FI84319B - Anordning foer matning av en slammig katalytblandning till en polymerisationsreaktor. - Google Patents

Description

8431 9

Laite mutamaisen katalyyttiseoksen syöttämiseksi polymerointireaktoriin Anordning för matning av en slammig katalytblandning tili en polymerisationsreaktor 5

Keksinnön kohteena on laite mutamaisen katalyyttiseoksen syöttämiseksi annoksittain polymerointireaktoriin säiliöstä jatkuvana prosessina, 10 joka laite käsittää nelitieventtiilin, joka on varustettu pyöritettävällä tulpalla, johon on muodostettu ristikkäin läpimenevät poraukset siten, että tulpan ensimmäinen poraus ja toinen poraus eivät ole yhteydessä toisiinsa, ja jonka laitteen runkoon on muodostettu ristikkäin läpimenevät reiät, joista ensimmäinen reikä muodostuu säiliön 15 syöttölaitteen tulppaan yhdistävästä ensimmäisestä syöttökanavasta, joka tulpan vastakkaisella puolella jatkuu ensimmäisenä poistokanavana rungosta ulos, ja joista toinen reikä muodostuu väliaineen syöttöjoh-toon yhdistetystä toisesta syöttökanavasta, joka tulpan vastakkaisella puolella jatkuu toisena poistokanavana, joka on yhdistetty polymeroin-20 tireaktoriin menevään reaktorijohtoon.

Monissa kemiallisissa reaktioissa, kuten esimerkiksi tiettyjen hiili-vetymonomeerien polymeroinnissa käytetään katalyyttejä kemiallisen reaktion edistämiseksi. Nämä reaktiot ovat erittäin herkkiä käytetty-25 jen katalyyttien määrän suhteen siten, että reaktion tuotantoastetta voidaan säätää reaktoriin syötetyn katalyytin määrää säätämällä. Tällaisissa prosesseissa katalyyttiseos syötetään tavallisesti seossäili-öön tai sekoitussäiliöön, jossa seosta sekoitetaan siten, että säiliön pohjalle muodostuu haluttu vakiokonsentraatio, joka syötetään säiliöstä 30 syöttö- ja annostelulaitteen avulla polymerointireaktoriin. Koska tämän tyyppiset prosessit ovat jatkuvatoimisia ja keskeytymättömiä, on katalyyttiä voitava annostella jatkuvasti tarkalleen haluttu määrä polymerointireaktoriin. Tämä asettaa varsin suuria edellytyksiä ja vaatimuksia annostelulaitteen toiminnalle ja käyttövarmuudelle.

Tällaisia järjestelmiä on aikaisemmin esitetty esim. US-patenteissa 3 167 398, 3 227 312, 4 155 488, 4 563 665 ja 4 690 804 sekä EP-hake-musjulkaisussa 25 137. Näiden julkaisujen mukaisiin ratkaisuihin liit- 35 2 84319 tyy kuitenkin useita haittapuolia, joiden välttämiseen nyt esillä oleva keksintö on tarkoitettu. Esim. US-patenttien 3 167 398 ja 4 563 665 mukaisissa ratkaisuissa katalyyttiseoksen annostelulaitteena käytetään palloventtiiliä. Palloventtiilien yleisenä ongelmana ovat kuitenkin 5 venttiilin mahdollinen vuotaminen sekä venttiilin pallon kiinni juuttuminen. Näiden venttiilien rakenne on monimutkainen ja valmistaminen tämän johdosta hankalaa. Samaa venttiiliä ei yleensä voida käyttää kuin määrätyn tyyppisen katalyyttiseoksen syöttämiseen ja annosteluun ja jos esim. prosessiin tarvittavan katalyytin aktiivisuutta joudutaan muutta-10 maan, on tällöin annosteluventtiili kokonaisuudessaan vaihdettava. Muiden yllämainittujen US-patenttien ongelmana on katalyyttiseoksen syöttämisessä tarvittavan väliaineen poistaminen annostelulaitteesta sekä annostelulaitteen täyttyvyys. Näiden julkaisujen mukaisilla ratkaisuilla on näin ollen hyvin vaikea päästä tarkkaan katalyyttiseoksen 15 säätämiseen. EP-julkaisun 25 137 mukaisella ratkaisulla päästään varsin hyvään katalyyttiseoksen annostelun säätämiseen, mutta tämän ratkaisun haittapuolena on kuitenkin se, että käytön aikana laite vaatii jatkuvaa huuhtelua tarkkaan annosteluun pääsemiseksi.

