенты вводят в реактор 100 по линии 107. Катализатор, возможно вместе с сокатализатором или активатором, вводят в реактор 100 по трубопроводу 106. Полимеризационная суспензия направленно циркулирует по всему петлевому реактору 100, как показано стрелками 108, с помощью одного или более насосов, таких как аксиальный насос 101. Насос может работать от электрического двигателя 102. Используемый здесь термин «насос» охватывает любое из устройств, создающих давление, повышающих давление в жидкости с помощью, например, поршня или комплекта вращающихся лопастей 103. Реактор 100 снабжен также одним или более осадительными коленами 109, соединенными с трубами 104 реактора 100. Осадительные колена 109 предпочтительно снабжены изолирующими клапанами 110. Эти изолирующие клапаны 110 открыты при нормальных условиях и могут быть закрыты, например, для отключения осадительного колена. Дополнительно осадительные колена могут быть снабжены клапанами для отбора или выгрузки продукта 111. Этот клапан для выгрузки выпускает суспензию полимера, когда он полностью открыт. Суспензия полимера, осевшая в осадительных коленах 109, может быть удалена посредством одной или более линий выхода продукта 113, например, в зону выхода продукта.
На фиг. 5 представлен двойной петлевой реактор 100/116, включающий два однопетлевых реактора 100 и 116, которые соединены последовательно. Оба реактора 100, 116 состоят из ряда взаимосвязанных труб 104. Вертикаль 111 может представлять собой любой тип клапана, который может обеспечить непрерывное или периодическое разделение сегментов труб 104, предпочтительно снабженных нагревательными рубашками 105. Реагенты вводят в реакторы 100 по линии 107. Катализатор, возможно вместе с сокатализатором или активатором, вводят в реактор 100 или 116 посредством трубопровода 106. Полимеризационная суспензия направленно циркулирует через петлевые реакторы 100, 116, как показано стрелками 108, с помощью одного или более насосов, таких как аксиальный насос 101. Насосы может приводить в движение электрический двигатель 102. Насосы могут быть снабжены комплектом вращающихся лопастей 103. Реакторы 100, 116 снабжены также одним или более осадительными коленами 109, соединенными с трубами 104 реакторов 100, 116. Осадительные колена 109 предпочтительно снабжены изолирующим клапаном 110. Дополнительно осадительные колена могут быть снабжены клапанами для отбора или выгрузки продукта 111. Ниже клапана 111 по ходу потока на выходе из осадительного колена 109 реактора 100 установлен трехходовой клапан 114, который позволяет транспортировать суспензию полимера, осевшую в осадительных коленах 109, в другой реактор 116 посредством транспорти
- 15 010549 ровочной линии 112. Транспортировочная линия 112 соединяет трехходовой клапан 114, установленный на выходе осадительного колена 109 одного реактора 100, со входом в другой реактор 116, где предпочтительно установлен поршневой клапан 115. Суспензия полимера, осевшая в осадительных коленах 109 реактора 116, может быть удалена посредством одной или более линий выхода продукта 113, например, в зону получения продукта.
Настоящее изобретение также относится к способам оптимизации подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации, где получают полиэтилен, а предпочтительно бимодальный полиэтилен.
В одном из примеров реализации настоящее изобретение относится к способу регулирования ввода суспензии катализатора в реактор полимеризации 1, где получают полиэтилен, причем указанный катализатор содержит твердый катализатор, предпочтительно металлоценовый, определенный как описано выше, в углеводородном разбавителе, предпочтительно изобутане. Однако ясно, что настоящий способ пригоден также для регулирования ввода суспензии хромового катализатора в реактор полимеризации 1. Данный способ включает последовательные стадии: (а) подачи твердого катализатора и углеводородного разбавителя в одну или более емкости 2 для хранения так, чтобы в указанной емкости 2 была получена суспензия катализатора, (б) транспортировки указанной суспензии катализатора из емкости 2 для хранения в смеситель 3, где указанную суспензию катализатора разбавляют для получения подходящей концентрации для использования в реакции полимеризации, и (в) перекачивания указанной разбавленной суспензии катализатора с контролируемым расходом из смесителя 3 в реактор полимеризации 1 по одному или более трубопроводам 4 с помощью перекачивающих устройств 5, установленных на каждом из указанных трубопроводов 4. Такой способ особенно пригоден для оптимизации подачи металлоценового или хромового катализатора в реактор полимеризации 1.
