FI83932C - Foerfarande foer matning av en slamaktig katalysator i en polymerisationsreaktor. - Google Patents

Description

83932

Menetelmä mutamaisen katalyytin syöttämiseksi polymerointireaktoriin Förfarande för matning av en slamaktig katalysator i en polymerisations-reaktor 5

Keksinnön kohteena on menetelmä mutamaisen katalyyttiseoksen syöttämiseksi polymerointireaktoriin, jossa menetelmässä katalyyttiseosta syötetään säiliöstä siihen yhteydessä olevan syöttölaitteen annostelutilaan ja josta katalyyttiseos 10 syötetään edelleen annoksittain polymerointireaktoriin siirtoväliaineen avulla.

Keksinnön kohteena on myös laite mutamaisen katalyyttiseoksen syöttämiseksi annoksittain polymerointireaktoriin säiliöstä jatkuvana prosessina, joka laitteisto käsittää nelitieventtiilin, joka on varustettu pyöritettävällä tulpalla, johon on 15 muodostettu yksi tai useampi läpimenevä poraus siten, että poraukset eivät ole yhteydessä toisiinsa, ja jonka laitteiston runkoon on muodostettu ristikkäin läpimenevät reiät, joista ensimmäinen reikä muodostuu säiliön syöttölaitteiston tulppaan yhdistävästä ensimmäisestä syöttökanavasta, joka tulpan vastakkaisella puolella jatkuu ensimmäisenä poistokanavana rungosta ulos, ja joista toinen 20 reikä muodostuu katalyyttiseoksen siirtoväliaineen syöttöjohtoon yhdistetystä toisesta syöttökanavasta, joka tulpan vastakkaisella puolella jatkuu toisena poistokanavana, joka on yhdistetty polymerointireaktoriin menevään reaktorijoh-toon.

25 Monissa kemiallisissa reaktioissa, kuten esimerkiksi olefiinien polymeroinnissa käytetään katalyyttejä, joita syötetään polymerointireaktoriin suspensiona jossakin hiilivetyväliaineessa. Tälläisissä prosesseissa katalyyttiseos syötetään tavallisesti erillisestä syöttösäiliöstä mutamaisena katalyyttisuspensiona syöttö- tai annostelulaitteen avulla polymerointireaktoriin. Koska polymerointiprosessit ovat 30 usein jatkuvatoimisia, on katalyyttiä voitava annostella jatkuvasti tarkalleen haluttu määrä polymerointireaktoriin. Koska katalyytit ovat usein suhteellisen paksuja mutamaisia seoksia, se asettaa suuria vaatimuksia annostelulaitteiston toiminnalle ja käyttövarmuudelle.

2 83932 Tälläinen katalyytin syöttöjärjestelmä on aikaisemmin esitetty esim. US*patentis-sa 3 227 312. Siinä kuvataan syöttölaite, joka käsittää pyörivän tulppaventtiilin, jossa tulppaan on tehty kaksi läpimenevää kanavaa, jotka eivät ole yhteydessä keskenään. Tulpan pyöriessä kumpikin kanavista on vuorollaan yhteydessä 5 katalyytin syöttösäiliöön, jolloin se täyttyy katalyyttiseoksella ja tulpan edelleen pyöriessä katalyytillä täyttynyt kanava joutuu asentoon, jossa se on yhteydessä sekä polymerointireaktoriin että siirtoväliaineyhteeseen, josta tuleva väliaine kuljettaa katalyytin syöttökanavasta polymerointireaktoriin. Samanaikaisesti toinen syöttökanava on vuorostaan kääntynyt siten, että se on yhteydessä 10 katalyytin syöttösäiliöön ja täyttyy siten katalyyttiseoksella.

Mainitun US-patentin mukaisen syöttölaitteen toimintaperiaatteesta johtuu, että syöttökanavan joutuessa sellaiseen asentoon, että se on yhteydessä katalyytin syöttösäiliön kanssa, se on samalla täyttyneenä puhtaalla siirtoväliaineella. Tämä 15 on samalla haitta, koska se vaikeuttaa entisestään mutamaisen katalyyttiseoksen valumista syöttökanavaan. Seurauksena on syöttökanavan täyttymisen hidastuminen tai vain osittain täyttyminen ja edelleen syöttölaitteen syöttökapasiteetin aleneminen ja samalla polymerointiprosessin tuotantonopeuden aleneminen.

20 Esilläolevan keksinnön päämääränä on aikaansaada menetelmä ja laite, jolla vältetään edellä mainittu haitta. Siten keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että katalyyttiseoksen valumisen nopeuttamiseksi siirtoväliaine tyhjennetään annostelukanavasta johtamalla väliaine annostelu-kanavan alapäähän yhteydessä olevaan kahden peräkkäisesti toimivan on/off-25 tyyppisen poistoventtiilin väliseen poistotilaan, jolloin ensimmäisen poistoventtiilin avauduttua ja toisen venttiilin ollessa kiinni siirtoväliainetta siirtyy tulppaventtiilin annostelutilasta venttiilien välisen poistotilan tilavuuden verran, jonka jälkeen ensimmäisen poistoventtiili sulkeutuessa toinen avautuu siirtoväliaineen ulosjohtamiseksi.

30

Keksinnön päämääränä on lisäksi aikaansaada laite mutamaisen katalyyttiseoksen syöttämiseksi annoksittain polymerointireaktoriin säiliöstä jatkuvana prosessina, joka laitteisto käsittää nelitieventtiilin, joka on varustettu pyöritettävällä tulpalla, johon on muodostettu yksi tai useampi läpimenevä poraus siten, että 3 83932 poraukset eivät ole yhteydessä toisiinsa, ja jonka laitteiston runkoon on muodostettu ristikkäin läpimenevät reiät, joista ensimmäinen reikä muodostuu säiliön syöttölaitteiston tulppaan yhdistävästä ensimmäisestä syöttökanavasta, joka tulpan vastakkaisella puolella jatkuu ensimmäisenä poistokanavana rungosta 5 ulos, ja joista toinen reikä muodostuu katalyyttiseoksen siirtoväliaineen syöttö-johtoon yhdistetystä toisesta syöttökanavasta, joka tulpan vastakkaisella puolella jatkuu toisena poistokanavana, joka on yhdistetty polymerointireaktoriin menevään reaktorijohtoon. Keksinnön mukaiselle laitteelle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että mainittuun ensimmäiseen poistokanavaan on yhdistetty 10 kahden on/off-tyyppisen venttiilin ja niiden välisen putken muodostama ulospu-hallustila, jolloin mainitut venttiilit toimivat sekventiaalisesti siten, että mainittujen porausten tullessa mainitun ensimmäisen poistokanavan kohdalle toisen venttiilin ollessa suljettuna ensimäinen venttiili avautuu päästäen porauksessa olevan katalyytin siirtovälineen putkeen, jonka jälkeen ensimmäinen venttiili 15 sulkeutuu ja toinen venttiili avautuu siirtovälineen ulosjohtamiseksi.

Keksinnön mukaisella menetelmällä siirtoväliaine voidaan siten poistaa annos-telukanavasta, jolloin mutamainen katalyytti laskeutuu välittömästi tyhjään syöttökanavaan. Täten syöttölaitteen jakson pituutta voidaan oleellisesti lyhentää 20 ja siten syöttönopeutta lisätä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään edullisesti nopeasti aukeavia ja sulkeutuvia on/off-tyyppisiä venttiileitä, joiden toiminta on kytketty syöttöventii-lin tulpan pyörimisnopeuteen. Tulpan pyörähtäessä sellaiseen asentoon, että 25 siirtoväliainetta täynnä oleva syöttökanava tulee syöttösäiliöön johtavan yhteen kohdalle, käynnistyy seuraava sekvenssi. Ensin avautuu ensimmäinen ulospuhal-lusventiili ja päästää siirtoväliainetta poistoventtiilien välisen tilavuuden verran ulos syöttöventtiilin annostelukanavasta, jolloin kanava samalla täyttyy mutamaisella katalyytillä. Senjälkeen ensimmäinen ulospuhallusventtiili sulkeutuu ja 30 toinen ulospuhallusventtiili avautuu ja päästää nyt alemmassa paineessa höyrystyvän puhtaan siirtoväliaineen ulostuloputkeen, jota pitkin se voidaan johtaa esimerkiksi soihtuun. Lopuksi toinen ulospuhallusventtiili sulkeutuu.

Ulospuhallusventtiilien välisen tilan tilavuus mitoitetaan edullisesti sellaiseksi, 4 83932 että se vastaa katalyytin syöttöventtiilin syöttökanavan tilavuutta, mutta mainittu tilavuus voi olla myös jonkin verran tätä pienempi tai suurempi. Ylärajan mainitulle tilavuudelle määrää lähinnä se, sallitaanko ja kuinka paljon katalyytin kulkeutumista ulospuhalluksen mukana ulos. Ulospuhallusventtiilien aukeamis-5 ja sulkeutumishetkien ajoitus riippuu luonnollisesti syöttöventiilin pyörähdysti-heydestä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä syöttötulpassa voi olla yksi tai useampia syöttökanavia ja kaikissa tapauksissa voidaan US-patentin 3 227 312 mukaisen 10 syöttölaitteiston kapasiteettia lisätä jopa nelinkertaisesti. Edullisesti kanavia on ainakin kaksi, mutta useampiakin voidaan käyttää.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin kuvioihin 1 ja 2, jotka esittävät keksinnön mukaisessa menetelmässä sovellet-15 tavaa katalyytin syöttölaitteistoa ja katalyyttisyötintä.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesessa katalyytin syöttölaitteistossa 10 katalyyttiseosta syötetään syöttöjohtoa 11 pitkin syöttösäiliöön 12, joka voi olla varustettu myös sekoituslaitteella ( ei esitetty). Syöttösäiliön 12 alaosaan 13 on liitetty katalyytin 20 syöttölaite 16, jolla katalyyttiseosta syötetään polymerointireaktoriin.

Järjestelmässä käytetty katalyyttiseos on mutamaista, joka koostuu pienistä hiukkasista. Katalyyttiseos voi olla esimerkiksi kromipohjaista siten, että kromi on imeytetty hiukkasten pintaan. Mainittu katalyyttiseos ajetaan siis sekoitussäi-25 liöstä 12 syöttölaitteeseen 16 toisaalta painovoiman ja toisaalta haluttaessa myös sekoitussäiliössä 12 ylläpidetyn ylipaineen avulla. Syöttölaite 16 käsittää tavallaan tulppaventtiilin, joka muodostuu syöttölaitteen rungosta 17 sekä runkoon 17 muodostettuun poraukseen sovitetusta akselin 30 avulla pyöritettävästä tulpasta 18. Syöttölaitteen runkoon 17 on muodostettu läpimenevät ja ristikkäisen 30 poraukset tai kanavat siten, että ensimmäinen poraus käsittää ensimmäisen syöttökanavan 19a, joka yhdistää sekoitussäiliön 12 alapään 13 syöttölaitteen tulppaan 18, sekä ensimmäisen syöttökanavan 19a kanssa sama-akselisen ensimmäisen poistokanavan 19b. Toinen poraus puolestaan käsittää toisen syöttökanavan 20a, johon on liitetty katalyyttiseoksen siirtoväliaineen syöttöputki s 83932 21 sekä syöttölaitteen tulpan 18 vastakkaisella puolella syöttökanavan 20a kanssa sama-akselisesti jatkuvan toisen poistokanavan 20b, joka on liitetty polyme-rointireaktoriin johtavaan reaktorijohtoon 22. Syöttölaitteen tulppaan 18 on puolestaan muodostettu ristikkäin läpimenevät poraukset 23,24, jotka on järjes-5 tettty tulppaan 18 siten, että ensimmäinen poraus 23 ja toinen poraus 24 ulottuvat tulpan 18 keskiakseliin nähden poikittaissuunnassa tulpan 18 läpi, mutta eivät kuitenkaan ole yhteydessä toisiinsa. Kun tulppaa 18 näin ollen pyöritetään syöttölaitteen rungossa 17 pyörimissuuntaan A, tulppaan 18 muodostetut poraukset 23,24 yhdistävät vuorotellen toisiinsa toisaalta ensimmäisen 10 syöttökanavan 19a ja ensimmäisen poistokanavan 19b ja toisaalta toisen syöttö-kanavan 20a ja toisen poistokanavan 20b. Tulppaan 18 on muodostettu tai tulppa 18 on kiinnitetty sopivaan käyttölaitteeseen liitettyyn akseliin (ei esitetty), jolla tulppaa 18 pyöritetään jaksottaisesti prosessin aikana. Käyttölaitteena voidaan käyttää mitä tahansa sopivaa käyttölaitetta.

15

Kun prosessi on käynnissä, tulppaa 18 pyöritetään näin ollen jatkuvasti 90°:een askelin. Piirustuksen kuviossa on esitetty tilanne, jossa tulppa 18 on pyörähtänyt asentoon, jossa tulpassa 18 oleva ensimmäinen poraus 23 on kääntynyt yhdistämään ensimmäisen syöttökanavan 19a ensimmäiseen poistokanavaan 19b. 20 Vastaavasti on tällöin tulpan 18 toinen poraus 24 asennossa, jossa se yhdistää toisen syöttökanavan 20a toiseen poistokanavaan 20b. Kuviossa 1 esitetyssä asennossa katalyyttiseos valuu näin ollen sekoitussäiliöstä 12 painovoiman avulla ensimmäisestä syöttökanavasta 19a tulpan 18 ensimmäiseen poraukseen 23 siten, että ensimmäinen poraus 23 on kokonaan katalyyttiseoksen täyttämä. Vastaavasti 25 kuvion 1 esittämässä tilanteessa väliaineen syöttöjohdosta 21 syötetään väliainetta syöttölaitteen toiseen syöttökanavaan 20a, josta se menee tulpan 18 toisen porauksen 24 läpi toiseen poistokanavaan 20b ja siitä edelleen reaktorijohdon 22 kautta polymerointireaktoriin. Tälläisissä prosesseissa tyypillisesti käytettyjä väliaineita ovat esimerkiksi propaani, butaani, heksaani, pernaani ja vastaavat. 30 Kun kuvion 1 esittämästä tilanteesta tulppaa 18 pyöritetään pyörimissuuntaan A 90 astetta, päästään tilanteeseen, jossa tulpan 18 ensimmäinen poraus 23 yhdistää syöttölaitteen toisen syöttökanavan 20a toiseen poistokanavaan 20b ja vastaavasti toinen poraus 24 yhdistää ensimmäisen syöttökanavan 19a ensimmäiseen poistokanavaan 19b. Tällöin väliaineen syöttöjohdosta 21 toiseen syöttö- 6 83932 kanavaan 20a syötetty väliaine ajaa ensimmäisessä porauksessa 23 olevan katalyyttiseoksen mukanaan polymerointireaktoriin. Vastaavasti tulee tällöin sekoitussäiliöstä 12 tulpassa 18 olevaan toiseen poraukseen 24 uusi annos katalyyttiseosta.

5

Tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa katalyyttiseoksen annostelussa polymerointireaktoriin erään merkittävän ongelman muodostaa se, että tulpassa 18 olevat poraukset 23,24, jotka määräävät polymerointireaktoriin jokaisella 90°:een kierroksella menevän katalyyttiannoksen suuruuden, eivät pääse vapaasti 10 ja riittävän nopeasti täyttymään, koska porauksen 23 tai 24 kääntyessä ensimmäisen syöttökanavan 19a kohdalle syöttökanava 19a on täynnä katalyyttiseoksen siirtoväliainetta. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa tämä ongelma on poistettu ja ratkaistu seuraavalla tavalla.

15 Ensimmäiseen poistokanavaan 19b liittyvään poistoputkeen 25 on lisätty kaksi on/off tyyppistä venttiiliä 26,28, jotka on yhdistetty toisiinsa putkella 27. Put-kenosan 27 tilavuus on likimain sama kuin tulppaan 18 muodostettujen porausten 23 ja 24 tilavuus.

20 Venttiilien 26 ja 28 avulla aikaansaadaan olennainen parannus syöttölaitteiston 10 toiminnassa ja syöttökapasiteetissa. Kun syöttölaitteen tulppaa 18 lähdetään kuvion 1 esittämästä asennosta kääntämään nuolen A suuntaan, on tulpan ensimmäinen poraus 23 täynnä katalyyttiseosta ja toinen poraus 24 täynnä katalyyttiseoksen siirtoväliainetta. Kun tulppa 18 kääntyy asentoon, jossa toinen 25 poraus 24 tulee poistokanavan 19b kohdalle, käynnistyy seuraava sekvenssi.

Venttiili 26 avautuu, jolloin porauksessa 24 oleva väliaine pääsee siirtymään venttiilien 26 ja 28 välissä olevaan putkeen 27. Koska putken 27 tilavuus vastaa suunnilleen porauksen 24 tilavuutta ja koska putki 27 on alhaisessa paineessa, 30 täyttyy putki 27 väliaineella ja vastaavasti poraus 24 tyhjenee väliaineesta. Tämän jälkeen venttiili 26 sulkeutuu ja venttiili 28 avautuu ja päästää väliaineen ulos putkeen 29, jonka avulla väliaine siirtyy alhaisessa paineessa höyrystyneenä esimerkiksi soihtuun. Tämän jälkeen ventiili 28 sulkeutuu ja sekvenssi toistuu porauksen 23 tullessa poistokanavan 19b kohdalle.

7 83932

Venttiilien 26 ja 28 välisen putken 27 tilavuus mitoitetaan, kuten edellä on mainittu, edullisesti sellaiseksi, että se vastaa katalyytin syöttöventtiilin syöttö-kanavien tilavuutta, mutta mainittu tilavuus voi olla myös jonkin verran tätä pienempi tai suurempi. Venttiilien 26 ja 28 aukeamis- ja sulkeutumishetkien 5 ajoitus säädetään luonnollisesti tulpan 18 pyörähdyksrn mukaan.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteessa syöttötulpassa 18 voi olla yksi tai useampia porauksia ja kaikissa tapauksissa voidaan US-patentin 3 227 312 mukaisen syöttölaitteiston kapasiteettia lisätä jopa nelinkertaisesti. Edullisesti 10 kanavia on kuitenkin kaksi.

15

Claims (7)

1. Menetelmä mutamaisen katalyyttiseoksen syöttämiseksi polymerointireaktoriin, jossa menetelmässä katalyyttiseos syötetään säiliöstä (12) siihen liitetyn 5 syöttölaitteen (16) annostelukanavaan (23,24), josta katalyyttiseos syötetään polymerointireaktoriin annoksittain mainittuun syöttölaitteeseen (16) syötetyn katalyytin siirtoväliaineen paineella, tunnettu siitä, että katalyyttiseoksen valumisen nopeuttamiseksi siirtoväliaine tyhjennetään annostelukanavasta (23,24) johtamalla väliaine annostelukanavan alapäähän yhteydessä olevaan kahden 10 peräkkäisesti toimivan on/off-tyyppisen poistoventtiilin (26,28) väliseen poistoti-laan (27), jolloin ensimmäisen poistoventtiilin (26) avauduttua ja toisen venttiilin (28) ollessa kiinni siirtoväliainetta siirtyy tulppaventtiilin annostelutilasta venttiilien (26,28) välisen poistotilan (27) tilavuuden verran, jonka jälkeen ensimmäisen poistoventtiili (26) sulkeutuessa toinen (28) avautuu siirtoväliaineen ulosjohtami-15 seksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venttiilien (26,28) välisen poistotilan (27) tilavuus vastaa annostelukanavan (23,24) tilavuutta. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistoventtiilien (26,28) avautumis-ja sulkeutumishetkeä säädetään tulppaventtiilin pyörimisen mukaan.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttölaitteen (16) tulppaventtiilissä on kaksi tai useampia annostelu-kanavia (23,24).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän toteuttamiseksi 30 tarkoitettu laitteisto mutamaisen katalyyttiseoksen syöttämiseksi annoksittain polymerointireaktoriin säiliöstä (12) jatkuvana prosessina, joka laitteisto (10) käsittää tulppaventtiilin, joka on varustettu pyöritettävällä tulpalla (18), johon on muodostettu yksi tai useampi läpimenevä poraus (23,24) siten, että poraukset eivät ole yhteydessä toisiinsa, ja jonka tulppaventtiilin runkoon (17) on muodos- ^ 83932 tettu ristikkäin läpimenevät reiät, joista ensimmäinen reikä 19a, 19b) muodostuu säiliön (12) syöttölaitteiston (10) tulppaan (18) yhdistävästä ensimmäisestä syöttökanavasta (19a), joka tulpan (18) vastakkaisella puolella jatkuu ensimmäisenä poistokanavana (19b) rungosta ulos, ja joista toinen reikä (20a,20b) 5 muodostuu katalyyttiseoksen siirtoväliaineen syöttöjohtoon (21) yhdistetystä toisesta syöttökanavasta (20a), joka tulpan (18) vastakkaisella puolella jatkuu toisena poistokanavana (20b), joka on yhdistetty polymerointireaktoriin menevään reaktorijohtoon (22), tunnettu siitä, että mainittuun ensimmäiseen poistokanavaan (19b) on yhdistetty kahden on/off-tyyppisen venttiilin (26,28) ja 10 niiden välisen putken (27) muodostama ulospuhallustila, jolloin mainitut venttiilit (26,28) toimivat sekventiaalisesti siten, että mainittujen porausten (23,24) tullessa mainitun ensimmäisen poistokanavan (19b) kohdalle toisen venttiilin (28) ollessa suljettuna ensimäinen venttiili (26) avautuu päästäen porauksessa (23,24) olevan katalyytin siirtoväliaineen putkeen (27), jonka jälkeen ensimmäinen venttiili (26) 15 sulkeutuu ja toinen venttiili (28) avautuu siirtovälineen ulosjohtamiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että että ventiilien (26,28) avautumis- ja sulkeutumisaikoja ohjataan tulpan (18) pyörimisen mukaan. 20

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että tulpassa (18) on kaksi tai useampia porauksia (23,24). 25 10 83932