EA026846B1

EA026846B1 - Гибкая реакторная установка для полимеризации олефинов

Info

Publication number: EA026846B1
Application number: EA201391104A
Authority: EA
Inventors: Эрик Эрикссон; Микиэль Бергстра; Клаус Нюфорс; Гюнтер Вайккерт
Original assignee: Бореалис Аг
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2017-05-31
Also published as: JP2014506949A; US20140080991A1; HUE052511T2; BR112013019639B1; ES2817776T3; US9192905B2; CA2825532A1; CA2825532C; PT2495038T; MY175205A; EP2495038A1; AU2012222590B2; BR112013019639A2; EP2495038B1; AU2012222590A1; CN103391810A; EA201391104A1; CN103391810B; KR101539518B1; JP5768146B2

Abstract

Изобретение относится к реакторной установке для получения полимеров, включающей реактор с псевдоожиженным слоем (1), включающий нижнюю зону (5), среднюю зону (6) и верхнюю зону (7), впускное отверстие (8) для псевдоожижающего газа, расположенное в нижней зоне (5), выпускное отверстие (9) для псевдоожижающего газа, расположенное в верхней зоне (7), выпускное отверстие (9) для псевдоожижающего газа соединено с реактором с псевдоожиженным слоем (1) через впускное отверстие (8); эквивалентный диаметр поперечного сечения нижней зоны (5) монотонно увеличивается по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем, средняя зона (6) имеет, по существу, постоянный эквивалентный диаметр поперечного сечения по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем; эквивалентный диаметр поперечного сечения верхней зоны (7) монотонно уменьшается по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем; где отношение высоты реактора с псевдоожиженным слоем и эквивалентного диаметра поперечного сечения средней зоны реактора с псевдоожиженным слоем составляет от 2 до 10 и где имеется свободный проход в направлении потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем из нижней зоны (5) в верхнюю зону (7).

Description

Изобретение относится к реакторной установке с псевдоожиженным слоем для полимеризации мономера(ов) олефинов и многореакторным установкам, включающим по меньшей мере один реактор с псевдоожиженным слоем.

Предшествующий уровень техники

Газофазные реакторы обычно применяют для полимеризации олефинов, таких как этилен и пропилен, так как они обеспечивают относительно высокую гибкость в конструировании полимеров и применение различных каталитических систем. Обычным вариантом газофазного реактора является реактор с псевдоожиженным слоем. При получении полиолефинов олефины полимеризуют в присутствии катализатора полимеризации в восходящем газовом потоке. Псевдоожижающий газ удаляют из верхней части реактора, охлаждают в охладителе, как правило, представляющем собой теплообменник, повторно подвергают воздействию давления и подают обратно в нижнюю часть реактора. Как правило, реактор содержит псевдоожиженный слой, включающий растущие полимерные частицы, содержащие активный катализатор, расположенный над распределительной пластиной, разделяющей нижнюю и среднюю зоны реактора. Скорость псевдоожижающего газа регулируют таким образом, чтобы поддерживаеть квазистационарное состояние, т.е. слой сохраняют в псевдоожиженных условиях. В данном квазистационарном состоянии потоки газа и частиц обладают высокой динамикой. Необходимая скорость газа зависит от характеристик частиц и является хорошо предсказуемой в пределах определенной шкалы измерений. Необходимо обращать внимание на то, чтобы поток газа не уносил слишком много полимерного материала из реактора. Это обычно осуществляют с помощью так называемой зоны разъединения. Данная часть верхней зоны реактора отличается увеличением диаметра, что снижает скорость газа. Таким образом частицы, которые переносятся из слоя реактора псевдоожиженным газом, по большей части возвращаются обратно в слой. Еще одной фундаментальной проблемой, относящейся к реакторам с псевдоожиженным слоем, являются ограничения охлаждающей способности и унос по причине образования очень больших пузырей. Следует отметить, что присутствие пузырей как таковых является желательным, так как таким образом усиливается смешивание. Однако размер пузырей должен быть намного меньше диаметра реактора. Увеличение уровня слоя в обычных реакторах с псевдоожиженным слоем для увеличения пространственно-временного выхода ведет к увеличению размера пузырей и нежелательному уносу материала из реактора. В обычных реакторах отсутствуют устройства для разбивания пузырей.

Предложены различные модифицированные конструкции газофазных реакторов. Например, в А01/87989 предложили реактор с псевдоожиженным слоем без распределительной пластины и с асимметричной подачей компонентов реакции в реакционную камеру.

М. 01а/аг сообщил о реакторе с фонтанирующим слоем в СЬет. Епд. ТееЬиоЬ, 26 (2003), 8, с. 845852. В данном реакторе струю жидкости вводят в цилиндрический или конический сосуд, содержащий твердое вещество. При надлежащих условиях струя проходит сквозь частицы вверх через выпускное отверстие. Рециркуляция происходит во внешней фазе вблизи выпускногого отверстия.

Также известны двойные реакторные установки. №0 97/04015 раскрывает два спаренных вертикальных цилиндрических реактора, первый реактор работает в условиях быстрого псевдоожижения. Первый реактор, имеющий нижнюю зону в форме усеченного конуса и полусферическую верхнюю зону, соединен со вторым реактором, представляющим собой реактор с неподвижным слоем катализатора. Процесс в условиях быстрого псевдоожижения происходит в реакторе, имеющем отношение длина/эквивалентный диаметр поперечного сечения около 5 или более.

\νθ-Λ-01/79306 раскрывает газофазную реакторную установку, включающую реактор, имеющий в составе газораспределительную решетку, соединенную с циклонным сепаратором твердых частиц и газообразного материала. Отделенные твердые частицы рециркулируют обратно в реактор.

№0-А-2009/080660 сообщает о применении газофазной реакторной установки, как описано в №0А-97/04015, включающей два соединенных реактора и разделительное устройство. Первым реактором является так называемый подъемный стояк, а вторым реактором является так называемый опускной стояк. Первый реактор работает в условиях быстрого псевдоожижения.

Однако реакторы с псевдоожиженным слоем и двойные реакторные установки, включающие реактор с псевдоожиженным слоем, описанные в предшествующем уровне техники, имеют ряд недостатков.

Первая проблема связана с закупоркой нижней стороны распределительных пластин из-за увеличения частиц, уносимых с циркулирующим газом. Данный эффект снижает эксплуатационную стабильность, а также стабильность качества полимера. Данная проблема может быть частично преодолена более низкой скоростью псевдоожижающего газа. Однако сравнительно низкая скорость псевдоожижающего газа ограничивает производительность и может привести к образованию пластов, кусков и комков при получении полиолефинов. Данный конфликт целей обычно разрешается путем включения зоны разделения. Однако, зоны разделения вновь ограничивают производительность газофазного реактора фиксированного размера, так как существует необходимость в дополнительном верхнем пространстве над верхним уровнем псевдоожиженного слоя в процессе эксплуатации. В промышленных масштабах высота зоны разделения часто составляет более 40% общего объема реактора, и таким образом требует конструирования слишком больших реакторов.

Вторая проблема связана с образованием пузырей. Обычные реакторы с псевдоожиженным слоем

- 1 026846 обычно работают в режиме кипения. Часть псевдоожижающего газа проходит через слой в форме эмульсии, где газ и твердые частицы контактируют друг с другом. Оставшаяся часть псевдоожижающего газа проходит через слой в форме пузырей. Скорость газа в пузырях выше, чем скорость газа в эмульсионной фазе. Кроме того, массо- и теплообмен между фазой эмульсии и пузырями ограничен, особенно для больших пузырей, имеющих высокое отношение объема к площади поверхности. Несмотря на то, что пузыри положительно влияют на перемешивание мелкодисперсных частиц, образование слишком больших пузырей является нежелательным, поскольку газ, проходящий через слой в форме пузырей, не способствует отводу тепла от слоя, также как и газ в эмульсионной фазе и объеме, занятом пузырями, не принимает участия в реакции полимеризации.

Еще одна проблема связана с ликвидацией пластов, кусков и комков. Полного отсутствия пластов, кусков и комков довольно трудно достичь в стандартных реакторах. Обычно пласты, куски и комки удаляют над распределительной пластиной с помощью дополнительных выпускных отверстий и приемников, которые могут забиваться, и в любом случае не позволяют полностью удалить пласты, куски и комки.

Таким образом, все еще существует необходимость улучшения конструкции реактора. Настоящее изобретение направлено на преодоление недостатков конструкций реакторов, известных в данной области техники и, в частности, имеет своей целью предотвратить сегрегацию частиц при высокой скорости производства. Настоящее изобретение также направлено на устранение низкопродуктивных зон реактора. Кроме того, настоящее изобретение относится к получению реактора, обеспечивающего высокую функциональную стабильность, и в то же время получение полимера, имеющего высокое качество. Еще в одном аспекте, настоящее изобретение направлено на реакторную установку, сводящую к минимуму образование пластов, кусков и комков.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение основано на обнаружении того, что данные проблемы могут быть преодолены с помощью реактора с псевдоожиженным слоем, имеющим увеличивающуюся площадь поперечного сечения в нижней зоне и не имеющим газораспределительную решетку.

Настоящее изобретение, таким образом, обеспечивает реакторную установку для получения полимеров, включающую реактор с псевдоожиженным слоем (1), включающий нижнюю зону (5), среднюю зону (6) и верхнюю зону (7), впускное отверстие (8) для псевдоожижающего газа, расположенное в нижней зоне (5), выпускное отверстие (9) для псевдоожижающего газа, расположенное в верхней зоне (7);

выпускное отверстие (9) для псевдоожижающего газа, соединенное с реактором с псевдоожиженным слоем (1) через впускное отверстие (8);

эквивалентный диаметр поперечного сечения нижней зоны (5), монотонно увеличивающийся относительно направления потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем;

среднюю зону (6), имеющую, по существу, постоянный эквивалентный диаметр поперечного сечения относительно направления потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем;

где отношение высоты реактора с псевдоожиженным слоем к эквивалентному диаметру поперечного сечения средней зоны реактора с псевдоожиженным слоем составляет от 2 до 10;

где существует беспрепятственный проход в направлении потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем из нижней зоны (5) в верхнюю зону (6).

Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает двойную реакторную установку, включающую реакторную установку, как описано выше, дополнительно включающую реактор с подвижным слоем (15), имеющий нижнюю секцию (16), верхнюю секцию (17), впускное отверстие (18) для газа, впускное отверстие (19) для твердых частиц и выпускное отверстие (20) для газа, расположенное в верхней секции (18), выпускное отверстие (21) для отвода твердых частиц от реактора с подвижным слоем; выпускное отверстие (21) реактора с подвижным слоем соединено с впускным отверстием (23) реактора с псевдоожиженным слоем (1) с дополнительным устройством для подачи твердых веществ (22), расположенным между ними;

устройство для разделения газа/твердых частиц, соединенное с реактором с подвижным слоем (15) через впускное отверстие.

В еще одном аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ получения полимеров в присутствии катализатора полимеризации в реакторной установке, включающей реактор с псевдоожиженным слоем, описанной здесь, способ, включающий подачу газовой смеси, включающую по меньшей мере один мономер, в нижнюю зону указанного реактора с псевдоожиженным слоем;

отведение объединенного потока газа, опционально содержащего твердые частицы, из верхней зоны указанного реактора с псевдоожиженным слоем, таким образом, чтобы создать восходящий поток газа внутри указанного реактора с псевдоожиженным слоем;

подачу катализатора полимеризации в указанный реактор с псевдоожиженным слоем; полимеризацию указанного по меньшей мере одного мономера в присутствии указанного катализатора полимеризации;

- 2 026846 таким образом, поверхностная скорость газа внутри среднего конуса указанного реактора с псевдоожиженным слоем ниже конечной скорости большинства частиц полимера, содержащихся в псевдоожиженном слое.

