EP1079916A1 - Gasphasenwirbelschichtreaktor - Google Patents

Gasphasenwirbelschichtreaktor

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EP1079916A1
EP1079916A1 EP99922161A EP99922161A EP1079916A1 EP 1079916 A1 EP1079916 A1 EP 1079916A1 EP 99922161 A EP99922161 A EP 99922161A EP 99922161 A EP99922161 A EP 99922161A EP 1079916 A1 EP1079916 A1 EP 1079916A1
Authority
EP
European Patent Office
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gas
fluidized bed
reactor
phase fluidized
bed reactor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99922161A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Karer
Kaspar Evertz
Wolfgang Micklitz
Hans-Jacob Feindt
Philipp Rosendorfer
Peter KÖLLE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Basell Polyolefine GmbH
Original Assignee
Basell Polyolefine GmbH
Elenac GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE1998121955 external-priority patent/DE19821955A1/de
Priority claimed from DE1999104811 external-priority patent/DE19904811A1/de
Application filed by Basell Polyolefine GmbH, Elenac GmbH filed Critical Basell Polyolefine GmbH
Publication of EP1079916A1 publication Critical patent/EP1079916A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/44—Fluidisation grids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00256—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles in a heat exchanger for the heat exchange medium separate from the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00265—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2208/00274—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant vapours

Definitions

  • the present invention relates to a gas phase fluidized bed reactor for the polymerization of ethylenically unsaturated monomers.
  • a reactor chamber (1) in the form of a vertical tube, if desired a calming zone (2) adjoining the upper part of the reactor chamber, a circulating gas line (3), a circulating gas compressor (4) and a cooling device (5), characterized in that in the area of the transfer of the reaction gas from the circulating gas line into the reactor space and in the lower part of the reactor space itself there is either no gas distributor plate at all or only a gas distributor plate whose total area of the gas passage openings is more than 20% of the total area of this gas distributor plate.
  • the schematic structure of the reactor is shown in Figure 1.
  • the invention relates to processes for the polymerization of ethylene or copolymerization of ethylene with C 3 - to Cs-Ct olefins and for the production of EPDM, which are carried out in such a reactor.
  • Gas phase polymerization processes are among the preferred processes for the polymerization of ethylenically unsaturated monomers, in particular for the polymerization of ethylene, if desired in the presence of further unsaturated monomers. Polymerization processes in fluidized beds are particularly economical.
  • Gas phase fluidized bed reactors for carrying out such processes have long been known.
  • the reactors common today have many common structural features: Among other things, they consist of a reactor space in the form of a vertical tube, which usually has an enlarged diameter in the upper part. In this calming zone there is a smaller gas flow due to the larger pipe diameter, which leads to a limitation of the discharge of the fluidized bed consisting of small polymer.
  • these reactors contain a circulating gas line, in which cooling units for removing the heat of polymerization, a compressor and, if desired, further elements such as a cyclone for removing fine polymer particles are attached.
  • a reactor floor in the usual form today i.e. a close-meshed network or a metal plate with narrow bores of different geometries, has some disadvantages: Both on the inflow side of the floor and on the top of the floor, polymer deposits caused by dust can occur again and again. shaped polymer and catalyst particles, which are entrained by the gas flow into the circulating gas line. This danger is particularly prevalent in the so-called condensed mode mode, i.e. when liquid monomers are present in the cycle gas. In addition to these deposits, which can lead to an increase in pressure and ultimately to a termination of the polymerization, the pressure loss in normal operation also causes additional energy costs, since the compressor has to compensate for this pressure loss by higher output.
  • the object of the present invention was therefore to provide a gas phase fluidized bed reactor which no longer has these disadvantages.
  • the gas phase fluidized bed reactor according to the invention is suitable in principle for the polymerization of various ethylenically unsaturated monomers.
  • ethylenically unsaturated monomers examples include ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene and also higher ⁇ -olefins; dienes such as butadiene and cyclopentadiene and cycloolefins such as cyclopentene and cyclohexene are also suitable.
  • the ethylenically unsaturated monomers can be polymerized alone or as a mixture.
  • the reactor according to the invention is particularly suitable for the homopolymerization of ethylene, for the production of ethylene-hexene and ethylene-butene copolymers and for the production of EPDM.