Согласно предпочтительному примеру реализации, как показано на фиг. 1, способ включает транспортировку суспензии катализатора из емкости 2 для хранения в смеситель 3 при контролируемом расходе посредством контроля за соотношением между разбавителем и катализатором в смесителе 3. Регулирование расхода возможно благодаря системе подачи катализатора для подачи суспензии катализатора из емкости 2 для хранения в смеситель 3, которая включает трубопроводы 6, 7, соединенные с указанной емкостью 2, и дозирующие клапаны 9, предпочтительно шаровые питающие или дозирующие (впрыскивающие) клапаны, установленные на указанных трубопроводах 6, 7. Поток катализатора из емкости 2 для хранения в смеситель 3 регулируют клапанами 9, и он зависит от дозируемого количества (концентрации) катализатора и разбавителя в смесителе 3. Соотношение между разбавителем и катализатором регулируют соответствующим образом. Это возможно при адекватном регулировании подачи катализатора из емкости 2 для хранения с помощью системы подачи катализатора и дозирующих клапанов 9 посредством выпуска подходящего количества изобутанового разбавителя в смеситель 3 по трубопроводам 24. Количество изобутанового разбавителя также можно контролировать, используя концентрацию катализатора, вычисленную из плотности, измеренной измерительным прибором Кориолиса 10.
В другом примере реализации, как показано на фиг. 3, настоящее изобретение относится к способу оптимизации подачи катализатора в реактор полимеризации 1, включающему стадии: (а) транспортировки концентрированной суспензии катализатора из емкости 2 в буферную емкость 3, причем указанная концентрированная суспензия катализатора содержит твердые частицы катализатора, суспендированные в нефтепродуктах, (б) катализатор разбавляют во время транспортировки из накопительной емкости в смеситель, где разбавленный катализатор содержат и возможно дополнительно разбавляют.
В другом воплощении способы согласно данному изобретению включают регулирование скорости потока суспензии катализатора в реактор 1 путем определения концентрации реагента в указанном реакторе 1. Предпочтительно указанной концентрацией реагента является концентрация мономера, то есть этилена, в реакторе. Однако должно быть ясно, что определение других реагентов, таких как, например, концентрация сомономера или разбавителя в реакторе, также входит в объем настоящего изобретения. На практике этот механизм достигается за счет обеспечения каждого трубопровода для транспортировки и подачи суспензии катализатора из буферной емкости в реактор мембранным насосом, который может регулировать расход катализатора в зависимости от концентрации реагента в указанном реакторе.
В некоторых случаях может быть необходимым или может иметь преимущество приведение катализатора в контакт с сокатализатором, как указано выше. Поэтому настоящее изобретение предусматривает также способ, включающий стадию приведения сокатализатора в контакт с указанной суспензией катализатора перед ее подачей в указанный реактор. Данный способ обеспечивает лучший контакт и образование смеси сокатализатор-катализатор, чем в случае, когда сокатализатор прямо подают в реактор. Подача соответствующей смеси сокатализатор-катализатор в реактор обеспечивает более контролируемый и более равномерный уровень реакционной способности полимеризации в реакторе. Кроме того, предварительный контакт катализатора с сокатализатором положительно влияет на гранулометрический состав конечного продукта полимеризации и улучшает объемную плотность и эффективность осаждения продукта полимеризации, полученного в реакторе полимеризации. Такой способ также позволяет более точно контролировать при вводе соотношение катализатор/сокатализатор.