20 Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan laite, jolla vältetään edellä kuvattuihin tekniikan tason julkaisuihin liittyvät haittapuolet. Tämän toteuttamiseksi on keksinnön mukaiselle laitteelle puolestaan pääasiassa tunnusomaista, että syöttölaitteen runkoon on muodostettu ristikkäin rungon läpimenevien porausten väliin kolmas 25 poistokanava, jonka kautta syöttölaitteen tulpasta avautuu yhteys syöttölaitteen rungosta ulos.

Keksinnöllä saavutetaan useita merkittäviä etuja, joista voidaan tuoda esiin mm. seuraavat. Keksinnön mukaisella laitteella päästään kata-30 lyyttiseoksen erittäin tarkkaan annostukseen. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että annostelulaitteena käytetyn venttiilin täyttyvyys on saatu erittäin hyväksi sillä, että prosessin aikana väliainetta jatkuvasti poistetaan annostelulaitteesta esim. siten, että väliaineen annetaan höyrystyä annostelulaitteesta pois laitteeseen muodostetun lisäkanavan 35 kautta. Keksinnön mukaisessa laitteessa on hyvin vähän kuluvia osia, minkä ansiosta laitteen vuotaminen on eliminoitu ja laite on käytön n 3 84319 suhteen erittäin toimintavarma. Keksinnön mukaista annostelulaitetta voidaan hyvin yksinkertaisin toimenpitein soveltaa esim. aktiivisuudeltaan erilaisten katalyyttien syöttöön ja annosteluun. Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön 5 yksityiskohtaisesta selostuksesta.

Seuraavaksi keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla.

10 Kuvio 1 on kaaviomainen yleiskuva, joka esittää keksinnön mukaista katalyyttiseoksen sekoitus- ja syöttöjärjestelmää.

Kuvio 2 on yksityiskohtaisempi ja osittain leikattu kuvio keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetystä syöttölaitteesta.

15

Kuvio 3 on kaaviomainen leikkauskuva pitkin linjaa III-III kuviosta 2.

Kuvion 1 mukaisesti katalyyttiseos syötetään syöttöjohtoa 24 pitkin sekoitussäiliöön 20, joka on varustettu sekoituslaitteella 23. Maini-20 tulla sekoituslaitteella 23 katalyyttiseosta sekoitetaan sekoitussäi-liössä 20 siten, että sekoitussäiliön alaosaan 21 muodostuu haluttu vakiokonsentraatio katalyyttiseosta, jonka näin ollen annetaan vapaasti laskeutua sekoitussäiliön 20 pohjalle. Sekoitussäiliö 20 on paineistettu ja paine sekoitussäiliössä 20 pidetään halutun suuruisena korkea-25 painepumpun 25 avulla, joka syöttää halutun paineen säiliöön ensimmäistä painejohtoa 26 pitkin. Sekoitussäiliön 20 paine on yleensä olennaisesti korkeampi kuin polymerointireaktorin paine. Sekoitussäiliön 20 alaosaan on liitetty keksinnön mukainen syöttölaite 10, jolla katalyyttiseosta syötetään polymerointireaktoriin. Mainittu syöttölaite 10 on 30 lähemmin esitetty myös piirustuksen kuvioissa 2 ja 3.

Järjestelmässä käytetty katalyyttiseos on mutamaista, joka koostuu pienistä hiukkasista. Katalyyttiseos voi olla esim. kromipohjaista siten, että kromi on impregnoitu hiukkasten pintaan. Mainittu katalyyttiseos 35 ajetaan siis sekoitussäiliöstä 20 syöttölaitteeseen 10 toisaalta painovoiman ja toisaalta korkeapainepumpun 25 antaman ylipaineen avulla.