  • a preferred embodiment of the gas phase fluidized bed reactor according to the invention is characterized in that there is no gas distributor floor itself in the area of the transfer of the reaction gas from the circulating gas line into the reactor space and in the lower part of the reactor space itself.
  • a reactor in which in the area of the reaction gas transfer from the circulating gas line into the reactor space or in the lower part of the reaction space itself a gas distributor plate, the total area of the gas passage openings of which is more than 50%, particularly preferably more than 90%, of the total surface area of this gas distributor plate , is available.
  • flow transducers should be installed, particularly in the case of large reactor dimensions, when the circulating gas is transferred from the circulating gas line to the reaction space in order to convert the flow pulse of the incoming gas.
  • This can be done by various gas deflecting devices such as baffles, deflectors, impact plates or the like, as are known to the person skilled in the art.
  • gas phase fluidized bed reactors in which flow baffles are arranged in the area of the reaction gas transfer from the circulating gas line into the reactor space for converting the flow impulse of the incoming gas, which are arranged in such a way that a largely homogeneous introduction of the gas flow into the fluidized bed is achieved.
  • sheet metal is of course not intended to describe the material of the device, but only its shape and function; the kind of
  • Another preferred device for gas distribution when entering the reaction space of the reactor according to the invention consists in that in the area of the reaction gas transfer from the circulating gas line into the reactor space for converting the flow impulse of the entering gas, a coarse-meshed network is attached, on which balls are fixed in such number, size and distribution that a largely homogeneous introduction of the gas flow into the fluidized bed is achieved.
  • the net should be so coarse-meshed that there is practically no pressure loss;
  • the task of this network is to keep the balls, which act as deflectors or deflectors for the gas flow, in the desired position.
  • the balls can be evenly distributed over the network. In the case of a large reactor diameter in particular, however, it can make sense to that is, directly above the gas influence in the middle of the reactor section, to arrange a larger number of such balls than in the edge area.
  • the gas phase fluidized bed reactors according to the invention show their advantageous properties, especially on an industrial scale.
  • Reactors are preferred in which the inner diameter of the reaction space (1) is more than 0.5 m, particularly preferably more than 1 m.
  • Reactors with internal diameters between 2 and 8 m are particularly advantageous.
  • the reactor according to the invention can be provided with various devices for gas / solid separation.
  • a calming zone (2) adjoins the upper part of the reactor space (1).
  • Another embodiment of the gas phase fluidized bed reactor according to the invention is characterized in that a cyclone for separating polymer and catalyst particles from the circulating gas is attached between the reactor space (1) and the aggregates of the circulating gas line. If desired, this cyclone can also be combined with a calming zone (2).
  • this calming zone is dispensed with, so that the circulating gas line or, in addition, a device for separating polymer and catalyst particles from the circulating gas, for example a cyclone, is connected directly to the reactor space.
  • a device for separating polymer and catalyst particles from the circulating gas for example a cyclone
  • the reactors according to the invention have no reactor base which can prevent the polymer particles from flowing back into the circulating gas line when the compressor is switched off, it may be expedient to take measures to prevent this backfeeding.
  • a flap or a slide in the area of the mouth of the circulating gas line can be attached to the reaction space. B. can also be closed when filling the reactor before the start of the polymerization, but when starting the compressor is opened.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the closable flap or the slide is provided with uniformly distributed holes, which preferably have a diameter between 1 and 7 mm. With the help of this flap, the bulk material can be whirled up when the flap is initially closed.
  • the gas phase fluidized bed reactor described here is particularly suitable for carrying out processes for the polymerization of ethylene or for the copolymerization of ethylene with C 3 - to Cs-.alpha.-olefins, as mentioned at the outset.
  • a process for the production of EPDM is preferred, which is characterized in that the copolymerization is carried out in a reactor according to the invention.
  • an advantageous embodiment of the process according to the invention consists in feeding a mixture containing gaseous and liquid monomers into the reactor space.
  • the polymerization process according to the invention is carried out in such a way that the polymerization takes place essentially in the reactor space (1) and only small amounts of particles circulate with the circulating gas. This can be achieved by the above-mentioned devices for gas-solid separation. Often, however, such devices can largely be described if the polymerization is carried out only just below the softening temperature of the polymers.