В предпочтительном воплощении способы включают приведение сокатализатора, предпочтительно сокатализатора, как он определен выше, в контакт с указанной разбавленной суспензией катализатора,
- 16 010549 находящейся в трубопроводах 4. Система распределения сокатализатора 12 предпочтительно включает по меньшей мере одну накопительную емкость для хранения и трубопровод 11, пересекающий трубопровод 4, как показано на фиг. 1 и 3. В другом предпочтительном примере реализации способы также включают увеличение времени контакта и предварительного контакта указанного сокатализатора с указанной суспензией катализатора в трубопроводах 4 локальным увеличением объема указанных трубопроводов 4. Предварительный контакт катализатора с сокатализатором положительно влияет на гранулометрический состав конечного продукта полимеризации и улучшает объемную плотность и эффективность осаждения продукта полимеризации, полученного в реакторе полимеризации. В процессе активации, если слишком много сокатализатора контактирует с частицей катализатора, каталитическая активность не только снижается, но в результате можно получить фактический ущерб. Способы по настоящему изобретению также имеет преимущество в том, что дают возможность более точно регулировать соотношение катализатор/сокатализатор при вводе. За счет локального увеличения объема трубопроводов достигают лучшего предварительного контакта сокатализатора с катализатором. Локального увеличения объема достигают оснащением каждого трубопровода 4 контактной емкостью 13. Указанные емкости 13 имеют диаметр значительно больший, чем диаметр трубопроводов 4.
В другом предпочтительном воплощении настоящее изобретение предусматривает способы непрерывной подачи суспензии катализатора из буферной емкости 3 в реактор 1 по трубопроводам 4 с подходящим расходом. Настоящее изобретение предусматривает способы, которые дают возможность непрерывно подавать катализатор в реактор, не прерывая поток катализатора. По такому механизму обеспечивают непрерывную подачу суспензии катализатора в реактор полимеризации без существенных пульсаций, что повышает эффективность реакции полимеризации в реакторе.
В еще одном предпочтительном воплощении изобретение относится к способам, при которых расход катализатора в реактор точно измеряют путем измерения расхода жидкости с использованием расходомера, предпочтительно расходомера Кориолиса.
Настоящее изобретение также относится к применению установки по настоящему изобретению для приготовления и оптимизации подачи катализатора Циглера-Натта в реактор полимеризации, где получают полиэтилен и предпочтительно бимодальный полиэтилен.
Настоящее изобретение также относится к применению установки согласно настоящему изобретению для приготовления и оптимизации подачи металлоценового катализатора в реактор полимеризации, где получают полиэтилен, предпочтительно бимодальный полиэтилен.
Настоящее изобретение также относится к применению установки согласно настоящему изобретению для приготовления и оптимизации подачи хромового катализатора в реактор полимеризации, где получают полиэтилен, предпочтительно бимодальный полиэтилен.
Несмотря на то, что данное изобретение описано с позиции предпочтительного в настоящее время воплощения, специалисту в данной области могут быть доступны обоснованные варианты и модификации, и такие варианты входят в объем описанного изобретения и прилагаемой формулы изобретения. Примеры
Настоящее изобретение проиллюстрировано следующими примерами производства в промышленном масштабе в двойном петлевом реакторе. Для сравнительного примера использовали традиционную систему подачи катализатора и контроля. Использование настоящего изобретения обеспечивает работу реактора полимеризации при более высокой плотности суспензии с меньшими колебаниями, чем при обычном контроле подачи катализатора. Более низкие стандартные отклонения указывают на то, что настоящее изобретение позволяет улучшить контроль над процессом полимеризации и, следовательно, повысить стабильность продукта.