Настоящее изобретение дополнительно относится к способу получения полимеров в присутствии катализатора полимеризации в реакторе с псевдоожиженным слоем, включающем нижнюю зону, среднюю зону и верхнюю зону, нижняя зона, средняя зона и верхняя зона, образуют беспрепятственный проход, способ, включающий следующие стадии:

подача первой газовой смеси, содержащей по меньшей мере один мономер, в нижнюю зону;

подача катализатора полимеризации в указанный реактор с псевдоожиженным слоем;

отведение потока газа, необязательно содержащего твердые частицы, от указанной верхней зоны, таким образом, чтобы создать восходящий поток газа внутри указанного реактора с псевдоожиженным слоем;

полимеризацию указанного по меньшей мере одного мономера в присутствии указанного катализатора полимеризации;

отведение потока первичного полимера из указанного реактора с псевдоожиженным слоем; таким образом, поверхностная скорость газа постепенно уменьшается в указанной нижней зоне до уровня, превышающего минимальную скорость псевдоожижения, но меньшего, чем скорость, при которой начинается пневматический транспорт большинства частиц полимера, содержащихся в указанном псевдоожиженном слое.

Определения

Обзор различных типов псевдоожижения и различные режимы псевдоожижения приведены, например, в разделе 17 Справочника инженеров-химиков Перри том 8 (Ретгу'8 СНст1са1 Епдшеегз' НапйЬоок, νοί 8 (МсОга^-НШ, 2008)). Фиг. 17-3 Справочника Перри демонстрирует, что обычные псевдоожиженные кипящие слои обычно функционируют при поверхностных скоростях газа, величины которых находятся в пределах от минимальной скорости псевдоожижения до конечной скорости. Турбулентные слои функционируют при скорости газа, близкой к конечной скорости. Транспортные реакторы и циркулирующие слои функционируют при скорости газового потока значительно превышающей конечную скорость. Кипящий, турбулентный и быстрый псевдоожиженный слои хорошо различимы и описаны более подробно в справочнике Перри на стр. с 17-9 по 17-11, настоящим включено путем ссылки. Расчет минимальной скорости псевдоожижения более подробно обсуждается в издании Се1йаг1. Сак Р1иίύίζαΐίοη Тес1то1оду. стр. 155 и все послед., издательство 1 АПеу & §опз Ый, 1986. Данный документ включен путем ссылки.

Реакторы с псевдоожиженным слоем хорошо известны в предшествующем уровне техники. В реакторах с псевдоожиженным слоем псевдоожижающий газ проходит через псевдоожиженный слой с определенной поверхностной скоростью. Поверхностная скорость псевдоожижающего газа должна быть выше, чем скорость псевдоожижения частиц, содержащихся в псевдоожиженном слое, так как в противном случае псевдоожижение не будет протекать. Тем не менее, поверхностная скорость должна быть существенно ниже, чем начальная скорость пневматического транспорта, в противном случае весь слой будет захватываться псевдоожижающим газом. Обзор приведен, например, в справочнике Перри, стр. с 17-1 по 17-12, или в издании: М Ре11, Саз Ρ1и^й^ζаΐ^οη (издательство Е18еν^е^, 1990), стр. 1-18 и в Ое1йап, Саз Р1и^й^ζаί^οη ТесЬпо1оду, издательство 1 АПеу & §опз Ый, 1986.

Устройство для разделения газа/твердых частиц (2) обеспечивает разделение газа и твердых частиц, в частности в форме порошка. В простейшем варианте осуществления изобретения данное устройство может представлять собой сосуд, в котором твердые частицы, в частности полимер, оседают под действием силы тяжести. Однако, как правило, устройства для разделения газа/твердых частиц представляют собой по меньшей мере один циклон. Циклон, который применяется в реакторной установке по настоящему изобретению, в своей простейшей форме представляет собой контейнер, в котором установлен вращающийся поток. Конструкция циклона хорошо описана в литературе. Особенно подходящими являются циклоны, описанные в Кпк-ОИтег, Епсус1ораей1а оГ Скетюа1 Тескпо1оду, 2е издание (1966), т. 10, стр. 340-342, настоящим включено путем ссылки.

Устройства для охлаждения (3) являются необходимыми ввиду экзотермического характера реакции полимеризации. Обычно устройства для охлаждения присутствуют в форме теплообменника.

Устройства для нагнетания давления (4) обеспечивают регулировку скорости псевдоожижающего газа. Они, как правило, представляют собой компрессоры.

Реактор с псевдоожиженным слоем включает нижнюю зону (5), среднюю зону (6) и верхнюю зону (7). Эти зоны образуют фактическую реакционную зону, обозначающую место в реакторе с псевдоожиженным слоем, предназначенное для реакции полимеризации. Однако, специалистам в данной области техники будет понятно, что реакция полимеризации будет протекать, до тех пор, пока катализатор остается активным, и до тех пор, пока присутствует мономер для полимеризации. Таким образом, рост цепи может протекать также вне фактической реакционной зоны. Например, полимер, собранный в накопительную зону, будет в дальнейшем продолжать полимеризоваться.

Термины нижняя, средняя и верхняя зона указывают относительное положение по отношению к ос- 3 026846 нованию реактора с псевдоожиженным слоем. Реактор с псевдоожиженным слоем располагается вертикально по направлению вверх от основания, при этом поперечное сечение(я) реактора с псевдоожиженным слоем по существу является(ются) параллельным(и) основанию.

Высотой реактора с псевдоожиженным слоем является вертикальное расстояние между двумя плоскостями с нижней плоскостью, пересекающей нижнюю точку нижней зоны и верхней плоскостью, пересекающей самую высокую точку верхней зоны. Вертикальное расстояние обозначает расстояние вдоль геометрической оси, образующей угол 90° с основанием и двумя плоскостями, т.е. зона подачи газа (если она присутствует) должна по определению способствовать увеличению высоты реактора с псевдоожиженным слоем. Высота отдельных зон представляет собой вертикальное расстояние между плоскостями, ограничивающими зоны.

Термин поперечное сечение, используемый здесь, обозначает площадь пересечения с плоскостью, параллельной основанию. Если не указано иное, термин поперечное сечение всегда относится к внутренним поперечным сечениям без внутренних элементов. Например, если средняя зона имеет форму цилиндра и ее наружный диаметр составляет 4,04 м, а стенка цилиндра имеет толщину 0,02 м, то внутренний диаметр будет составлять 4,00 м, при этом поперечное сечение будет составлять 2,0 х 2,0 х π м² = 12,6 м²

Термин свободное поперечное сечение обозначает площадь общего поперечного сечения, обеспечивающего обмен газов и частиц. Другими словами, на чертеже в разрезе с сечением, проходящим через плоскость, образованную межфазной плоскостью поперечного сечения нижней зоны и поперечным сечением средней зоны, площадью свободного поперечного сечения является беспрепятственная область.

Наличие, по существу, постоянного эквивалентного диаметра поперечного сечения обозначает, что эквивалентный диаметр поперечного сечения варьирует менее чем на 5%.

Варьирование означает разность эквивалентного сечения максимального диаметра и эквивалентного сечения минимального диаметра по сравнению со средним значением эквивалентного диаметра. Например, если максимальный эквивалентный диаметр поперечного сечения был 4,00 м, минимальный эквивалентный диаметр поперечного сечения был 3,9 м, а средний эквивалентный диаметр поперечного сечения был 3,95 м, то варьирование будет составлять (4,00-3,90) м/3,95 м = 0,025, т.е. 2,5%.

Монотонное уменьшение следует понимать в математическом смысле, т.е. средний диаметр уменьшится или будет постоянным по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем. Монотонное уменьшение эквивалентного диаметра поперечного сечения включает в себя две ситуации, а именно снижение эквивалентного диаметра поперечного сечения по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем, а также постоянство эквивалентного диаметра поперечного сечения по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа. Однако, следует понимать, что даже если зона имеет монотонно уменьшающийся в направлении потока диаметр, она может иметь секции, имеющие, по существу, постоянный диаметр, диаметр нижнего конца зоны всегда меньше, чем диаметр верхнего конца зоны.

Под термином строго монотонно уменьшающийся подразумевается, что эквивалентный диаметр поперечного сечения будет уменьшаться по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем. Таким образом, если зона имеет строго монотонно уменьшающийся диаметр по направлению потока, то в любой точке И данной зоны диаметр меньше, чем в любой другой точке, находящейся выше указанной точки И.

Фразы монотонно увеличивающийся и строго монотонно увеличивающийся, следует понимать соответственно.

Эквивалентный диаметр поперечного сечения является нормальным диаметром в случае круглого поперечного сечения. Если поперечное сечение не является круглым, эквивалентный диаметр поперечного сечения представляет собой диаметр окружности, имеющей ту же площадь, что и поперечное сечение варианта осуществления изобретения с некруглым поперечным сечением.

По определению, три реакционные зоны, нижняя зона, средняя зона и верхняя зона должны дифференцироваться по их эквивалентному диаметру поперечного сечения. Другими словами, плоскость границы, разделяющей нижнюю зону и среднюю зону, должна быть плоскостью, в которой диаметр поперечного сечения изменяется от увеличивающихся значений до, по существу, постоянных значений. Плоскость границы, разделяющей среднюю зону и верхнюю зону, должна быть плоскостью, в которой диаметр поперечного сечения изменяется от, по существу, постоянных значений до уменьшающихся значений. В последующем тексте диаметр используется также в значении эквивалентный диаметр поперечного сечения для некруглых поверхностей.

Геометрическая форма конуса играет важную роль для настоящего изобретения. Конус является трехмерной геометрической формой, которая постепенно сужается от основания к вершине. Данное основание, как правило, является окружностью, но также может быть эллиптическим. Все конусы также имеют ось, которая является прямой линией, проходящей через вершину, относительно которой латеральная поверхность имеет осевую симметрию.

С более функциональной точки зрения, реактор с псевдоожиженным слоем по настоящему изобре- 4 026846 тению включает секцию подачи газа, первый домен, в котором поверхностная скорость псевдоожижающего газа является, по существу, постоянной, и второй домен, расположенный над первым доменом, в котором поверхностная скорость псевдоожиженного газа выше по сравнению с первым доменом, впускное отверстие для псевдоожиженного газа расположено в секции подачи газа, выпускное отверстие для псевдоожижающего газа расположено во втором домене; выпускное отверстие для псевдоожижающего газа соединено с реактором с псевдоожиженным слоем через систему циркуляции газа; с указанной системой циркуляции газа также соединено устройство для разделения твердых частиц и газа.

Секция подачи газа представляет собой часть реактора, где псевдоожижающий газ поступает в реактор. В данной секции формируется слой.

Первый домен является частью реактора, в которой поверхностная скорость псевдоожижающего газа является, по существу, постоянной.

Второй домен расположен над первым доменом и является частью реактора, в которой поверхностная скорость псевдоожижающего газа выше по сравнению с поверхностной скоростью газа в первом домене.