  • a copolymerization was carried out in this reactor under the following conditions:
  • the polymerization was carried out continuously for 60 hours. After the polymerization, the reactor was opened, there were kei ⁇ nerlei chunks or coverings visible.

Abstract

Gasphasenwirbelschichtreaktor zur Polymerisation ethylenisch ungesättigter Monomerer, umfassend einen Reaktorraum (1) in Form eines vertikalen Rohres, gewünschtenfalls eine an den oberen Teil des Reaktorraumes anschließende Beruhigungszone (2), eine Kreisgasleitung (3), einen Kreisgaskompressor (4) und eine Kühleinrichtung (5), wobei im Bereich des Übertritts des Reaktionsgases von der Kreisgasleitung in den Reaktorraum und im unteren Teil des Reaktorraumes selbst entweder überhaupt kein Gasverteilerboden oder nur ein Gasverteilerboden, dessen Gesamtfläche der Gasdurchlaßöffnungen mehr als 20 % der Gesamtfläche dieses Gasverteilerbodens beträgt, vorhanden ist.

Description

Gasphasenwirbelschichtreaktor
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasphasenwirbel - schichtreaktor zur Polymerisation ethylenisch ungesättigter Mono- irierer. umfassend einen Reaktorraum (1) in Form eines vertikalen Rohres, gewünschtenfalls eine an den oberen Teil des Reaktorrau- mes anschließende Beruhigungszone (2) , eine Kreisgasleitung (3) , einen Kreisgaskompressor (4) und eine Kühleinrichtung (5) , dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des .Übertritts des Reaktionsgases von der Kreisgasleitung in den Reaktorraum und im unteren Teil des Reaktorraumes selbst entweder überhaupt kein Gas- verteilerboden oder nur ein Gasverteilerboden, dessen Gesamtfläche der Gasdurchlaßöffungen mehr als 20 % der Gesamtfläche dieses Gasverteilerbodens beträgt, vorhanden ist. Den schematischen Aufbau des Reaktors zeigt Abbildung 1. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zur Polymerisation von Ethylen oder Copolymerisation von Ethylen mit C3- bis Cs-Ct-Olefinen sowie zur Herstellung von EPDM, welche in einem solchen Reaktor durchgeführt werden.
Gasphasenpolymerisationsverfahren gehören heute zu den bevorzug - ten Verfahren zur Polymerisation ethylenisch ungesättigter Mono- merer, insbesondere zur Polymerisation von Ethylen, gewünschten- falls in Gegenwart weiterer ungesättigter Monomerer . Dabei gelten Polymerisationsverfahren in Wirbelschichten als besonders wirtschaftlich.
Gasphasenwirbelschichtreaktoren zur Durchführung solcher Verfahren sind seit langem bekannt. Die heute üblichen Reaktoren weisen dabei viele gemeinsame Strukturmerkmale auf: Sie bestehen unter anderem aus einem Reaktorraum in Form eines vertikalen Rohres, welches im oberen Teil meist eine Erweiterung des Durchmessers aufweist. In dieser Beruhigungszone herrscht infolge des größeren Rohrdurchmessers ein geringerer Gasstrom, der zu einer Begrenzung des Austrags des aus kleinteiligem Polymerisat bestehenden Wirbelbetts führt. Weiterhin enthalten diese Reaktoren eine Kreisgasleitung, in welcher Kühlaggregate zur Abführung der Polymerisationswärme, ein Kompressor und gewünschtenfalls weitere Elemente wie beispielsweise ein Zyklon zur Entfernung von Polyme- risat-Feinstaub angebracht sind. Beispiele solcher Gasphasen- wirbelschichtreaktoren wurden beispielsweise in EP-A-0 202 076, EP-A-0 549 252 und EP-A-0 697 421 beschrieben. Alle bekannten Gasphasenwirbelschichtreaktoren besitzen im unteren Teil des Reaktionsraumes einen Reaktorboden, der den Reak- tonsraum von der Kreisgasleitung und dem Gasverteilungsraum räumlich abschließt. Aufgabe dieses Reaktorbodens ist es zum einen, ein Zurückfließen der Polymerisatpartikel in das Kreisgasrohr beim Ausschalten des Kompressors zu verhindern. Andererseits ist die allgemeine technische Lehre, daß der Druckverlust, der an diesem Reaktorboden infolge der relativ engen Eintrittsöffnung auftritt, eine gleichmäßige Gasverteilung im Reaktionsraum ge- währleistet. Diese Lehrmeinung wird z. B. in US-A-3 298 792 und EP-A-0 697 421 vertreten.