Таблица
Пример Сравнительный пример
Плотность суспензии в реакторе кг/м3 547 ±3 531 ±6
Поток этилена кг/час 3461±23 3855116
Концентрация этилена в реакторе масс. % 6,3 1 0,1 6,6 10,3
Поток суспензии катализатора кг/час 70,6 1 1,9 91,012,8
Концентрация суспензии катализатора масс. % 0,3510,01 0,46 10,05
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims (26)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Установка для приготовления и подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации, где получают полиэтилен, включающая одну или более емкости (2) для хранения, для содержания концентрированной суспензии катализатора, состоящей из твердых частиц катализатора, суспендированных в углеводородном разбавителе или в
    - 17 010549 нефтепродукте, смеситель (3) для содержания в нем разбавленной суспензии катализатора подходящей концентрации для использования в реакции полимеризации, соединенный с указанными емкостями (2) для хранения одним или более трубопроводами для транспортировки указанной суспензии катализатора из указанных емкостей (2) для хранения в указанный смеситель (3) и снабженный одним или более трубопроводами для транспортировки разбавленной суспензии катализатора из указанного смесителя (3) в указанный реактор (1), и один или более трубопроводов (4), соединяющих указанный смеситель (3) с реактором полимеризации, для транспортировки указанной разбавленной суспензии катализатора из указанного смесителя (3) в указанный реактор (1), причем каждый трубопровод снабжен мембранным насосом (5) для перекачивания указанной суспензии в указанный реактор (1), выполненным с возможностью регулировки расхода суспензии в зависимости от концентрации реагента в указанном реакторе (1).
  2. 2. Установка по п.1, где один или более трубопроводов для транспортировки суспензии катализатора из указанных емкостей (2) для хранения в указанный смеситель (3) включают средства для ввода разбавителя.
  3. 3. Установка по п.1 или 2, где указанные один или более трубопроводов для транспортировки суспензии катализатора из указанных емкостей (2) для хранения в указанный смеситель (3) включают первый трубопровод (6) для транспортировки указанной суспензии катализатора из первой емкости (2) для хранения в смеситель (3), который является взаимозаменяемым со вторым трубопроводом (7) для транспортировки указанной суспензии катализатора из второй емкости (2) для хранения в смеситель (3) по линиям (8), соединяющим указанное первое средство (6) с указанным вторым средством (7).
  4. 4. Установка по любому из пп.1-3, где каждый из указанных трубопроводов (6, 7) для транспортировки указанной суспензии катализатора из емкости (2) для хранения в смеситель (3) снабжен дозирующим клапаном (9), установленным по ходу потока после соединительных линий (8).
  5. 5. Установка по п.1 или 2, где каждый из указанных одного или более трубопроводов для транспортировки суспензии катализатора из указанных емкостей (2) для хранения в указанный смеситель (3) включает насос (50).
  6. 6. Установка по п.5, где указанный насос (50), установленный на каждом трубопроводе для транспортировки концентрированной суспензии катализатора из указанной емкости (2) в буферную емкость (3), включает насос с перемещающимися полостями.
  7. 7. Установка по любому из пп.1-6, дополнительно включающая расходомер (10) для измерения расхода катализатора, установленный на указанном трубопроводе (4) для транспортировки разбавленной суспензии катализатора из указанного смесителя (3) в указанный реактор (1).
  8. 8. Установка по любому из пп.1-2 и 5-7, дополнительно включающая расходомер (10) для измерения расхода катализатора, установленный на указанном трубопроводе для транспортировки разбавленной суспензии катализатора из емкостей (2) для хранения в указанный смеситель (3).
  9. 9. Установка по любому из пп.1-8, дополнительно включающая систему подачи сокатализатора для приведения соответствующего количества сокатализатора в контакт с суспензией катализатора перед вводом указанной суспензии катализатора в указанный реактор, причем указанная система включает емкость (11) для хранения сокатализатора и соединенный с ней трубопровод (12) для транспортировки указанного сокатализатора.
  10. 10. Установка по любому из пп.1-9, где указанный трубопровод (4) снабжен контактной емкостью (13) для увеличения времени контакта указанного сокатализатора с указанной суспензией катализатора в указанном трубопроводе (4).
  11. 11. Установка по любому из пп.1-10, где указанный реактор полимеризации (1) пригоден для получения полиэтилена, предпочтительно для получения бимодального полиэтилена.
  12. 12. Установка по любому из пп.1-4, 7 и 9-11, где указанный катализатор представляет собой металлоценовый катализатор, предпочтительно нанесенный на носитель.