Верхний поток, содержащий менее 2 мас.% твердых частиц, означает, что 98 мас.% или более потока присутствует в газообразной форме при условиях, которые обычно требуются для функционирования.

Скорость газа обозначает поверхностную скорость газа.

Секция подачи газа обозначает часть всего аппарата, где происходит подача и формируется слой.

Секция подачи газа отличается от так называемых первого домена и второго домена.

Первый домен обозначает часть реактора с псевдоожиженным слоем, где поверхностная скорость псевдоожижающего газа является, по существу, постоянной.

Второй домен расположен над первым доменом и обозначает часть реактора с псевдоожиженным слоем, в которой поверхностная скорость псевдоожижающего газа выше, чем поверхностная скорость газа в первом домене.

Большая часть полимерных частиц обозначает по меньшей мере 50% полимерных частиц.

Непосредственно связаны обозначает, что две зоны непосредственно соединены друг с другом.

Верхний поток представляет собой поток, который получают на выходе из устройств разделения газа/твердых частиц, таких как циклон. Когда применяют циклон, верхний поток образуется из восходящего потока, т.е. не из нисходящего или нижнего потоков.

Описание изобретения

Новая реакторная установка имеет ряд преимуществ. Реакторная установка является простой, что обеспечивает экономичность конструкции.

Новая реакторная установка имеет ряд преимуществ. В первом аспекте в ней отсутствует газораспределительная решетка. Г азораспределительная решетка всегда является потенциальным местом образования комков. Отсутствие газораспределительной решетки позволяет легко удалять пласты, куски и комки.

Если верхняя зона имеет форму, которая описана для предпочтительного варианта осуществления изобретения, имеются дополнительные преимущества.

Реактор может функционировать таким образом, что слой занимает почти весь объем реактора. Данный факт обеспечивает более высокие соотношения мощности/размера реактора, что дополнительно приводит к существенному сокращению расходов. Дополнительно полимер равномерно распределен над площадью слоя и сопровождается лучшим слиянием пузырей газа.

Дополнительно, важным преимуществом является то, что отделение полимера от псевдоожижающего газа, например, с помощью циклона, легко можно осуществить благодаря высокой концентрации твердых частиц в псевдоожижающем газе. Неожиданно обнаружили, что содержание твердых частиц в псевдоожижающем газе после разделения газа/твердых частиц значительно ниже в настоящем изобретении по сравнению с производственным процессом, в результате которого устройство разделения газа/твердых частиц характеризуется более низким выходом твердых частиц. Другими словами, относительно высокое содержание твердых частиц до разделения газа/твердых частиц в настоящем изобретении приводит к лучшей степени отделения твердых частиц.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения поток твердых частиц, вицинальный стенкам реактора, является удивительно высоким, что приводит к очистке стенок, особенно в верхней зоне. В другом аспекте неожиданно было обнаружено, что внутри реакторной установки захват частиц псевдоожиженным газом снижается по мере того, как разбиваются нежелательно большие пузыри. Дополнительно отвод тепла от полимера как функция высоты слоя, является более равномерным, а также имеет место лучшая дисперсия между газом и полимером, как и в уже известных реакторах и процессах.

Реакторная установка по настоящему изобретению предпочтительно включает впускное отверстие для катализатора или форполимер, содержащий катализатор. В наиболее простом варианте осуществления изобретения катализатор, или форполимер, содержащий катализатор, может подаваться через впускное отверстие для псевдоожижающего газа. Однако отдельное входное отверстие для катализатора или форполимера, содержащего катализатор, обеспечивает хорошее перемешивание катализатора в слое реактора. Наиболее предпочтительно, чтобы катализатор подавался в наиболее турбулентную зону.

- 5 026846

В одном из вариантов осуществления изобретения реакторная установка по настоящему изобретению предпочтительно включает выпускное отверстие для удаления пластов, кусков и комков. Несмотря на то, что уровень образования пластов, кусков и комков является чрезвычайно низким, невозможно свести их образование к нулю при всех условиях реакции. Если выпускное отверстие для удаления пластов, кусков и комков присутствует, то оно предпочтительно располагается в самой нижней части нижней зоны. В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения, выпускное отверстие располагается в центре нижней зоны. Если нижняя зона имеет коническую форму, выпускное отверстие предпочтительно совпадает с вершиной конуса.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, выпускное отверстие для удаления пластов, кусков и комков сопровождается устройством для разбивания пластов, кусков и комков. Такие устройства для разбивания пластов, кусков и комков являются коммерчески доступными, и обсуждаются, в частности, в изданиях: ШоШаиДкке, Ро^Дег апД Ви1к Еидшеегшд, выпуск июль 1997 на стр. 49-57 и Ре1Дшаи, Ро\\Дег апД Ви1к Еидшеегшд, выпуск июнь 1987 на стр. 26-29, оба документа настоящим включены путем ссылки.

Как объяснено выше, реактор с псевдоожиженным слоем по настоящему изобретению включает в себя три зоны, нижнюю зону (5), среднюю зону (6) и верхнюю зону (7).

В первом и предпочтительном варианте осуществления изобретения реактор с псевдоожиженным слоем по настоящему изобретению состоит из трех зон, нижней зоны (5), средней зоны (6) и верхней зоны (7).

Во втором варианте осуществления изобретения реактор с псевдоожиженным слоем по настоящему изобретению включает более чем три зоны: нижнюю зону (5), среднюю зону (6) и верхнюю зону (7), а также по меньшей мере одну дополнительную зону, при этом данная по меньшей мере одна дополнительная зона расположена ниже нижней зоны (5). Данная дополнительная зона показана на фиг. 4.

Имеет место беспрепятственный проход в направлении потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем между нижней зоной (5) и верхней зоной (7). Беспрепятственный проход включает все геометрические формы, которые обеспечивают, по существу, свободный обмен газа и частиц между и внутри указанных зон. Беспрепятственный проход отличается отсутствием внутренних элементов, таких как газораспределительные пластины или решетки, которые приводят к существенному увеличению сопротивления потоку. Беспрепятственный проход отличается отношением свободное поперечное сечение/общее поперечное сечение по отношению к границе между нижней зоной и средней зоной, составляющим по меньшей мере 0,95, где свободное поперечное сечение является площадью, обеспечивающей газообмен, и где общее поперечное сечение является площадью внутреннего поперечного сечения реактора, ограниченной стенками реактора с псевдоожиженным слоем.

Это следует объяснить с помощью примера. Если средняя зона имеет цилиндрическую форму с внутренним диаметром 4 м, общее поперечное сечение составляет около 2,0 х 2,0 х π м² = 12,6 м². Если площадь свободного сечения, т.е. площадь, обеспечивающая газообмен, составляет по меньшей мере 12,0 м², то условия для свободного прохода будут выполнены. Типичным примером внутренней детали, приводящей к незначительному уменьшению поперечного сечения, обеспечивающего обмен газов и твердых частиц, является вертикальная труба. Данная труба или множество труб направляет поток и таким образом имеет направляющую функцию. Однако, так как толщина стенок трубы (и креплений) уменьшает поперечное сечение в очень незначительной степени, обмен газов и твердых частиц не будет по существу ограничен.

Реакторная установка по настоящему изобретению предпочтительно имеет нижнюю зону такой формы, что частицы распределяют газ по всему поперечному сечению слоя реактора. Другими словами, частицы действуют как газораспределительная решетка. В газовой нижней зоне газ и твердые частицы смешиваются при условиях высокой турбулентности. Из-за формы зоны, поверхностная скорость газа постепенно уменьшается в пределах указанной нижней зоны в направлении потока псевдоожижающего газа, и условия изменяются так, что формируется псевдоожиженный слой.

Эквивалентный диаметр поперечного сечения нижней зоны (5) монотонно увеличивается по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем. Поскольку направление потока псевдоожижающего газа является восходящим по отношению к основанию, эквивалентный диаметр поперечного сечения нижней зоны монотонно увеличивается в вертикальном направлении. Термин монотонное увеличение следует понимать в математическом смысле, т.е. средний диаметр будет увеличиваться или оставаться постоянным по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа в реакторе с псевдоожиженным слоем.

Следующие особенно предпочтительные геометрические формы реактора возможно сочетать с указанным выше первым вариантом осуществления изобретения, состоящим из трех зон, нижней зоны (5), средней зоны (6) и верхней зоны (7) и вторым вариантом изобретения, включающим по меньшей мере одну дополнительную зону, причем эта/эти зона/зоны расположена(ы) ниже нижней зоны.

Однако, во втором варианте осуществления изобретения является предпочтительным, чтобы по меньшей мере одна дополнительная зона, или, если имеется более одной дополнительной зоны, все дополнительные зоны, вносили вклад максимально 15% к общей высоте реактора, более предпочтительно

- 6 026846

10% к общей высоте реактора, и наиболее предпочтительно 5% к общей высоте реактора. Типичным примером дополнительной зоны является зона подачи газа.

Эквивалентный диаметр поперечного сечения нижней зоны предпочтительно является строго монотонно увеличивающимся по направлению потока псевдоожижающего газа через реактор, т.е. по существу в вертикальном направлении вверх.

Более предпочтительно, нижняя зона имеет коническую форму, а средняя зона имеет цилиндрическую форму.

Нижняя зона предпочтительно имеет форму правильного круглого конуса, а средняя зона представлена в форме кругового цилиндра. В качестве альтернативы, средняя зона представлена в форме эллиптического цилиндра, а нижняя зона и верхняя зона в форме косых конусов.

Более предпочтительно угол конуса конусообразной нижней зоны составляет от 5 до 30°, еще более предпочтительно от 7 до 25° и наиболее предпочтительно от 9 до 18°, причем угол конуса представляет собой угол между осью конуса и боковой поверхностью (фиг. 2).

Дополнительно предпочтительным является то, что эквивалентный диаметр нижней зоне увеличивается от около 0,1 до около 1 м за один метр высоты нижней зоны. Более предпочтительно, чтобы увеличение диаметра составляло от 0,15 до 0,8 м/м и, в частности, от 0,2 до 0,6 м/м.

Предпочтительные величины углов конуса обеспечивают дополнительное улучшение протекания псевдоожижения, а также избежание образования застойных зон. В результате, качество полимера и стабильность процесса улучшаются. В частности, слишком широкий угол конуса приводит к неравномерному псевдоожижению и плохому распределению газа в слое реактора. В то время как чрезвычайно узкий угол не имеет вредного воздействия на протекание псевдоожижения, но в любом случае приводит к более высокой нижней зоне, чем это необходимо, что является, таким образом, экономически нецелесообразным.

Однако, как отмечалось выше, во втором варианте осуществления изобретения имеется по крайней мере одна дополнительная зона, расположенная в нижней зоне. В данном варианте осуществления изобретения по меньшей мере одна дополнительная зона пересекает нижнюю зону. По настоящему изобретению нижнюю зону возможно пересечь цилиндрическими секциями различного диаметра, расположенными таким образом, что диаметр каждой секции является таким же или большим, чем диаметр любой секции, расположенной ниже указанной секции. Эти секции могут быть соединены сегментами усеченной конической формы.

Предпочтительные величины углов конуса обеспечивают дополнительное улучшение протекания псевдоожижения, а также избегание образования застойных зон. В результате, качество полимера и стабильность процесса улучшаются. В частности, слишком широкий угол конуса приводит к неравномерному псевдоожижению и плохому распределению газа в слое реактора. В то время как чрезвычайно узкий угол не имеет вредного воздействия на протекание псевдоожижения, но в любом случае приводит к более высокой нижней зоне, чем это необходимо, что является, таким образом, экономически нецелесообразным.