Ein Reaktorboden in der heute üblichen Form, also ein engmaschiges Netz oder eine Metallplatte mit engen Bohrungen unterschied- licher Geometrie weist jedoch einige Nachteile auf: Sowohl an der Anströmseite des Bodens als auch an der Bodenoberseite kann es immer wieder zu Polymerisatablagerungen, verursacht durch staub - förmige Polymerisat- und Katalysatorpartikel, die von der Gas - Strömung in die Kreisgasleitung mitgerissen werden, kommen. Diese Gefahr besteht besonders bei sogenannter Condensed-Mode-Fahr - weise, d.h., wenn im Kreisgas flüssige Monomere vorhanden sind. Neben diesen Ablagerungen, die zu Druckanstieg und letztenendes zu einem Abbruch der Polymerisation führen können, verursacht aber auch der Druckverlust im Normalbetrieb zusätzliche Energie- kosten, da der Kompressor diesen Druckverlust durch höhere Leistung kompensieren muß.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Gasphasenwirbelschichtreaktor bereitzustellen, der diese Nach- teile nicht mehr aufweist.
Demgemäß wurde der eingangs beschriebene Gasphasenwirbelschichtreaktor sowie Verfahren zur (Co- ) olymerisation in einem solchen Reaktor gefunden.
Der erfindungsgemäße Gasphasenwirbelschichtreaktor ist prinzipell zur Polymerisation verschiedener ethylenisch ungesättigter Mono- merer geeignet. Zu nennen sind beispielsweise Ethylen, Propylen, 1-Buten, Isobuten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen und auch höhere α-Olefine; weiterhin kommen z.B. auch Diene wie Butadien und Cyclopentadien und Cycloolefine wie Cyclopenten und Cyclo- hexen in Betracht. Die ethylenisch ungesättigen Monomere können allein oder in Mischung polymerisiert werden. Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Reaktor zur Homopolymerisation von Ethylen, zur Herstellung von Ethylen-Hexen- und Ethylen-Buten- Copolymeren sowie zur Herstellung von EPDM. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasphasen- wirbelschichtreaktors ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übertritts des Reaktionsgases von der Kreisgasleitung in den Reaktorraum und im unteren Teil des Reaktorraumes selbst kein Gasverteilerboden vorhanden ist.
Weiterhin bevorzugt ist ein Reaktor, bei welchem im Bereich des Übertritts des Reaktionsgases von der Kreisgasleitung in den Reaktorraum oder im unteren Teil des Reaktionsraumes selbst ein Gasverteilerboden, dessen Gesamtfläche der Gasdurchlaßöffungen mehr als 50 %, besonders bevorzugt mehr als 90 % der Gesamtfläche dieses Gasverteilerbodens beträgt, vorhanden ist.
Für den Fall, daß ganz auf einen Reaktorboden verzichtet wird, aber auch für die anderen Bodenkonstruktionen mit sehr geringem Druckverlust sollten besonders bei großen Reaktordimensionen beim Übergang des Kreisgases aus der Kreisgasleitung in den Reaktions- raum zur Umformung des Strömungsimpulses des eintretenden Gases Strömungsumformer angebracht sein. Dies kann durch verschiedene Gasumlenkvorrichtungen wie Leitbleche, Deflektoren, Aufprallbleche oder ähnliches erfolgen, wie sie dem Fachmann geläufig sind.
Bevorzugt sind Gasphasenwirbelschichtreaktoren, bei denen im Bereich des Übertritts des Reaktionsgases von der Kreisgasleitung in den Reaktorraum zur Umformung des Strömungsimpulses des eintretenden Gases Strömungsleitbleche angebracht sind, die so angeordnet sind, daß eine weitgehend homogene Einleitung der Gas - Strömung in die Wirbelschicht erzielt wird. Der Begriff "Blech" soll hier natürlich nicht das Material der Vorrichtung beschrei- ben, sondern lediglich deren Form und Funktion; die Art des
Materials ist dabei unerheblich, es muß lediglich mit den Polymerisationsbedingungen kompatibel sein.