  13. 13. Установка по любому из пп.1-2 и 5-11, где указанный катализатор представляет собой катализатор Циглера-Натта, имеющий общую формулу МХп, где М представляет собой соединение переходного металла, выбранного из группы ГУ-УГГ, X представляет собой галоген и п представляет собой валентность металла.
  14. 14. Установка по любому из пп.1-13, где указанный сокатализатор представляет собой алюмоорганическое соединение, возможно галогенированное, имеющее общую формулу А1Я3 или А1К2У, где Я представляет собой алкил, имеющий от 1 до 16 атомов углерода, причем Я могут быть одинаковыми или различными и Υ представляет собой водород или галоген.
  15. 15. Способ оптимизации подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации (1), где получают полиэтилен, включающий стадии обеспечения наличия концентрированной суспензии катализатора, состоящей из твердых частиц катализатора, суспендированных в углеводородном разбавителе или в нефтепродукте в одной или более емкостях для хранения, разбавления указанной концентрированной суспензии катализатора для получения подходящей
    - 18 010549 концентрации для использования в реакции полимеризации, причем указанную суспензию катализатора разбавляют во время транспортировки из указанной емкости для хранения в смеситель, где содержат указанную разбавленную суспензию катализатора, возможно, дополнительного разбавления указанной разбавленной суспензии катализатора в указанной емкости для хранения и перекачивания указанной разбавленной суспензии катализатора при контролируемом расходе из указанного смесителя (3) в указанный реактор полимеризации (1) по одному или более трубопроводам (4) с помощью мембранного насоса (5), расположенного на каждом из указанных трубопроводов (4).
  16. 16. Способ по п.15, в котором полиэтилен, получаемый в реакторе, является бимодальным.
  17. 17. Способ по п.15 или 16, где указанную суспензию катализатора разбавляют углеводородным разбавителем до концентрации, составляющей от 0,1 до 10 мас.%.
  18. 18. Способ по любому из пп.15-17, включающий транспортировку указанной суспензии катализатора из указанной емкости (2) для хранения в указанный смеситель (3) контролируемым потоком путем регулирования соотношения между разбавителем и катализатором в смесителе (3).
  19. 19. Способ по любому из пп.15-18, дополнительно включающий приведение в контакт с суспензией катализатора подходящего количества сокатализатора перед вводом указанной суспензии катализатора в указанный реактор.
  20. 20. Способ по п.19, включающий приведение сокатализатора в контакт с указанной суспензией катализатора, находящейся в трубопроводе (4).
  21. 21. Способ по п.19 или 20, включающий увеличение времени контакта указанного сокатализатора с указанной суспензией катализатора в трубопроводе (4) путем локального увеличения объема указанного трубопровода (4).
  22. 22. Способ по любому из пп.15-21, включающий регулирование расхода указанной суспензии катализатора из смесителя (3) в реактор полимеризации (1) путем определения концентрации реагента, предпочтительно этилена, в указанном реакторе (1).
  23. 23. Способ по любому из пп.15-22, включающий непрерывную подачу указанной суспензии катализатора из указанного смесителя (3) в указанный реактор (1) по трубопроводам при соответствующем расходе.
  24. 24. Способ по любому из пп.15-23, где указанный катализатор является металлоценовым катализатором, предпочтительно нанесенным на носитель.
  25. 25. Способ по любому из пп.15-23, где указанный катализатор является катализатором ЦиглераНатта, имеющим общую формулу МХП, где М представляет собой соединение переходного металла, выбранного из группы ГУ-УГГ, X представляет собой галоген и η представляет собой валентность металла.
  26. 26. Способ по любому из пп.15-25, где указанный сокатализатор представляет собой алюмоорганическое соединение, возможно галогенированное, имеющее общую формулу А1К3 или Α1Κ2Υ, где К представляет собой алкил, имеющий от 1 до 16 атомов углерода, причем К могут быть одинаковыми или различными, и Υ представляет собой водород или галоген.