Средняя зона реактора с псевдоожиженным слоем обычно имеет форму кругового цилиндра, обозначенного здесь просто цилиндр. Однако, возможно, чтобы средняя зона реактора с псевдоожиженным слоем имела форму эллиптического цилиндра. В данном случае, предпочтительно, что нижняя зона имеет форму косого конуса. В данном случае, более предпочтительно, что верхняя зона также имеет форму косого конуса.

С более функциональной точки зрения, средняя зона по существу образует первый домен, в котором поверхностная скорость псевдоожижающего газа является, по существу, постоянной. Верхняя зона по существу образует второй домен, в котором поверхностная скорость псевдоожижающего газа выше по отношению к таковой в первом домене.

Верхняя зона реакторной установки по настоящему изобретению предпочтительно имеет такую форму, что создается поток из газа и частиц, вицинальный внутренним стенкам, в результате чего поток газа и частиц направлен вниз к основанию. Данный поток газа и частиц обеспечивает превосходное распределение газа и твердых частиц, а также превосходный тепловой баланс. Дополнительно, высокая скорость потока газа и частиц, вицинального внутренним стенкам, сводит к минимуму образование комков и пластов.

Эквивалентный диаметр поперечного сечения верхней зоны предпочтительно строго монотонно уменьшается по направлению потока псевдоожижающего газа, то есть в общем смысле в вертикальном направлении вверх. Дополнительно предпочтительным является, что отношение высоты верхней зоны к диаметру средней зоны имеет величину в интервале от 0,3 до 1,5, более предпочтительно от 0,5 до 1,2 и наиболее предпочтительно от 0,7 до 1,1.

В частности, предпочтительно, что реакторная установка по настоящему изобретению включает верхнюю зону в форме конуса и среднюю зону в форме цилиндра. Конус, образующий верхнюю зону предпочтительно является правильным конусом, а цилиндр, образующий среднюю зону предпочтительно является круговым цилиндром.

- 7 026846

Более предпочтительно, угол конуса верхней зоны конусообразной формы составляет от 10 до 50°, наиболее предпочтительно от 20 до 40°. Как определено выше, угол конуса представляет собой угол между осью конуса и боковой поверхностью (фиг. 3).

Конкретные углы конуса верхней зоны конусообразной формы дополнительно улучшают тенденцию образования обратного потока частиц, встречного потоку псевдоожижающего газа. Образующийся в результате уникальный баланс давления приводит к интенсивному разбиванию пузырей, и при этом дополнительно улучшается пространственно-временной выход. Дополнительно, как было упомянуто выше, скорость пристеночного потока, т.е. скорость потока частиц и газа, вицинального к внутренним стенкам, является достаточно высокой, чтобы избежать формирования кусков и пластов.

Установку реактора с псевдоожиженным слоем по настоящему изобретению обычно возможно применять для получения полимеров в промышленном масштабе, например, с производственной мощностью 2 до 40 т в час или от 10 до 30 т в час.

Реакторная установка по настоящему изобретению предпочтительно включает устройство для введения псевдоожижающего газа с углом введения от 120 до 150° по отношению к вертикальной оси реактора с псевдоожиженным слоем. Вертикальная ось образует угол 90° с основанием. Более предпочтительно устройство для введения псевдоожижающего газа обеспечивает угол введения в диапазоне от 130 до 140°.

Кроме того, реакторная установка по настоящему изобретению предпочтительно содержит выпускное отверстие для полимера. В простейшем варианте установки реактора, полимер возможно отводить с помощью циклона. Выпускное отверстие для полимера предпочтительно находится в средней зоне. Более предпочтительно выпускное отверстие представлено в виде патрубка. Как правило, в средней зоне расположено множество патрубков.

Предпочтительно, полимер извлекают непосредственно из псевдоожиженного слоя, что означает, что выпускной патрубок отводит полимер на уровне, который выше основания псевдоожиженного слоя, но ниже верхнего уровня псевдоожиженного слоя. Предпочтительным является непрерывное отведение полимера, как описано в νθ 00/29452. Однако, возможно также отведение из системы циркуляции газа, которая выводит псевдоожижающий газ из верхней части реактора. Затем полимер соответствующим образом отделяют от газового потока, например, с помощью циклона. Кроме этого, возможно применить два способа, описанных выше, таким образом, чтобы отводить одну часть полимера непосредственно из слоя, а другую его часть из системы циркуляции газа.

Циркулирующий газ охлаждают с тем, чтобы отводить теплоту полимеризации. Как правило, это осуществляют в теплообменнике. Газ охлаждают до температуры, которая ниже, чем температура слоя, чтобы предотвратить нагревание слоя в результате реакции. Возможно, охлаждать газ до температуры, при которой часть его конденсируется. Когда капли жидкости поступают в реакционную зону, они испаряются. Тепло испарения затем вносит вклад в отведение тепла реакции. Данный тип операции называется режимом конденсации и его варианты раскрыты, среди прочих, в ν0-Α-2007/025640, И8-А4543399, ЕР-А-699213 и ν0-Α-94/25495. Также возможно добавить в поток рециркулирующего газа конденсирующие агенты, как описано в ЕР-А-696293. Конденсирующие агенты являются неполимеризуемыми компонентами, такими как н-пентан, изопентан, н-бутан или изобутан, которые по крайней мере частично конденсируются в охладителе.

При производстве полимеров олефинов в присутствии катализаторов полимеризации олефинов, с приемлемой поверхностной скоростью газа в средней зоне является скорость в интервале от 5 до 80 см/с (или от 0,05 до 0,8 м/с).

Реактор возможно применять для полимеризации мономеров в присутствии катализатора полимеризации. Мономеры, которые могут таким образом быть полимеризованы, включают олефины, диолефины и другие полиены. Реактор, таким образом, возможно применять для полимеризации этилена, пропилена, 1-бутена, 1-пентена, 1-гексена, 4-метил-1-пентена, 1-гептена, 1-октена, 1-децена, стирола, винилнорборнена, винилциклогексана, бутадиена, 1,4-гексадиена, 4-метил-1,7-октадиена, 1,9-декадиена и их смесей. В особенности, реактор является полезным при полимеризации этилена и пропилена и их смесей, необязательно вместе с другими альфа-олефиновыми сомономерами, имеющими от 4 до 12 атомов углерода.

Дополнительно с мономерами в реактор возможно вводить различные сореагенты, вспомогательные вещества, активаторы, катализаторы и инертные компоненты.

Любой катализатор полимеризации возможно применять для инициирования и поддержания процесса полимеризации. Данные катализаторы хорошо известны в данной области техники. Главным образом, катализатор должен быть представлен в форме твердых частиц, на которых происходит полимеризация. Применимыми катализаторами для полимеризации олефинов являются, например, катализаторы Циглера-Натта, хромовые катализаторы, металлоценовые катализаторы и катализаторы на основе поздних переходных металлов. Возможно также применять различные комбинации из двух и более данных катализаторов, которые часто называют бифункциональными катализаторами.

Примеры применимых катализаторов Циглера-Натта и компонентов, которые применяются в таких

- 8 026846 катализаторах приведены, например, в №Θ-Ά-87/07620, №Θ-Ά-92/21705, №Θ-Ά-93/11165, №О-А93/11166, №О-Л-93/19100, №О-Л-97/36939, №О-Л-98/12234, №О-Л-99/33842, №О-Л-03/000756, №О-Л03/000757, №О-А-03/000754, №О-А-03/000755, №О-Л-2004/029112, №О-Л-92/19659, №О-Л-92/19653, №О-А-92/19658, И8-А-4382019, И8-А-4435550, И8-А-4465782, И8-А-4473660, ИЗ-А-4560671, И8-А5539067, И8-А-5618771, ЕР-А-45975, ЕР-А-45976, ЕР-А-45977, №О-А-95/32994, И8-А-4107414, И8-А4186107, И8-А-4226963, И8-А-4347160, И8-А-4472524, И8-А-4522930, И8-А-4530912, И8-А-4532313, И8-А-4657882, И8-А-4581342, И8-А-4657882, ЕР-А-688794, №О-А-99/51646, №О-А-01/55230, №О-А2005/118655, ЕР-А-810235 и №О-А-2003/106510.

Примеры применимых металлоценовых катализаторов приведены в \УО-А-95/12622. №О-А96/32423, №О-А-97/28170, №О-А-98/32776, №О-А-99/61489, №О-А-03/010208, №О-А-03/051934, №О-А03/051514, №О-А-2004/085499, ЕР-А-1752462, ЕР-А-1739103, ЕР-А-629631, ЕР-А-629632, №О-А00/26266, №О-А-02/002576, №О-А-02/002575, №О-А-99/12943, №О-А-98/40331, ЕР-А-776913, ЕР-А1074557 и №О-А-99/42497,

Обычно катализаторы применяют с различными активаторами. Данные активаторы, как правило, являются органическими соединениями алюминия или бора, обычно алюминийтриалкилы, галогениды алкилалюминия, алюмоксаны. Дополнительно возможно применять различные модификаторы, такие как простые эфиры, алкоксисиланы, сложные эфиры и подобные.

Дополнительно возможно применять различные сореагенты. Они включают в себя агенты переноса цепи, такие как водород, и ингибиторы полимеризации, такие как монооксид углерода и вода. Дополнительно возможно применять инертный компонент надлежащим образом. Данным инертным компонентом может быть, например, азот или алкан, имеющий от 1 до 10 атомов углерода, как, например, метан, этан, пропан, н-бутан, изобутан, н-пентан, изопентан, н-гексан или подобные.

Полимеризацию проводят при температуре и давлении, при которых псевдоожижающий газа главным образом остается в парообразной или газообразной фазе. Для полимеризации олефинов значение применимой температуры находится в пределах от 30 до 110°С, предпочтительно от 50 до 100°С. Значение применимого давления находится в пределах от 1 до 50 бар, предпочтительно от 5 до 35 бар.

Реактор предпочтительно работает в таких условиях, что слой занимает по меньшей мере 70% от суммарного объема средней зоны и верхней зоны, более предпочтительно по меньшей мере 75% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 80%. Такие же значения сохраняются для разработанных способов по настоящему изобретению. Обнаружено, что когда реактор функционирует данным образом, неожиданно пузыри либо разбиваются, либо не увеличиваются в размерах в верхней части реактора. Это является преимуществом по ряду причин. Во-первых, когда объем, занимаемый пузырями, уменьшается, объем реактора более эффективно используется для полимеризации, а мертвый объем уменьшается. Во-вторых, отсутствие крупных пузырей снижает унос мелких частиц из реактора. Вместо этого полимер, который выходит из реактора с псевдоожижающим газом, представляет собой общий полимер внутри реактора. Таким образом, возможно отделить полимер от псевдоожижающего газа, например, с помощью циклона, и вывести этот полимер в качестве продукта или направить его на последующие стадии полимеризации. В-третьих, даже если полимер захватывается из реактора вместе с псевдоожижающим газом, полимер неожиданно легче отделить от псевдоожижающего газа, чем в случае, если количество полимера было меньше. Таким образом, когда псевдоожижающий газ, который отводится из верхней части реактора, пропускают через циклон, удивительно, что полученный верхний поток содержит меньшее количество полимера, чем в обычном реакторе с псевдоожиженным слоем, снабженным аналогичным циклоном. Таким образом, реакторные установки и способы по настоящему изобретению сочетают реактор с псевдоожиженным слоем и устройства для разделения твердых частиц и газа синергистическим образом. Кроме того, нижний поток обладает лучшими свойствами текучести, и менее подвержен закупориванию, по сравнению с обычными аналогичными способами.