Eine weitere bevorzugte Vorrichtung zur Gasverteilung beim Ein- tritt in den Reaktionsraum des erfindungsgemäßen Reaktors besteht darin, daß im Bereich des Übertritts des Reaktionsgases von der Kreisgasleitung in den Reaktorraum zur Umformung des Strömungs- impulses des eintretenden Gases ein grobmaschiges Netz angebracht ist, auf welchem Kugeln in solcher Zahl, Größe und Verteilung fixiert sind, daß eine weitgehend homogene Einleitung der Gas- strömung in die Wirbelschicht erzielt wird. Das Netz sollte dabei so grobmaschig sein, daß es praktisch keinen Druckverlust bewirkt; Aufgabe dieses Netzes ist es, die Kugeln, die als Ablenkeinrichtungen oder Deflektoren für den Gasstrom fungieren, in der gewünschten Position zu halten. Die Kugeln können gleichmäßig über das Netz verteilt sein. Besonders bei großem Reaktordurchmesser kann es jedoch sinnvoll sein, im Bereich der Reaktorachse, also direkt über dem Gaseinfluß in der Mitte des Reaktorschnittes, eine größere Zahl solcher Kugeln anzuordnen als im Randbereich.
Natürlich können statt der Kugeln auch andere geometrische Körper verwendet werden, Kugeln sind jedoch bevorzugt, da sie eine besonders gleichmäßige und verwirblungsarme Gasverteilung bewirken.
Die erfindungsgemäßen Gasphasenwirbelschichtreaktoren zeigen ihre vorteilhaften Eigenschaften besonders im industriellen Maßstab. Dabei sind Reaktoren bevorzugt, bei denen der Innendurchmesser des Reaktionsraumes (1) mehr als 0,5 m, besonders bevorzugt mehr als 1 m beträgt. Besonders vorteilhaft sind Reaktoren mit Innendurchmessern zwischen 2 und 8 m.
Um zu verhindern, daß größere Mengen Feststoff in das Kreisgas - System gelangen, kann der erfindungsgemäße Reaktor mit verschiedenen Vorrichtungen zur Gas/Feststofftrennung versehen sein. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors schließt, wie eingangs erwähnt, an den oberen Teil des Reaktorraums (1) eine Beruhigungszone (2) an. Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasphasenwirbelschichtreaktors ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reaktorraum (1) und den Aggregaten der Kreisgasleitung ein Zyklon zur Abtrennung von Polymerisat - und Katalysatorpartikeln aus dem Kreisgas angebracht ist. Dieser Zyklon kann gewünschtenfalls auch mit einer Beruhigungszone (2) kombiniert werden. In einer weitern Ausführungsform wird auf diese Beruhigungszone verzichtet, so daß sich direkt an den Reaktorraum die Kreisgasleitung bzw. zusätzlich eine Einrichtung zur Abtrennung von Polymerisat- und Katalysatorpartikeln aus dem Kreisgas, also beispielsweise ein Zyklon, anschließt. Auch für den Fall, daß der Reaktor weder eine Beruhigungszone noch eine andere Einrichtung zur Trennung von Kreisgas und Feststoff aufweist, soll der Begriff "Reaktorraum" so verstanden werden, daß in diesem Teil des Reaktors im Wesentlichen die Polymerisation stattfindet und nur geringfügig Teile des Polymerisats mit dem Kreisgas zirkuliert werden.
Da die erfindungsgemäßen Reaktoren keinen Reaktorboden besitzen, der ein Zurückfließen vom Polymerisatteilchen in die Kreisgasleitung bei ausgeschaltetem Kompressor verhindern kann, kann es zweckmäßig sein, Maßnahmen zur Verhinderung dieses ZurückfHeßens zu ergreifen. So kann beispielsweise eine Klappe oder ein Schieber im Bereich der Mündung der Kreisgasleitung in den Reaktions- räum angebracht werden, die bei ausgeschaltetem Kompressor und z. B. auch beim Befüllen des Reaktors vor dem Beginn der Polymerisation geschlossen sein kann, beim Starten des Kompressors jedoch geöffnet wird. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die verschließbare Klappe oder der Schieber mit gleichmäßig verteilten Löchern versehen ist, die vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 1 und 7 mm aufweisen. Mit Hilfe dieser Klappe ist ein Aufwirbeln des Schüttgutes bei zunächst geschlossener Klappe möglich.