EA200601489A 2004-02-13 2005-02-14 Способ и установка для приготовления и подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации EA010549B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04100570A EP1563902A1 (en) 2004-02-13 2004-02-13 Method and apparatus for preparing and supplying catalyst slurry to a polymerization reactor.
EP04100597 2004-02-13
PCT/EP2005/050625 WO2005077522A1 (en) 2004-02-13 2005-02-14 Method and apparatus for preparing and supplying catalyst slurry to a polymerisation reactor.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200601489A1 EA200601489A1 (ru) 2007-02-27
EA010549B1 true EA010549B1 (ru) 2008-10-30

Family

ID=34863115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200601489A EA010549B1 (ru) 2004-02-13 2005-02-14 Способ и установка для приготовления и подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7906597B2 (ru)
EP (1) EP1660231B1 (ru)
JP (2) JP5074771B2 (ru)
KR (1) KR101081670B1 (ru)
AT (1) ATE359864T1 (ru)
DE (1) DE602005000922T2 (ru)
DK (1) DK1660231T3 (ru)
EA (1) EA010549B1 (ru)
ES (1) ES2285686T3 (ru)
PT (1) PT1660231E (ru)
WO (1) WO2005077522A1 (ru)

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8492489B2 (en) * 2004-02-13 2013-07-23 Total Petrochemicals Research Feluy Double loop technology
EP1832338A1 (en) * 2006-03-07 2007-09-12 Total Petrochemicals Research Feluy Method and system for determining catalyst activity
PT1999161E (pt) * 2006-03-30 2013-05-06 Total Res & Technology Feluy Processo de polimerização de uma suspensão espessa de etileno na presença de uma pequena quantidade de agente sequestrante
US20080087336A1 (en) * 2006-10-11 2008-04-17 Canon Kabushiki Kaisha Fluid-processing apparatus and fluid-processing system
WO2008095807A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-14 Basell Poliolefine Italia S.R.L. Apparatus for the liquid-phase polymerization of olefins
WO2010057925A1 (en) * 2008-11-18 2010-05-27 Total Petrochemicals Research Feluy Method for optimising the supply of catalyst slurry to a polymerization reactor
TWI433855B (zh) * 2008-06-04 2014-04-11 Univation Tech Llc 漿液觸媒流分流器及其使用方法
EP2319616A1 (en) 2009-11-09 2011-05-11 Ineos Usa Llc Particulate flow control process
WO2011073366A1 (en) 2009-12-18 2011-06-23 Total Petrochemicals Research Feluy Method for monitoring the level of an ethylene polymerization catalyst slurry
CN102762607B (zh) * 2009-12-18 2015-02-04 道达尔研究技术弗吕公司 用于生产催化剂淤浆共混物的方法
WO2011073369A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 Total Petrochemicals Research Feluy Method for replacing incompatible ethylene polymerization catalysts
CN102762608B (zh) * 2009-12-18 2014-08-20 道达尔研究技术弗吕公司 用于中和聚合催化剂的方法
EP2387590B2 (en) † 2009-12-18 2019-12-25 Total Research & Technology Feluy Method for replacing compatible ethylene polymerization catalysts
EP2383298A1 (en) † 2010-04-30 2011-11-02 Ineos Europe Limited Polymerization process
EP2386352A1 (en) 2010-05-12 2011-11-16 Ineos Europe Limited Reactor
DE102010056133B4 (de) 2010-05-22 2023-02-16 Audi Ag Verfahren zur Herstellung von Elektrodenmaterial mit ein oder mehreren Katalysatorschichten oder funktionellen Schichten für eine PEM-Brennstoffzelle
HUE031519T2 (en) * 2010-07-30 2017-07-28 Total Res & Technology Feluy Use of catalyst slurry preparation system