4 84319

Syöttölaite 10 käsittää tavallaan nelitieventtiilin, joka muodostuu syöttölaitteen rungosta 11 sekä runkoon 11 muodostettuun poraukseen sovitetusta pyöritettävästä tulpasta 12. Syöttölaitteeen runkoon 11 on muodostettu läpimenevät ja ristikkäiset poraukset siten, että ensimmäi-5 nen poraus käsittää ensimmäisen syöttökanavan 13a, joka yhdistää sekoi-tussäiliön 20 syöttölaitteen tulppaan 12, sekä ensimmäisen syöttökanavan kanssa sama-akselisen ensimmäisen poistokanavan 13b, johon on liitetty näytteenottoventtiili 22. Toinen poraus puolestaan käsittää toisen syöttökanavan 14a, johon on liitetty väliaineen syöttöjohto 29, 10 sekä syöttölaitteen tulpan 12 vastakkaisella puolella toisen syöttö-kanavan 14a kanssa sama-akselisesti jatkuvan toisen poistokanavan 14b, joka on liitetty polymerointireaktoriin johtavaan reaktorijohtoon 30. Syöttölaitteen tulppaan 12 on puolestaan muodostettu ristikkäin läpimenevät poraukset 16,17, jotka on järjestetty tulppaan 12 siten, että 15 ensimmäinen poraus 16 ja toinen poraus 17 ulottuvat tulpan 12 keski-akseliin nähden poikittaissuunnassa tulpan 12 läpi, mutta eivät kuitenkaan ole yhteydessä toisiinsa. Kun tulppaa 12 näin ollen pyöritetään syöttölaitteen rungossa 11 pyörimissuuntaan A, tulppaan 12 muodostetut poraukset 16,17 yhdistävät vuorotellen toisiinsa toisaalta ensim-20 mäisen syöttökanavan 13a ja ensimmäisen poistokanavan 13b ja toisaalta toisen syöttökanavan 14a ja toisen poistokanavan 14b. Tulppaan 12 on muodostettu tai tulppa 12 on kiinnitetty akseliin 18, joka on liitetty sopivaan käyttölaitteeseen, jolla tulppaa pyöritetään jatkuvasti prosessin aikana. Käyttölaitteena voidaan käyttää mitä tahansa tavanomais-25 ta käyttölaitetta.

Kun prosessi on käynnissä, tulppaa 12 pyöritetään näin ollen jatkuvasti. Piirustuksen kuvioissa on esitetty tilanne, jossa tulppa 12 on pyörähtänyt asentoon, jossa tulpassa 12 oleva ensimmäinen poraus 16 on 30 kääntynyt yhdistämään ensimmäisen syöttökanavan 13a ensimmäiseen poistokanavaan 13b. Vastaavasti on tällöin tulpan 12 toinen poraus 17 asennossa, jossa se yhdistää toisen syöttökanavan 14a toiseen poistokanavaan 14b. Kuvioissa esitetyssä asennossa katalyyttiseos valuu näin ollen sekoitussäiliöstä 20 painovoiman ja korkeapainepumpulla 25 ai-35 kaansaadun ylipaineen avulla ensimmäisestä syöttökanavasta 13a tulpan ensimmäiseen poraukseen 16 siten, että mainittu ensimmäinen poraus 16