Erfindungsgemäß eignet sich der hier beschriebenen Gasphasenwirbelschichtreaktor besonders zur Durchführung von Verfahren zur Polymerisation von Ethylen oder zur Copolymerisation von Ethylen mit C3- bis Cs-α-Olefinen, wie sie Eingangs genannt sind. Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von EPDM bevorzugt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Copolymerisation in einem erfindungsgemäßen Reaktor durchgeführt wird.
Da die Gefahr von Polymerisatablagerungen im Bereich des Reaktor - bodens nicht oder nur sehr eingeschränkt besteht, kann auf viele aufwendige Vorsichtsmaßnahmen, wie sie bei der Verwendung herkömmlicher Gasverteilungsböden häufig ergriffen werden, verzich- tet werden. So ist beispielsweise der Einbau eines Zyklons zur Feinstaubabtrennung am Reaktionsraumausgang im allgemeinen überflüssig. Auch kann problemlos flüssiges Monomer zudosiert werden, und zwar in größerer Menge, als sonst bei kondensierter Fahrweise üblich ist. Eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Gegenwart kondensierter Monomerer ist daher besonders vorteilhaft.
Demgemäß besteht eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß man ein Gemisch enthal- tend gasförmige und flüssige Monomere in den Reaktorraum einspeist.
Das erfindungsgemäße Polymerisationsverfahren wird in einer Weise durchgeführt, daß die Polymerisation im Wesentlichen im Reaktor- räum (1) erfolgt und nur geringe Partikelmengen mit dem Kreisgas zirkulieren. Dies kann durch die oben genannten Einrichtungen zur Gas-Feststofftrennung erreicht werden. Oft kann auf solche Einrichtungen jedoch weitgehend erzichtet werden, wenn man die Polymerisation nur knapp unterhalb der Erweichungstemperatur der Polymeren durchführt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung eines (Co) Polymerisats einer vorgewählten Dichte d die (Co) Polymeri- sation bei einer Temperatur durchführt, welche in einem Bereich liegt, der von einer oberen Umhüllenden der Gleichung (I) TH = 171 + ( I )
0 , 84 - d '
und einen unteren Umhüllenden der Gleichung (II)
7,3d'
TN = 173 + (II) 0,837-d'
begrenzt wird, worin die Variablen die folgende Bedeutung haben:
TH höchste Reaktionstemperatur in °C
TN niedrigste Reaktionstemperatur in °C
d' Zahlenwert der Dichte (d) des herzustellenden (Co) Polymeri - sats .
Durch diese Hochtemperaturfahrweise fällt nur ein geringer Fein¬ staubanteil an, so daß eine Feststoffabtrennung meist überflüssig ist.
Beispiel
In einem Wirbelschichtreaktor gemäß Abb. 1 mit einem Reaktions- rauminnendurchmesser von 0,5 m und einer Reaktionsraumhöhe von 3 m wurde im Eingangsbereich des Reaktionsraumes ein Strömungsum¬ former angebracht. Ein Gasverteilerboden war nicht vorhanden.
In diesem Reaktor wurde eine Copolymerisation unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
Gaszusammensetzung: 50 % Ethylen 45 % Stickstoff
5 % 1-Buten Kreisgasgeschwindigkeit: 35 m/s Temperatur: 115°C
Druck: 20 bar
Die Polymerisation wurde kontinuierlich über 60 h durchgeführt. Nach der Polymerisation wurde der Reaktor geöffnet, es waren kei¬ nerlei Brocken oder Beläge sichtbar.

Claims

Patentansprüche
1. Gasphasenwirbelschichtreaktor zur Polymerisation ethylenisch ungesättigter Monomerer, umfassend einen Reaktorraum (1) in
Form eines vertikalen Rohres, eine Kreisgasleitung (3), einen Kreisgaskompressor (4) und eine Kühleinrichtung (5) , dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übertritts des Reaktions- gases von der Kreisgasleitung in den Reaktorraum und im un- teren Teil des Reaktorraumes selbst entweder überhaupt kein Gasverteilerboden oder nur ein Gasverteilerboden, dessen Gesamtfläche der Gasdurchlaßöffnungen mehr als 20 % der Gesamtfläche dieses Gasverteilerbodens beträgt, vorhanden ist.
2. Gasphasenwirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übertritts des Reaktionsga- ses von der Kreisgasleitung in den Reaktorraum und im unteren Teil des Reaktorraumes selbst kein Gasverteilerboden vorhan- den ist.
3. Gasphasenwirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übertritts des Reaktionsga- ses von der Kreisgasleitung in den Reaktorraum oder im un- teren Teil des Reaktorraumes selbst ein Gasverteilerboden, dessen Gesamtfläche der Gasdurchlaßöffnungen mehr als 90 % der Gesamtfläche dieses Gasverteilerbodens beträgt, vorhanden ist.
4. Gasphasenwirbelschichtreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übertritts des Reaktionsgases von der Kreisgasleitung in den Reaktorraum zur Umformung des Strömungsimpulses des eintretenden Gases Strömungsumformer angebracht sind, die so angeordnet sind, daß eine weitgehend homogene Einleitung der GasStrömung in die Wirbelschicht erzielt wird.
Zeichn.
5. Gasphasenwirbelschichtreaktor nach 'den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übertritts des Reaktionsgases von der Kreisleitung in den Reaktorraum zur Umformung des Strömungsimpulses des eintretenden Gases ein 5 grobmaschiges Netz angebracht ist, auf welchem Kugeln in solcher Zahl, Größe und Verteilung fixiert sind, daß eine weitgehend homogene Einleitung der Gasströmung in die Wirbelschicht erzielt wird.
10 6. Gasphasenwirbelschichtreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Reaktor - raumes (1) mehr als 0,5 m beträgt.
7. Gasphasenwirbelschichtreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 6, 15 dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des Eindringens vom Polymerisatpartikeln in die Kreisgasleitung bei abgeschaltetem Kompressor im Bereich des Übergangs von der Kreisleitung in den unteren Teil des Reaktorraumes eine verschließbare Klappe angebracht ist. 20
8. Gasphasenwirbelschichtreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verschließbare Klappe mit gleichmäßig verteilten Löchern mit einem Durchmesser zwischen 1 und 7 mm versehen ist.
25
9. Gasphasenwirbelschichtreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem oberen Teil des Reaktor - raumes (1) eine Beruhigungszone (2) anschließt.
30 10. Gasphasenwirbelschichtreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reaktorraum (1) und den Aggregaten der Kreisgasleitung ein Zyklon zur Abtrennung von Polymerisat- und Katalysatorpartikeln aus dem Kreisgas angebracht ist.
35
11. Verfahren zur Polymerisation von Ethylen oder zur Copolymerisation von Ethylen mit C3 - bis Cs-α-Olefinen, dadurch gekennzeichnet, daß die (Co- ) Polymerisation in einem Gasphasenwirbelschichtreaktor gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 durchgeführt
40 wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation in Gegenwart kondensierter Monomerer und/oder kondensierter Kohlenwasserstoffe durchgeführt wird.
45
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch enthaltend gasförmige und flüssige Monomere in den Reaktorraum einspeist.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung eines (Co) Polymerisats einer vorgewählten Dichte d die (Co) Polymerisation bei einer Temperatur durchführt, welche in einem Bereich liegt, der von einer oberen Umhüllenden der Gleichung (I)
6d'
171 + (I!
0,84-d'
und einen unteren Umhüllenden der Gleichung (II)
7,3d'
TN = 173 + :n)
0,837-d'
begrenzt wird, worin die Variablen die folgende Bedeutung haben:
TH höchste Reaktionstemperatur in °C
TN niedrigste Reaktions emperatur in °C
d' Zahlenwert der Dichte (d) des herzustellenden (Co) Polymerisats .
15. Verfahren zur Herstellung von EPDM, dadurch gekennzeichnet, daß die Copolymerisation in einem Reaktor gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 durchgeführt wird.
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