EP2598543B1 (en) 2010-07-30 2014-08-20 Total Research & Technology Feluy Pressure control of the catalyst mixing vessel
EP2477733B1 (en) * 2010-07-30 2014-07-16 Total Research & Technology Feluy Process for supplying catalyst to a polymerization reactor
CA2740755C (en) * 2011-05-25 2019-01-15 Nova Chemicals Corporation Chromium catalysts for olefin polymerization
CA2749835C (en) 2011-08-23 2018-08-21 Nova Chemicals Corporation Feeding highly active phosphinimine catalysts to a gas phase reactor
CN103998474B (zh) * 2011-12-28 2016-07-06 英尼奥斯欧洲股份公司 聚合方法
US8821800B2 (en) * 2012-10-18 2014-09-02 Chevron Phillips Chemical Company Lp System and method for catalyst preparation
JP6022976B2 (ja) * 2013-03-14 2016-11-09 日本ポリエチレン株式会社 オレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法
JP5981865B2 (ja) * 2013-03-14 2016-08-31 日本ポリエチレン株式会社 オレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法
KR101523568B1 (ko) 2013-05-16 2015-05-28 대림산업 주식회사 반응성 폴리부텐 및 비반응성 폴리부텐의 선택적 제조장치 및 방법
JP2016526091A (ja) * 2013-06-05 2016-09-01 テリム インダストリアル カンパニー リミテッド 多様な分子量を有するポリブテンの製造装置および方法
US10464071B2 (en) 2013-09-18 2019-11-05 Schlumberger Technology Corporation System and method for preparing a treatment fluid
US9295964B2 (en) * 2013-09-19 2016-03-29 Chevron Phillips Chemical Company, Lp Pressure relief for multiple polyolefin polymerization reactors
CN104043315B (zh) * 2014-05-23 2016-06-01 四川天采科技有限责任公司 一种从高低压炼厂干气中回收氢气、乙烯的方法
AR102845A1 (es) * 2015-03-18 2017-03-29 Schlumberger Technology Bv Sistema y método para preparar un fluido de tratamiento
WO2017151694A1 (en) 2016-03-01 2017-09-08 Schlumberger Technology Corporation Well treatment methods
WO2018193031A1 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 Ashe Morris Ltd Method and apparatus for handling slurries in flow systems
US10697889B2 (en) 2017-07-21 2020-06-30 Chevron Phillips Chemical Company Lp Methods for determining transition metal compound concentrations in multicomponent liquid systems
US10030086B1 (en) 2017-07-21 2018-07-24 Chevron Phillips Chemical Company Lp Methods for determining transition metal compound concentrations in multicomponent liquid systems
US10679734B2 (en) 2018-03-29 2020-06-09 Chevron Phillips Chemical Company Lp Methods for determining transition metal compound concentrations in multicomponent liquid systems
US10507445B2 (en) 2018-03-29 2019-12-17 Chevron Phillips Chemical Company Lp Methods for determining transition metal compound concentrations in multicomponent liquid systems
CN108379881B (zh) * 2018-05-04 2023-10-03 常州合全药业有限公司 一种脱氧连续加料装置及加料方法
JP6437153B1 (ja) * 2018-06-26 2018-12-12 住友化学株式会社 スラリーの移送方法、ポリオレフィンの製造方法、およびその利用
US11618791B2 (en) * 2019-11-26 2023-04-04 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Systems and methods for producing a supported catalyst
US11833479B2 (en) * 2020-03-26 2023-12-05 Chevron Phillips Chemical Company Lp Catalyst slurry mixing process and system
CN111890146B (zh) * 2020-07-16 2022-02-11 徐州徐工液压件有限公司 用于无心磨床的磨削液自动循环和物化沉淀压滤净化装置
US11512150B2 (en) 2020-11-17 2022-11-29 Ineos Usa Llc Polymerization process
US20240001317A1 (en) * 2020-11-27 2024-01-04 Borealis Ag Catalyst Feed System
CN112387238A (zh) * 2020-12-11 2021-02-23 新乡贝诺电子信息技术有限公司 一种可快速清理输料管的化学品制作用反应装置
US20240066514A1 (en) 2021-03-05 2024-02-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Processes for making and using slurry catalyst mixtures