II

5 84319 on kokonaan katalyyttiseoksen täyttämä. Vastaavasti kuvioiden esittämässä tilanteessa väliaineen syöttöjohdosta 29 syötetään väliainetta syöttölaitteen toiseen syöttökanavaan 14a, josta se menee tulpan 12 toisen porauksen 17 läpi toiseen poistokanavaan 14b ja siitä edelleen 5 reaktorijohdon 30 kautta polymerointireaktoriin. Tällaisissa prosesseissa tyypillisesti käytettyjä väliaineita ovat esim. propaani, butaa-ni, heksaani, pentaani ja vastaavat. Korkeapainepumpusta 25 on toinen painejohto 27 yhdistetty väliaineen syöttöjohtoon 29 siten, että myös väliaine menee syöttölaitteeseen 10 paineenalaisena. Väliaineen syöttö-10 johtoon 29 on kuitenkin liitetty kuristin, jolla painetta pienennetään siten, että syöttölaitteeseen 10 menevä paine on pienempi kuin toisen painejohdon 27 paine. Kun kuvioiden esittämästä tilanteesta tulppaa 12 pyöritetään pyörimissuuntaan A 90°, päästään tilanteeseen, jossa tulpan 12 ensimmäinen poraus 16 yhdistää syöttölaitteen toisen syöttökanavan 15 14a toiseen poistokanavaan 14b ja vastaavasti toinen poraus 17 yhdistää ensimmäisen syöttökanavan 13a ensimmäiseen poistokanavaan 13b. Tällöin väliaineen syöttöjohdosta 29 toiseen syöttökanavaan 14a syötetty väliaine ajaa ensimmäisessä porauksessa 16 olevan katalyyttiseoksen mukanaan polymerointireaktoriin. Vastaavasti tulee tällöin sekoitussäiliös-20 tä 20 tulpassa 12 olevaan toiseen poraukseen 17 uusi annos katalyyt- tiseosta. Ensimmäiseen poistokanavaan 13b liitetyn näytteenottoventtii-lin 22 avulla voidaan katalyyttiseoksesta ottaa näytteitä tarpeen mukaan.

25 Aikaisemmissa ratkaisuissa katalyyttiseoksen annostelussa polymerointireaktoriin erään merkittävän ongelman muodosti se, että tulpassa 12 olevat poraukset 16,17, jotka määräävät polymerointireaktoriin menevän katalyyttiannoksen suuruuden, eivät päässeet vapaasti ja luotettavasti täyttymään, koska porauksen 16 tai 17 kääntyessä ensimmäisen syöttö-30 kanavan 13a kohdalle, mainittu kanava sisälsi kulloinkin tietyn määrän väliainetta, joka esti katalyyttiseoksen siirtymisen mainittuun kanavaan, ainakin osittain. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa tämä ongelma on poistettu ja ratkaistu siten, että syöttölaitteen runkoon 11 on muodostettu sivuhuuhteluyhteen käsittävä kolmas poistokanava 15. Kuvi-35 oiden mukaisessa toteuttamisesimerkissä on mainittu kolmas poistokanava 15 muodostettu ensimmäisen syöttökanavan 13a ja toisen syöttökanavan 6 84319 14a väliin siten, että mainitun kolmannen poistokanavan 15 kautta syöttölaitteen tulpasta 12 avautuu yhteys syöttölaitteesta 10 ulos.

Mainitun kolmannen poistokanavan 15 ansiosta saadaan aikaan olennainen 5 parannus syöttölaitteen 10 toiminnassa. Kun syöttölaitteen tulppaa 12 lähdetään kuvioiden esittämästä asennosta kääntämään nuolen A suuntaan, on tulpan 12 ensimmäinen poraus 16 täynnä katalyyttiseosta ja toinen poraus 17 on täynnä paineenalaista väliainetta. Kun tulppa 12 kääntyy asentoon, jossa toinen poraus 17 osuu kolmannen poistokanavan 15 koh-10 dalle, pääsee väliaine vapaasti poistumaan mainitusta toisesta porauksesta 17 kolmannen poistokanavan 15 kautta. Koska käytetyt tyypilliset väliaineet ovat helposti höyrystyviä, höyrystyy mainittu väliaine välittömästi toisessa porauksessa 17 mainitun porauksen tullessa kolmannen poistokanavan 15 kohdalle, koska toisessa porauksessa 17 tapah-15 tuu erittäin nopea paineen putoaminen. Näin ollen kun toinen poraus 17 on kääntynyt kolmannen poistokanavan 15 ohi, se on täysin tyhjentynyt väliaineesta, jolloin mainitun porauksen 17 tullessa ensimmäisen syöt-tökanavan 13a kohdalle, pääsee katalyyttiseos täysin vapaasti laskeutumaan mainittuun poraukseen 17 ja täyttämään sen täydellisesti. Annoste-20 lu ja säätö on näin ollen saatu olennaisesti paremmaksi kuin aikaisemmissa ratkaisuissa. Kolmannen poistokanavan 15 yhteyteen järjestetty poistoyhde 15a on sopivasti yhdistetty väliaineen poistojohtoon 31, jota pitkin kaasut johdetaan laitoksen soihtujärjestelmään.

25 Mikäli prosessissa käytetyt väliaineet ovat sellaisia nestemäisiä aineita, jotka eivät helposti höyrysty, voidaan kolmas poistokanava 15 järjestää myös kuvioissa esitetyn suhteen tulpan 12 vastakkaiselle puolelle, eli ensimmäisen poistokanavan 13b ja toisen poistokanavan 14b väliin. Tällaisessa tapauksessa pääsee nestemäinen väliaine painovoiman 30 vaikutuksesta valumaan pois syöttölaitteesta 10, jolloin ensimmäisen syöttökanavan 13a kohdalle kääntyvä tulpan 12 poraus 16 tai 17 pääsee kulloinkin aina vapaasti täyttymään. Erityisesti niissä sovellutuksissa, joissa väliaineen poistaminen hoidetaan kolmannen poistokanavan 15 kautta höyrystämällä, ei syöttölaitteen tulppaa 12 tarvitse pysäyttää 35 silloin, kun jompi kumpi tulpan porauksista 16 tai 17 on mainitun koi-

II

7 84319 mannen poistokanavan 15 kohdalla, vaan väliaine ehtii hyvin höyrystyä ja poistua tulpan 12 pyöriessä.

Keksinnön mukaisessa järjestelyssä saadaan varmistettua tulpan 12 po-5 rausten 16,17 hyvä täyttyminen, jolloin katalyyttiseoksen annostelumää-rää polymerointireaktoriin voidaan yksinkertaisesti säätää syöttölaitteen 10 tulpan 12 pyörintätaajuutta säätämällä. Keksinnön mukaisen syöttölaitteen 10 rakenne on lisäksi yksinkertainen siten, että syöttölaitteen 10 tulppa 12 on helposti vaihdettavissa. Syöttölaitteessa 10 10 voidaan näin ollen käyttää sellaisia tulppia 12, joissa olevien porausten kokoa voidaan vaihdella. Annostelumäärää voidaan näin ollen säätää myös siten, että syöttölaitteessa 10 käytetään erisuuruiset poraukset 16,17 omaavia tulppia 12.

15 Edellä on keksintöä selitetty täysin esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu koskemaan pelkästään kuvioissa esitettyä esimerkkiä, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

20

Claims (3)

8 84319

1. Laite mutamaisen katalyyttiseoksen syöttämiseksi annoksittain poly-merointireaktoriin säiliöstä (20) jatkuvana prosessina, joka laite (10) 5 käsittää nelitieventtiilin, joka on varustettu pyöritettävällä tulpalla (12), johon on muodostettu ristikkäin läpimenevät poraukset siten, että tulpan (12) ensimmäinen poraus (16) ja toinen poraus (17) eivät ole yhteydessä toisiinsa, ja jonka laitteen (10) runkoon (11) on muodostettu ristikkäin läpimenevät reiät, joista ensimmäinen reikä (13a,13b) 10 muodostuu säiliön (20) syöttölaitteen (10) tulppaan (12) yhdistävästä ensimmäisestä syöttökanavasta (13a), joka tulpan (12) vastakkaisella puolella jatkuu ensimmäisenä poistokanavana (13b) rungosta ulos, ja joista toinen reikä muodostuu väliaineen syöttöjohtoon (29) yhdistetystä toisesta syöttökanavasta (14a), joka tulpan (12) vastakkaisella 15 puolella jatkuu toisena poistokanavana (14b), joka on yhdistetty poly-merointireaktoriin menevään reaktorijohtoon (30), tunne ttu siitä, että syöttölaitteen runkoon (11) on muodostettu ristikkäin rungon (11) läpimenevien porausten (13a,13b;14a,14b) väliin kolmas poisto-kanava (15), jonka kautta syöttölaitteen tulpasta (12) avautuu yhteys 20 syöttölaitteen rungosta (11) ulos.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kolmas poistokanava (15) on muodostettu runkoon (11) ensimmäisen ja toisen syöttökanavan (13a,14a) väliin. 25

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kolmas poistokanava (15) on muodostettu runkoon (11) ensimmäisen ja toisen poistokanavan (13b,14b) väliin. 9 84319