Псевдоожижающий газа, который отводится из верхней части реактора, направляется на стадию разделения. Как обсуждалось выше, данную стадию удобно проводить в циклоне. В циклоне поток газа, содержащего частицы, входит в цилиндрическую или коническую камеру по касательной в одной или более точках. Газ выходит через центральное отверстие в верхней части камеры (верхний поток), а частицы через отверстие в нижней части (нижний поток). По инерции частицы движутся к стенкам циклона, откуда они падают вниз. Как правило, верхний поток содержит менее 2%, или менее 1%, предпочтительно менее чем 0,75% и более предпочтительно менее 0,5 мас.% твердого материала, в частности полимерных частиц. Нижний поток, как правило, содержит главным образом твердый материал, и включает в себя некоторое количество газа между частицами.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, рассмотренном выше, газ поступает из зоны подачи газа в нижнюю зону. Зона подачи газа по определению не должна рассматриваться как часть реактора, и, следовательно, не вносит вклад в высоту реактора. Внутри нижней зоны образуется псевдоожиженный слой. Скорость газа постепенно уменьшается, таким образом, в верхней части нижней зоны поверхностная скорость газа составляет от приблизительно 0,02 до приблизительно 0,9 м/с, предпочтительно от 0,05 до приблизительно 0,8 м/с и более предпочтительно от приблизительно 0,07 до приблизительно 0,7 м/с, например 0,5 м/с, или 0,3 м/с, или 0,2 м/с, или 0,1 м/с.

- 9 026846

В предпочтительном варианте осуществления изобретения псевдоожижающего газа поступает в зону подачи газа ниже нижней зоны реактора с псевдоожиженным слоем. В указанной зоне подачи газа, газ и возможные частицы полимера или катализатора смешиваются в турбулентных условиях. Скорость псевдоожижающего газа такова, что возможный катализатор или полимерные частицы, содержащиеся в нем, переносятся в нижнюю зону. Однако полимерные агломераты, например, куски или пласты, падают вниз и, таким образом, могут быть удалены из реактора. В типичном варианте осуществления изобретения, зона подачи газа представляет собой трубу, обычно имеющую такой диаметр, что скорость газа выше чем приблизительно 1 м/с, например от 2 до 70 м/с, предпочтительно от 3 до 60 м/с. Также возможно, что зона подачи газа имеет диаметр, увеличивающийся в направлении потока, таким образом, что скорость газа в верхней части зоны подачи газа ниже, чем в нижней части.

Для того, чтобы избежать получения чрезмерно высокой нижней зоны, предпочтительно уменьшить скорость газа до приемлемого значения выше нижней зоны. Приемлемый диапазон скорости газа на входе в нижнюю зону составляет от 1 до 10 м/с. Дополнительно, в вышеупомянутом предпочтительном варианте осуществления изобретения, поверхностная скорость псевдоожижающего газа уменьшается в нижней зоне предпочтительно таким образом, что значение, которое является обратной величиной квадратного корня из поверхностной скорости, выраженной в м/с, где ν является поверхностной скоростью псевдоожижающего газа, увеличивается на величину в диапазоне от 0,66 до 4,4 на один метр длины нижней зоны. Более предпочтительно значение, определенное выше, увеличивается на величину в диапазоне от 0,94 до 3,6, еще более предпочтительно от 1,2 до 2,5 на один метр длины нижней зоны. Естественно, значение увеличивается в направлении потока псевдоожижающего газа в нижнюю зону, то есть в направлении вверх.

С более функциональной точки зрения, в реакторной установке могут быть диффреренцированы три домена, а именно, секция подачи газа, первый домен, в котором поверхностная скорость псевдоожижающего газа является по существу постоянной, и второй домен, расположенный над первым доменом, в котором поверхностная скорость псевдоожижающего газа выше по отношению к поверхностной скорости псевдоожижающего газа в первом домене. В секции подачи газа поверхностная скорость газа уменьшается в направлении потока псевдоожижающего газа. Секция подачи газа, по существу, сформирована зоной подачи газа и нижней зоной. Первый домен, по существу, совпадает с средней зоной и второй домен, по существу, совпадает с верхней зоной.

С точки зрения только способа, данное изобретение также относится к получению полимеров в присутствии катализатора полимеризации в реакторной установке, включающей реактор с псевоожиженным слоем (1), включающим секцию подачи газа, в которой поверхностная скорость псевдоожижающего газа уменьшается в направлении потока псевдоожижающего газа, первый домен, в котором поверхностная скорость псевдоожижающего газа по существу является постоянной, и второй домен, который расположен выше первого домена, в котором поверхностная скорость газа псевдоожижающего газа выше по отношению к поверхностной скорости газа в первом домене, впускное отверстие для псевдоожижающего газа, расположенное в секции подачи газа, выпускное отверстие для псевдоожижающего газа, расположенное во второй области; выпускное отверстие для псевдоожижающего газа соединено с реактором с псевдоожиженным слоем через систему циркуляции газа, устройство для отделения твердых частиц от газа, соединенное с системой циркуляции газа, причем способ, включает подачу газовой смеси, содержащей по меньшей мере один мономер, через секцию подачи газа в первой области указанного реактора с псевдоожиженным слоем;

подачу катализатора полимеризации в указанный реактор с псевдоожиженным слоем; полимеризацию указанного по меньшей мере одного мономера в присутствии указанного катализатора полимеризации с образованием псевдоожиженного слоя полимерных частиц, который поддерживается указанным газовым потоком, направленным вверх;

прохождение указанного объединенного потока газа/твердых частиц через устройство разделения; отведение верхнего потока, содержащего менее 2 мас.% твердых частиц, после указанной стадии разделения и направление указанного потока, содержащего менее 2 мас.% твердых частиц в указанную секцию подачи газа.

Предпочтительно поверхностная скорость псевдоожижающего газа монотонно уменьшается внутри секции подачи газа и монотонно увеличивается во втором домене.

Псевдожижающий газ, который отводят из верхней части реактора, может быть направлен на стадию разделения. Как обсуждалось выше, данную стадию удобно проводить в циклоне. В циклоне поток газа, содержащего частицы, входит в цилиндрическую или коническую камеру по касательной в одной или более точках. Газ выходит через центральное отверстие в верхней части камеры (верхний поток), а частицы через отверстие в нижней части (нижний поток). По инерции частицы движутся к стенкам ци- 10 026846 клона, откуда они падают вниз. Как правило, верхний поток содержит менее 2% или менее 1%, предпочтительно менее чем 0,75% и более предпочтительно менее 0,5 мас.% твердого материала, в частности, полимерных частиц. Нижний поток, как правило, содержит главным образом твердый материал и включает в себя некоторое количество газа между частицами.

Настоящее изобретение также относится к двойной реакторной установке для получения полимеров, включающей реактор с псевдоожиженным слоем (1), устройство для разделения газа/твердых частиц (2), реактор с подвижным слоем (15), устройства для охлаждения (3, 24) и устройства для нагнетания давления (4, 5);

реактор с псевдоожиженным слоем (1), включающий нижнюю зону (5), среднюю зону (6) и верхнюю зону (7), впускное отверстие (8) для псевдоожижающего газа, расположенное в нижней зоне (5), и выпускное отверстие (9), расположенный в верхней зоне (7);

реактор с подвижным слоем (15), имеющий нижнюю секцию (16) и верхнюю секцию (17), впускное отверстие (18) для газа, впускное отверстие (19) для твердых веществ и выпускное отверстие (20) для газа, расположенное в верхней секции (17), выпускное отверстие (21) для отвода твердых частиц от реактора с подвижным слоем; выпускное отверстие (21) реактора с подвижным слоем соединено с впускным отверстием (23) реактора с псевдоожиженным слоем (1) с необязательным устройством для подачи твердых веществ (22), расположенным между ними;

выпускное отверстие (9) соединено с устройством для разделения газа/твердых частиц (2), устройство для разделения газа/твердых частиц (2) соединено с подвижным слоем (15) через впускное отверстие (19), эквивалентный диаметр поперечного сечения нижней зоны (5), который монотонно увеличивается по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем;

средняя зона (6), имеющая, по существу, постоянный эквивалентный диаметр поперечного сечения по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем; где отношение высоты реактора с псевдоожиженным слоем к эквивалентному диаметру поперечного сечения средней зоны реактора с псевдоожиженным слоем составляет от 2 до 10, и где есть свободный проход в направлении потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем из нижней зоны (5) в верхнюю зону (7).

Двойная реакторная установка представляет собой сочетание реакторной установки, описанной выше, с реактором с подвижным слоем. Все определения и предпочтительный вариант осуществления изобретения, описанные выше, также применяются по отношению к двойной реакторной установке. Эти определения и предпочтительные варианты настоящим включены путем ссылки.

Нижняя секция (16) реактора с подвижным слоем предпочтительно является нижней частью реактора с подвижным слоем и составляет 50% от общего объема реактора с подвижным слоем. Верхняя секция (17) реактора с подвижным слоем предпочтительно является верхней частью реактора с подвижным слоем и составляет 50% от общего объема реактора с подвижным слоем.

Двойная реакторная установка по настоящему изобретению демонстрирует дополнительные преимущества помимо преимуществ реакторной установки, описанной выше. Следует отметить, что преимущества реакторной установки, описанные выше, не теряются. В первом аспекте двойная конфигурация реактора обеспечивает простое получение полиолефинов, имеющих индивидуальное молекулярномассовое распределение путем применения различных условий реакции в первом и втором реакторе. Кроме того, двойная реакторная установка позволяет избежать включения инородных частиц в растущие полимерные частицы.

Как обсуждалось выше, полимер, который захватывается псевдоожижающим газом из реактора с псевдоожиженным слоем, проходит через устройство разделения, предпочтительно через циклон. Полимер отделяется от газа, и очищенный газовый поток является верхним потоком, а поток твердых частиц выводится как нижний поток. Как обсуждалось выше, полимер в потоке твердых частиц является общим полимером в псевдоожиженном слое и, следовательно, он может быть выведен в виде потока продукта и направлен на последующие операций, например, в реактор с подвижным слоем.

Реактор с подвижным слоем по настоящему изобретению, имеет нижнюю секцию и верхнюю секцию. С функциональной точки зрения нижняя секция является главным образом секцией полимеризации и накопления полученного полимера. Верхняя секция главным образом является секцией для отведения газа от реактора с подвижным слоем. Предпочтительные варианты реакторов с подвижным слоем раскрыты более подробно νϋ-Α-2004/111095 и νϋ-Α-2004/111096, настоящим включено путем ссылки.

Реактор с подвижным слоем по настоящему изобретению предпочтительно имеет впускное отверстие для газа. Впускное отверстие для барьерного газа предпочтительно расположено в нижней части реактора с подвижным слоем. Более предпочтительно отверстие для барьерного газа находится на высоте менее 40% от общей высоты реактор с подвижным слоем. Барьерный газ делает возможной эксплуатацию реактора с псевдоожиженным слоем и реактора с подвижным слоем независимо друг от друга. Поток барьерного газа предотвращает попадание псевдоожижающего газа в реактор с подвижным слоем, и от нарушения в нем условий реакции. Барьерный газ дополнительно позволяет легко охлаждать реактор с подвижным слоем. В частности, барьерный газ может включать жидкие компоненты, которые ис- 11 026846 паряются в реакторе с подвижным слоем, таким образом охлаждая слой.

Реактор с подвижным слоем в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает в себя впускное отверстие для твердых частиц. Данное впускное отверстие для твердых частиц преимущественно используется для подачи частиц, отделенных в циклоне. Однако инициация полимеризации также возможна путем подачи форполимера в реактор с подвижным слоем через впускное отверстие.

Реактор с подвижным слоем в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает в себя выпускное отверстие для псевдоожижающего газа, которое предпочтительно расположено в верхней секции.

Кроме того, подвижный слой реактора включает в себя выпускное отверстие для отвода твердых частиц от реактора с подвижным слоем.

Подача твердых частиц от реактора с подвижным слоем в реактор с псевдоожиженным слоем осуществляется устройством подачи. В простейшей форме устройство подачи является гравитационным лотком, который преимущественно контролируется регулируемыми клапанами. Однако предпочтительно подача осуществляется с помощью винта. Применимые способы подачи твердых частиц раскрыты в ЕР-А-2090357, ЕР-А-2090356, ЕР-А-2082797 и одновременно рассматриваемой заявке Европейский патент № 10075723.6. Данные документы включены путем ссылки. Предпочтительно труба подачи включает зону уплотнения между выпускным отверстием винтовой подачи и реактором с псевдоожиженным слоем, чтобы предотвратить попадание псевдоожижающего газа в реактор с подвижным слоем через винтовую подачу.

Отношение объем реактора с псевдоожиженным слоем/объем подвижного слоя предпочтительно находится в диапазоне от 50/1 до 3/1, предпочтительно от 30/1 до 5/1. Полимер вместе с небольшим количеством псевдоожижающего газа направляют в верхнюю часть реактора с подвижным слоем. Полимер оседает в реакторе с образованием слоя полимерных частиц. Полимер выводится с нижней части подвижного слоя с образованием выходящего потока полимера из реактора с подвижным слоем. Указанный выходящий поток может выводиться как полимерный продукт и направляться на дальнейшие операции, или альтернативно и предпочтительно, он может быть возвращен в реактор с псевдоожиженным слоем.

По меньшей мере один мономер вводят в нижнюю часть реактор с подвижным слоем. Предпочтительно мономер вводят ниже уровня, составляющего 30% от общей высоты подвижного слоя, измеренного от основания подвижного слоя. Более предпочтительно мономер вводят ниже уровня, составляющего 20%, еще более предпочтительно ниже уровня, составляющего 10% от общей высоты подвижного слоя.

Мономер может быть тем же, что применяют в реакторе с певдоожиженным слоем. Таким образом, мономеры, которые могут быть полимеризованы, включают олефины, диолефины и другие полиены. Реактор может быть применен для полимеризации этилена, пропилена, 1-бутена, 1-пентена, 1-гексена, 4метил-1-пентена, 1-гептена, 1-октена, 1-децена, стирола, винилнорборнена , винилциклогексана, бутадиена, 1,4-гексадиена, 4-метил-1,7-октадиена, 1,9-декадиена и их смесей. В особенности реактор является полезным для полимеризации этилена и пропилена и их смесей, опционально вместе с другими альфаолефиновыми компонентами, имеющими от 4 до 12 атомов углерода.

Особенно предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из мономеров, которые полимеризуются в реакторе с подвижным слоем, являлся таким же, как мономер, который полимеризуется и в реакторе с псевдоожиженным слоем. В частности, по крайней мере основной мономер, составляющий по меньшей мере 50% общего мономера в реакторе с подвижным слоем, является таким же, как мономер, составляющий по меньшей мере 50% общего мономера в реакторе с псевдоожиженным слоем.

Предпочтительно полимеры с различными свойствами получают в реакторе с движущимся слоем и реакторе с псевдоожиженным слоем. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения полимер, который получают в реакторе с подвижным слоем, имеет отличающуюся молекулярную массу и, опционально, также отличающееся содержание сомономера, от таковых у полимера, который получают в реакторе с псевдоожиженным слоем. Для достижения данной цели в реактор с подвижным слоем вводят барьерный газ. Задачей барьерного газа является образование общего восходящего потока внутри реактора с подвижным слоем.

Восходящий поток газа имеет состав, который отличается от состава потока псевдоожижающего газа. Процесс полимеризации внутри подвижного слоя таким образом определяется составом указанного восходящего потока газа.

Компоненты барьерного газа включают мономер(ы), подлежащий(е) полимеризации, возможный(е) агент(ы) переноса цепи и возможный инертный газ или инертные газы. Как указано выше, один или все компоненты барьерного газ могут быть введены в реактор с подвижным слоем в виде жидкости, которая затем испаряется в подвижном слое. Барьерный газ вводят в нижнюю часть реактора с подвижным слоем, как описано выше для мономера.

Как указано выше, газ течет вверх внутри реактора с подвижным слоем. Поверхностная скорость восходящего газового потока должна быть ниже минимальной скорости псевдоожижения для частиц, образующих подвижный слой, так как в противном случае подвижный слой будет, по крайней мере, частично псевдоожиженным. Таким образом, поверхностная скорость газового потока должна быть от 0,001

- 12 026846 до 0,1 м/с, предпочтительно от 0,002 до 0,05 м/с и более предпочтительно от 0,005 до 0,05 м/с.

Барьерный газ, который прошел подвижный слой, отводят из верхней части реактора с подвижным слоем через расположенное в верхней части выпускное отверстие для газа. Большее количество псевдоожижающего газа, поступающего в верхнюю часть реактора с подвижным слоем вместе с полимером, отводят через то же самое выпускное отверстие.

По мере того, как полимер отводят от основания слоя, частицы в слое более медленно перемещаются вниз. Движение предпочтительно осуществляется по существу за счет поршневого вытеснения, при котором распределение времени пребывания частиц в реакторе является ограниченным. Таким образом, каждая частица имеет, по существу, одинаковое время для полимеризации внутри реактора с подвижным слоем и ни одна частица не проходит через реактор без наличия у нее времени для полимеризации. Данное свойство отличает реактор идеального смешения, такой как реактор с псевдоожиженным слоем, в котором распределение времени пребывания является очень широким.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения в реакторе с подвижным слоем получают пропиленовый сополимер, который имеет более высокую молекулярную массу, чем пропиленовый сополимер, который получают в реакторе с псевдоожиженным слоем. После чего барьерная газовая смесь, которую вводят в основание слоя, содержит пропилен и сомономер, такой как этилен. Кроме того, она может содержать небольшое количество водорода. Псевдоожижающий газ содержит пропилен, сомономер и относительно большое количество водорода. Смесь газов над подвижным слоем отводят из верхней зоны реактора с подвижным слоем. При этом молярное соотношение водорода к пропилену в подвижном слое возможно поддерживать на более низком уровне, чем соответствующее соотношение в псевдоожижающем газе. Таким образом, молекулярная масса полимера, полученного в реакторе с подвижным слоем, выше, чем у полимера, полученного в реакторе с псевдоожиженным слоем.

За счет регулирования состава барьерного газа полимер, полученный в реакторе с подвижным слоем, может альтернативно иметь более низкую молекулярную массу, или альтернативно или дополнительно содержание сомономера может быть выше или ниже, чем у полимера, полученного в реакторе с псевдоожиженным слоем. Также, конечно, возможно регулировать условия таким образом, чтобы получать в обоих реакторах одинаковый полимер.

Температуру в реакторе с подвижным слоем возможно регулировать в соответствии с потребностями. Она, однако, должна быть ниже, чем температура спекания полимера, содержащегося в реакторе. Температура может быть соответствующим образом выбрана в пределах от 40 до 95 °С, предпочтительно от 50 до 90°С и более предпочтительно от 65 до 90°С, например 75 или 85°С.

Давление в верхней части реактора с подвижным слоем предпочтительно является близким по значению к давлению в верхней части реактора с псевдоожиженным слоем. Предпочтительно давление составляет от 1 до 50 бар, более предпочтительно от 5 до 35 бар. Особенно предпочтительно давление отличается не более чем на 5 бар от давления в реакторе с псевдоожиженным слоем. Еще более предпочтительно давление находится в диапазоне от 3 бар ниже, чем давление в реакторе с псевдоожиженным слоем до того же значения давления, которое присутствует в реакторе с псевдоожиженным слоем.

С точки зрения способа, среднюю зону (реактора с псевдоожиженным слоем) поддерживают в таких условиях, что поверхностная скорость газа составляет от 5 до 80 см/с, предпочтительно от 10 до 70 см/с.

Катализатор полимеризации может быть подан непосредственно или может поступать из предыдущей стадии преполимеризации, последнее является предпочтительным. Катализатор полимеризации предпочтительно вводят в среднюю зону через соответствующее отверстие. Отведение продукта реакции, предпочтительно, является непрерывным, как раскрыто в νθ-Α-00/29452.

Способы согласно настоящему изобретению предпочтительно относятся к полимеризации полиолефинов. Более предпочтительно полиолефинами являются мономеры, выбранные из группы этилена, пропилена и С4-С12 альфа-олефинов.

В способах по настоящему изобретению поверхностная скорость газа в средней зоне предпочтительно составляет от 0,05 до 0,8 м/с и/или поверхностная скорость газа, поступающего в нижнюю зону, предпочтительно составляет от 1 до 10 м/с.

Краткое описание фигур

Фиг. 1 представляет собой чертеж в разрезе реакторной установки, включающей реактор с псевдоожиженным слоем.

Фиг. 2 представляет собой чертеж в разрезе нижней зоны в форме конуса. Показано, что углом конуса является угол между осью конуса и боковой поверхностью.

Фиг. 3 представляет собой чертеж в разрезе верхней зоны в форме конуса.

Фиг. 4 показывает вариант осуществления реактора с псевдоожиженным слоем, состоящим из четырех зон, нижней зоны (5), средней зоны (6) и верхней зоны (7), и дополнительной зоны, расположенной в нижней зоне.

Фиг. 5 представляет собой чертеж в разрезе двойной реакторной установки по настоящему изобре- 13 026846 тению.

Список ссылок

- реактор с псевдоожиженным слоем

- циклон

- устройство для охлаждения

- устройство для нагнетания давления

- нижняя зона

- средняя зона

- верхняя зона

- впускное отверстие для псевдоожижающего газа

- выпускное отверстие

- система рециркуляции твердых частиц

- впускное отверстие для катализатора или форполимера

- выпускное отверстие для пластов, кусков и комков

- устройство для разбивания пластов

- выпускное отверстие для полимера

- реактор с подвижным слоем

- нижняя секция реактора с подвижным слоем

- верхняя секция реактора с подвижным слоем

- впускное отверстие для введения барьерного газа (реактор с подвижным слоем)

- впускное отверстие для твердых частиц (реактор с подвижным слоем)

- выпускное отверстие для псевдоожижающего газа (реактор с подвижным слоем)

- выпускное отверстие для твердых частиц, подлежащих рециркуляции

Подробное описание

Изобретение теперь будет объяснено в соответствии с фигурами.

В соответствии с фиг. 1 реакторная установка по настоящему изобретению включает реактор с псевдоожиженным слоем (1), имеющий нижнюю зону конической формы, среднюю зону цилиндрической формы и верхнюю зону конической формы.

Реакторная установка дополнительно снабжена устройством для разделения газа/твердых частиц (2) и устройством для охлаждения (3), а также устройством для нагнетания давления (4).

Реактор с псевдоожиженным слоем имеет впускное отверстие (8) для псевдоожижающего газа, расположенное в нижней зоне (5).

Реактор с псевдоожиженным слоем дополнительно включает выпускное отверстие для псевдоожижающего газа (9), расположенное в верхней зоне (7). Через выпускное отверстие (9) псевдоожижающий газ подают через циклон (2), устройство охлаждения (3) и устройство для нагнетания давления (4) во впускное отверстие (8) реактора с псевдоожиженным слоем.

Нижняя зона (5) и средняя зоны (6) образуют беспрепятственный проход по причине отсутствия распределительной пластины.

Диаметр поперечного сечения нижней зоны (5) строго монотонно увеличивается по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем. На фиг. 1 диаметр поперечного сечения увеличен постоянно в вертикальном направлении, так как нижняя зона изогнута только в двух измерениях, но не в трех измерениях.

Средняя зона (6) имеет постоянный диаметр поперечного сечения по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем.

Дополнительные установки, такие как контрольно-измерительные приборы, не приведены на фиг. 1.

Диаметр поперечного сечения верхней зоны (7) монотонно убывает в направлении потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем.

Фиг. 3 представляет собой чертеж в разрезе верхней зоны конической формы.

Фиг. 5 иллюстрирует двойную реакторную установку по настоящему изобретению чертежом в разрезе.

Примеры

Общие условия, применяемые для примеров

В примерах 1-5 реактор функционировал при абсолютном давлении 1 бар и температуре 25°С. В качестве псевдоожижающего газа применяли воздух. Слой образовывали из частиц полиэтилена, имеющих средний диаметр около 250 мкм. Полиэтилен имеет плотность 923 кг/м³ и ПТР5 (показатель текучести расплава, индекс расплава) от 0,24 г/10 мин.

Изобретение демонстрировали реакторной сборкой, имеющей следующие свойства:

- 14 026846

Высота нижней зоны: 1330 мм

Высота средней зоны: 2050 мм

Высота верхней зоны: 415 мм

Диаметр средней зоны: 480 мм

Реактор выполнен из оргстекла, так что протекание псевдоожижения и размеры пузырей в слое можно было наблюдать визуально.

Таблица (примеры 1-5)

	1	2	3	4	5
скорость потока псевдоожижающего газа [м³/ч]	65		195	130

высота слоя*[мм]	1100	2100			1500
Степень заполнения слоя** [%]	49	94
	стабиль- ный	стабиль- ный	стабиль- ный	стабиль- ный	стабиль- ный
			удаление комков	удаление комков

* Начиная от плоскости, разделяющей нижнюю и среднюю зоны ** по отношению к объему средней и верхней зон.

Пример 1.

Реактор, как описано выше, функционировал так, что скорость потока псевдоожижающего газа составляла 65 м³/ч, а высота слоя составляла 1100 мм (что соответствует около 49% от суммарного объема средней и верхней зон) от нижнего края цилиндрической секции.

Поверхностная скорость газа во впускном отверстии для газа, где диаметр реактора составлял 100 мм, составляла 2,3 м/с, а в средней зоне 0,1 м/с.

Возможно было наблюдать,, что размер пузырей увеличивался, когда пузырьки достигали верхней части слоя.

Пример 2.

Порядок осуществления примера 1 повторяли, за исключением того, что высота слоя составляла 2100 мм (что соответствует 94% от суммарного объема средней и верхней зон). Также в данном случае реактор мог функционировать в стабильном режиме в течение нескольких часов. Полимер, который переносился псевдоожижающим газом, мог быть легко отделен от газа в разделительной емкости, где полимеру давали осесть и получали чистый поток псевдоожижающего газа, содержащий менее 3 (5) 1 мас.% частиц. Полимер, извлеченный в разделительной емкости, являлся репрезентативной выборкой всего полимера. Таким образом, сегрегация мелких полимерных частиц не наблюдалась. Возможно было наблюдать, что даже если мелкие пузыри присутствовали в псевдоожиженном слое, большие пузыри, имеющие диаметр более половины диаметра слоя, отсутствовали.

Пример 3.

Порядок осуществления примера 1 повторяли, за исключением того, что поток газа составлял 195 м³/ч, что соответствует поверхностной скорости газа 30 см/с (средняя зона). Поверхностная скорость газа во впускном отверстии для газа, где диаметр реактора составлял 100 мм, составлял 6,9 м/с. Функционирование реактора было стабильным с отсутствием проблем. В ходе функционирования в верхнюю часть псевдоожиженного слоя вводили куски, имеющие массу около 12 г. В среднем в течение около 400 с комки проходили через слой к нижней части реактора, и их возможно было удалить через вертикальную трубу в нижней части.

Пример 4.

Порядок осуществления примера 1 повторяли, за исключением того, что потока газа составлял 130 м³/ч, что соответствует поверхностной скорости газа 20 см/с (средняя зона). Поверхностная скорость газа во впускном отверстии для газа, где диаметр реактора составлял 100 мм, составляла 4,6 м/с. В ходе функционирования в верхнюю часть псевдоожиженного слоя вводили куски, имеющие массу около 12 г. В среднем в течение около 700 с комки проходили через слой к нижней части реактора и их возможно было удалить через вертикальную трубу в нижней части.

Пример 5.

Порядок осуществления примера 4 повторяли, за исключением того, что высота слоя составляла

- 15 026846

1500 мм. Полимер, который переносился псевдоожижающим газом, мог быть легко отделен от газа в разделительной емкости, где полимеру давали осесть и получали чистый поток псевдоожижающего газа, содержащий менее 1 мас.% частиц. В ходе операции куски, имеющие массу около 12 г, вводили в верхнюю часть псевдоожиженного слоя. В ходе функционировнаия в верхнюю часть псевдоожиженного слоя вводили куски, имеющие массу около 12 г. В среднем в течение около 2700 с комки проходили через слой к нижней части реактора, и их можно было удалить через вертикальную трубу в нижней части.

Пример 6.

Изобретение дополнительно демонстрировали реакторной сборкой, полученной из стали, имеющей следующие свойства:

Высота нижней зоны:	1680 мм
Диаметр нижней части нижней зоны	175 мм
Высота средней зоны:	2050 мм
Высота верхней зоны:	670 мм
Диаметр средней зоны:	770 мм

Функционирование реактора было стабильным, проблемы отсутствовали. Реактор, описанный выше, применяли для сополимеризации этилена и 1-бутена при температуре 80°С и давлении 20 бар. Высота псевдоожиженного слоя, рассчитанная от нижней части средней зоны составляла 2100 мм.

Гомополимер этилена (ПТР2 = 300 г/10 мин, плотность 974 кг/м³), полученный в петлевом реакторе и все еще содержащий активный катализатор, диспергированный в нем, вводили в реактор через впускное отверстие, расположенное в нижней зоне, со скоростью 40 кг/ч. Этилен, водород и 1-бутен непрерывно вводили в систему циркуляции газа таким образом, чтобы концентрация этилена в псевдоожижающем газе составляла 17 мол.%, отношение 1-бутена к этилену составило 100 моль/кмоль, а отношение водорода к этилену составляла 15 моль/кмоль. Напоминание, что псевдоожижающим газом являлся азот. Скорость потока газа регулируют таким образом, чтобы поверхностная скорость газа в цилиндрической части реактора составляла 15 см/с. В результате сополимер возможно легко отвести через выпускное отверстие со скоростью 80 кг/ч. Псевдоожижающий газ, который отводится из верхней части реактора, пропускали через циклон. Полимер, который отделяется от газа, смешивали с вышеупомянутым гомополимерным потоком и, таким образом, возвращали в реактор с псевдоожиженным слоем.

Пример 7.

Реакторную установку, включающую реактор с подвижным слоем, применяли для полимеризации пропилена следующим образом:

Суспензию полимера, содержащую непрореагировавший пропилен и гомополимер пропилена, имеющего индекс расплава ПТР10 0,42 г/10 мин вводили в реактор, функционирующий при 85°С и 30 бар, таким образом, что скорость подачи полипропилена составляла 36 кг/ч, а концентрация полимера в суспензии составляла около 50 мас.%. Дополнительные пропилен и водород, а также азот в качестве инертного газа подавали в реактор таким образом, что содержание пропилена составляло 73 мол.%, а отношение водорода к пропилену составляло 186 моль/кмоль. Производительность реактора с псевдоожиженным слоем составляла 44 кг/ч. Поверхностная скорость псевдоожижающего газа в реакторе с псевдоожиженным слоем была 25 см/с. Высота слоя, рассчитанная от нижней части цилиндрической средней зоны, составляла 2100 мм.

Затем реакционную смесь из реактора с псевдоожиженным слоем выводили через выпускное отверстие в верхнем конусе и вводили во второй газофазный реактор с подвижным слоем, функционирующий при температуре 85°С и давлении 20 бар. В реактор с подвижным слоем в середину нижней цилиндрической секции вводили дополнительный пропилен. Отношение водорода к пропилену в нижней части реактора с подвижным слоем составляло 0,75 моль/кмоль. Производительность реактора составляла 8 кг/ч. Полимер затем повторно вводили в нижний конус из реактора с псевдоожиженным слоем с помощью винтовой подачи.

Полипропилен отводили от реактора с псевдоожиженным слоем через выпускное отверстие, которое расположено в нижней части цилиндрической секции, со скоростью 88 кг/ч.

Следующие пункты описывают предпочтительные варианты осуществления изобретения:

1. Реакторная установка для получения полимеров, включающая реактор с псевдоожиженным слоем (1), включающий нижнюю зону (5), среднюю зону (6) и верхнюю зону (7), впускное отверстие (8) для псевдоожижающего газа, расположенное в нижней зоне (5), выпускное отверстие (9) для псевдоожижающего газа, расположенное в верхней зоне (7);

выпускное отверстие (9) для псевдоожижающего газа объединено с реактором с псевдоожиженным слоем (1) через впускное отверстие (8);

эквивилентный диаметр поперечного сечения нижней зоны (5) является монотонно увеличивающимся по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем;

средняя зона (6) имеет, по существу, постоянный диаметр поперечного сечения по отношению к

- 16 026846 направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем;

где отношение высоты реактора с псевдоожиженным слоем и эквивалентного диаметра поперечного сечения средней зоны реактора с псевдоожиженным слоем составляет от 2 до 10; и где есть свободный проход в направлении потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем из нижней зоны (5) в верхнюю зону (7).

2. Реакторная установка по п.1, где реактор с псевдоожиженным слоем включает выпускное отверстие (12) для удаления пластов, кусков и комков, где указанное выпускное отверстие (12) расположено в нижней зоне (5) или под нижней зоной (5).

3. Реакторная установка по п.1 или 2, где эквивалентный диаметр поперечного сечения верхней зоны (7) реактора с псевдоожиженным слоем (1) монотонно уменьшается по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем.

4. Реакторная установка для получения полимеров по любому из пп.1-3, дополнительно включающая впускное отверстие (11) для катализатора, или преполимера, содержащего катализатор.

5. Реакторная установка для получения полимеров по любому из пп.1-4, где нижняя зона (5) имеет коническую форму, а средняя зона имеет цилиндрическую форму.

6. Реакторная установка для получения полимеров по п.5, где угол конуса конусообразной нижней зоны (5) составляет от 5 до 25°.

7. Реакторная установка для получения полимеров по любому из пп.1-6, где верхняя зона (7) имеет коническую форму, а средняя зона имеет цилиндрическую форму.

8. Реакторная установка для получения полимеров по п.7, где угол конуса конусообразной верхней зоны (7) составляет от 20 до 50°.

9. Реакторная установка для получения полимеров по любому из пп.1-8, дополнительно содержащая выпускное отверстие (15) для полимера.

10. Реакторная установка для получения полимеров по любому из пп.1-9, дополнительно включающая устройство для разделения газа/твердых частиц (2), соединенное с выпускным отверстием для газа (9).

11. Двойная реакторная установка, включающая реакторную установку, как описано в любом из пп.1-10, дополнительно включающая реактор с подвижным слоем (15), имеющий нижнюю секцию (16), верхнюю секцию (17), впускное отверстие (18) для газа, впускное отверстие (19) для твердых частиц и выпускное отверстие (20) для псевдоожижающего газа, расположенное в верхней секции (17), выпускное отверстие (21) для отвода твердых частиц от реактора с подвижным слоем, где выпускное отверстие (21) реактора с подвижным слоем соединено с впускным отверстием (23) реактора с псевдоожиженным слоем (1) с необязательным устройством подачи твердых веществ (22), расположенным между ними;

устройство для разделения газа/твердых частиц (2), соединенное с реактором с подвижным слоем (15) через впускное отверстие (19).

12. Реакторная установка по п.11, дополнительно включающая по меньшей мере одно выпускное отверстие (14) для полимера в реакторе с псевдоожиженным слоем и/или в реакторе с подвижным слоем.

13. Реакторная установка по любому из пп.1-12, дополнительно включающая петлевой реактор перед указанным реактором с псевдоожиженным слоем.

14. Способ получения полимеров в присутствии катализатора полимеризации в реакторной установке, включающей реактор с псевдоожиженным слоем в соответствии с любым из пп.1-9, подачу газовой смеси, включающей по меньшей мере один мономер, в нижнюю зону указанного реактора с псевдоожиженным слоем;

отведение потока газа, необязательно содержащего твердые частицы, из верхней зоны указанного реактора с псевдоожиженным слоем таким образом, чтобы образовать восходящий поток газа внутри указанного реактора с псевдоожиженным слоем;

где поверхностная скорость газа в средней зоне указанного реактора с псевдоожиженным слоем ниже конечной скорости большинства полимерных частиц, содержащихся в псевдоожиженном слое.

15. Способ получения полимеров в присутствии катализатора полимеризации в реакторе с псевдоожиженным слоем, включающим нижнюю зону, среднюю зону, и верхнюю зону, причем нижняя зона, средняя зона и верхняя зона образуют свободный проход, где способ включает следующие стадии:

подачу первой газовой смеси, содержащей по меньшей мере один мономер, в нижнюю зону;

подачу катализатора полимеризации в указанный реактор с псевдоожиженным слоем;

отведение потока газа, необязательно содержащего твердые частицы, из верхней зоны таким образом, чтобы образовывать восходящий поток газа внутри указанного реактора с псевдоожиженным слоем; полимеризацию указанного по меньшей мере одного мономера в присутствии указанного катализатора полимеризации и отведение первого полимера от указанного реактора с псевдоожиженным слоем,

- 17 026846 где поверхностная скорость газа постепенно уменьшается в указанной нижней зоне до уровня, превышающего минимальную скорость псевдоожижения, но меньшего, чем скорость, при которой начинается пневматический транспорт большинства частиц полимера, содержащихся в указанном псевдоожиженном слое.

16. Способ по п.14 или 15, где увеличение обратной величины квадратного корня из поверхностной _1_ скорости, выраженной в м/с,//, на один метр составляет от 0,33 до 4,4 в указанной нижней зоне в направлении потока псевдоожижающего газа.

17. Способ по любому из пп.14-16, включающий дополнительные этапы:

направление по меньшей мере части потока первого полимера в реактор с подвижным слоем; подача второй газовой смеси, содержащей по меньшей мере один мономер, в указанный реактор с подвижным слоем;

полимеризация указанного по меньшей мере одного мономера в указанном реакторе с подвижным слоем;

отведение потока второго полимера из нижней части указанного реактора с подвижным слоем, таким образом, создавая слой полимера, движущийся вниз;

направление по меньшей мере части потока второго полимера в указанный реактор с псевдоожиженным слоем.

18. Способ по любому из пп.14-17, где поверхностная скорость газа в средней зоне составляет от 0,05 до 0,8 м/с и/или где поверхностная скорость газа, входящего в нижнюю зону, составляет от 1 до 10 м/с.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения полимеров в присутствии катализатора полимеризации в реакторной установке, включающей реактор с псевдоожиженным слоем (1), включающий нижнюю зону (5), среднюю зону (6) и верхнюю зону (7), впускное отверстие (8) для псевдоожижающего газа, расположенное в нижней зоне (5), выпускное отверстие (9), расположенное в верхней зоне (7);

выпускное отверстие (9) для псевдоожижающего газа объединено с реактором с псевдоожиженным слоем (1) через впускное отверстие (8);

эквивалентный диаметр поперечного сечения нижней зоны (5) монотонно увеличивается по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем;

средняя зона (6) имеет, по существу, постоянный эквивалентный диаметр поперечного сечения по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем;

где отношение высоты верхней зоны к эквивалентному диаметру поперечного сечения средней зоны составляет в пределах от 0,7 до 1,1; и эквивалентный диаметр поперечного сечения верхней зоны (7) монотонно уменьшается по отношению к направлению потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем;

где отношение высоты реактора с псевдоожиженным слоем и эквивалентного диаметра поперечного сечения средней зоны реактора с псевдоожиженным слоем составляет от 2 до 10; и где существует свободный канал в направлении потока псевдоожижающего газа через реактор с псевдоожиженным слоем от нижней зоны (5) к верхней зоне (7), где реактор с псевдоожиженным слоем не имеет распределительной решетки; отличающийся тем, что способ включает следующие этапы:

подача газовой смеси, включающей по меньшей мере один мономер, в нижнюю зону указанного реактора с псевдоожиженным слоем;

отведение потока газа, необязательно содержащего твердые частицы, из верхней зоны указанного реактора с псевдоожиженным слоем таким образом, чтобы образовать восходящий поток газа внутри указанного реактора с псевдоожиженным слоем;

подача катализатора полимеризации в указанный реактор с псевдоожиженным слоем; осуществление полимеризации указанного по меньшей мере одного мономера в присутствии указанного катализатора полимеризации;

где поверхностную скорость газа в средней зоне указанного реактора с псевдоожиженным слоем поддерживают ниже конечной скорости большинства полимерных частиц, содержащихся в псевдоожиженном слое.
2. Способ по п.1, где реактор с псевдоожиженным слоем включает выпускное отверстие (12) для удаления пластов, кусков и комков, где указанное выпускное отверстие (12) расположено в нижней зоне (5) или под нижней зоной (5).
3. Способ получения полимеров по любому из пп.1, 2, дополнительно включающий реакторную установку, включающую впускное отверстие (11) для катализатора или преполимера, включающего катализатор.
4. Способ получения полимеров по любому из пп.1-3, где нижняя зона (5) реакторной установки имеет коническую форму, а средняя зона реакторной установки имеет цилиндрическую форму.

- 18 026846
5. Способ получения полимеров по п.4, где угол конуса конусообразной нижней зоны (5) реакторной установки составляет от 5 до 25°.
6. Способ получения полимеров по любому из пп.1-5, где верхняя зона (7) реакторной установки имеет коническую форму, а средняя зона имеет цилиндрическую форму.
7. Способ получения полимеров по п.6, где угол конуса конусообразной верхней зоны (7) реакторной установки составляет от 20 до 50°.
8. Способ получения полимеров по любому из пп.1-7, дополнительно содержащий реакторную установку, включающую выпускное отверстие (14) для полимера.
9. Способ по любому из пп.1-8, дополнительно включающий реакторную установку, включающую устройство для разделения газа/твердых частиц (2), соединенное с выпускным отверстием для газа (9).
10. Способ по любому из пп.1-9, включающий двойную реакторную установку, включающую реакторную установку, дополнительно включающую реактор с подвижным слоем (15), имеющий нижнюю секцию (16), верхнюю секцию (17), впускное отверстие (18) для газа, впускное отверстие (19) для твердых частиц и выпускное отверстие (20) для псевдоожижающего газа, расположенное в верхней секции (17), выпускное отверстие (21) для отвода твердых частиц из реактора с подвижным слоем, причем выпускное отверстие (21) реактора с подвижным слоем соединено с впускным отверстием (23) реактора с псевдоожиженным слоем (1) и между ними расположено необязательное устройство подачи твердых веществ (22);

устройство для разделения газа/твердых частиц (2), соединенное с реактором с подвижным слоем (15) через впускное отверстие (19).
11. Способ по п.10, дополнительно включающий реакторную установку, включающую по меньшей мере одно выпускное отверстие (14) для полимера в реакторе с псевдоожиженным слоем и/или в реакторе с подвижным слоем.
12. Способ по любому из пп.1-11, дополнительно включающий реакторную установку, включающую петлевой реактор перед указанным реактором с псевдоожиженным слоем.
13. Способ получения полимеров в присутствии катализатора полимеризации в реакторе с псевдоожиженным слоем, как определено в любом из пп.1-12, причем способ включает следующие этапы:

подача первой газовой смеси, содержащей по меньшей мере один мономер, в нижнюю зону;

подача катализатора полимеризации в указанный реактор с псевдоожиженным слоем;

отведение потока газа, необязательно содержащего твердые частицы, из указанной верхней зоны таким образом, чтобы образовывать восходящий поток газа внутри указанного реактора с псевдоожиженным слоем;

осуществление полимеризации указанного по меньшей мере одного мономера в присутствии указанного катализатора полимеризации;

отведение потока первого полимера из указанного реактора с псевдоожиженным слоем, где поверхностную скорость газа поддерживают постепенно уменьшающейся в указанной нижней зоне до уровня, превышающего минимальную скорость псевдоожижения, но меньшего, чем скорость, при которой начинается пневматический транспорт большинства частиц полимера, содержащихся в указанном псевдоожиженном слое.
14. Способ по любому из пп.1-13, где увеличение обратной величины квадратного корня из поверх1 ностной скорости, выраженной в м/с, 4ν на один метр составляет от 0,33 до 4,4 в указанной нижней зоне в направлении потока псевдоожижающего газа.
15. Способ по любому из пп.1-14, включающий дополнительные этапы:

направление по меньшей мере части указанного потока из реактора с псевдоожиженным слоем первого полимера в реактор с подвижным слоем;

подача второй газовой смеси, содержащей по меньшей мере один мономер, в указанный реактор с подвижным слоем;

полимеризация указанного по меньшей мере одного мономера в указанном реакторе с подвижным слоем;

отведение потока второго полимера из нижней части указанного реактора с подвижным слоем, таким образом создавая слой полимера, движущийся вниз;

направление по меньшей мере части указанного потока второго полимера в указанный реактор с псевдоожиженным слоем.
16. Способ по любому из пп.1-15, где поверхностная скорость газа в средней зоне составляет от 0,05 до 0,8 м/с и/или где поверхностная скорость газа, входящего в нижнюю зону, составляет от 1 до 10 м/с.