KR20220141477A (ko) * 2021-04-13 2022-10-20 한화솔루션 주식회사 슬러리 용액의 촉매 농도 측정 방법 및 이를 이용한 수첨 석유 수지의 연속적 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2917465A (en) * 1956-04-27 1959-12-15 Phillips Petroleum Co Polymerization catalyst feed control
US3726845A (en) * 1971-03-22 1973-04-10 Exxon Research Engineering Co Supplying catalyst to a reaction zone
US4619901A (en) * 1985-02-21 1986-10-28 Phillips Petroleum Company Control of polymerization reaction
US5098667A (en) * 1989-05-05 1992-03-24 Phillips Petroleum Company Particulate flow control

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5879533A (ja) * 1981-11-05 1983-05-13 Mitsui Petrochem Ind Ltd 触媒の供給方法
US5098677A (en) 1991-04-05 1992-03-24 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Actinide metal processing
US5644007A (en) * 1996-04-26 1997-07-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Continuous process for the production of poly(1-alkenes)
US6399722B1 (en) * 1999-12-01 2002-06-04 Univation Technologies, Llc Solution feed of multiple catalysts
JP2001220405A (ja) * 2000-02-09 2001-08-14 Chisso Corp プロピレン／オレフィンランダム共重合体およびその製造方法
US6916892B2 (en) * 2001-12-03 2005-07-12 Fina Technology, Inc. Method for transitioning between Ziegler-Natta and metallocene catalysts in a bulk loop reactor for the production of polypropylene
JP2004011514A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Sumitomo Electric Ind Ltd マイクロポンプ、その製造方法および使用方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2917465A (en) * 1956-04-27 1959-12-15 Phillips Petroleum Co Polymerization catalyst feed control
US3726845A (en) * 1971-03-22 1973-04-10 Exxon Research Engineering Co Supplying catalyst to a reaction zone
US4619901A (en) * 1985-02-21 1986-10-28 Phillips Petroleum Company Control of polymerization reaction
US5098667A (en) * 1989-05-05 1992-03-24 Phillips Petroleum Company Particulate flow control

Also Published As

Publication number Publication date
ES2285686T3 (es) 2007-11-16
JP2012001739A (ja) 2012-01-05
JP2007525577A (ja) 2007-09-06
PT1660231E (pt) 2007-06-12
KR101081670B1 (ko) 2011-11-09
JP5074771B2 (ja) 2012-11-14
WO2005077522A1 (en) 2005-08-25
DE602005000922T2 (de) 2008-01-17
EP1660231B1 (en) 2007-04-18
EA200601489A1 (ru) 2007-02-27
DK1660231T3 (da) 2007-08-13
US20080039596A1 (en) 2008-02-14
US7906597B2 (en) 2011-03-15
ATE359864T1 (de) 2007-05-15
KR20060126591A (ko) 2006-12-07
EP1660231A1 (en) 2006-05-31
DE602005000922D1 (de) 2007-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA010549B1 (ru) Способ и установка для приготовления и подачи суспензии катализатора в реактор полимеризации
JP4880482B2 (ja) 重合反応装置への触媒スラリーの供給を最適化する方法および装置
EA028150B1 (ru) Способ замены несовместимых катализаторов полимеризации этилена
JP5406533B2 (ja) 触媒活性の決定方法およびシステム
EP3606656B1 (en) Polymerization catalyst delivery
EA022223B1 (ru) Способ замещения совместимых катализаторов полимеризации этилена
CN102762607B (zh) 用于生产催化剂淤浆共混物的方法
KR20080110778A (ko) 중합 루프 반응기에서 에틸렌 및 하나 이상의 선택적인 공단량체(들)의 중합을 향상시키는 공정
EP1563902A1 (en) Method and apparatus for preparing and supplying catalyst slurry to a polymerization reactor.
EP2598543B1 (en) Pressure control of the catalyst mixing vessel
KR20130069746A (ko) 촉매 슬러리 계량 방법
EA023506B1 (ru) Способ полимеризации этиленовых мономеров
JP2023550837A (ja) 触媒供給システム

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU