FI92291C - Leijupetilaite ja menetelmä kaasun syöttämiseksi leijupetilaitteeseen - Google Patents

Description

92291

Leijupetilaite ja menetelma kaasun sySttamiseksi leijupetilaitteeseen

Keksinto koskee leijupetilaitetta ja menetelmaa 5 kaasun sySttamiseksi fluidisaatioarinalla varustettuun leijupetilaitteeseen. Laite ja menetelma on tarkoitettu erityisesti alfaolefiinien kaasuvaihepolymerointia vårten.

On tunnettua, etta kiinteS aine jauheen muodossa 10 fluidisoituu ylospain kulkevassa kaasuvirrassa, kun yhdistetyt kiinteat ja kaasumaiset vaiheet muodostavat tiheSn ja homogeenisen kerroksen, jolla on juoksevan aineen ilmeiset ominaisuudet. Jauhemaisen kiintean ai-neen fluidisaatio on toiminta, joka yleensa saadaan 15 helposti aikaan sovittamalla yhteen kaasuvirran nopeus jauhemaisen kiintean aineen koon ja tiheyden kanssa.

On suotavaa saada aikaan fluidisaatiokaasun homogeeni-nen jako kiintean aineen leijupedissM. Fluidisaatiokaasun jako saadaan yleensa aikaan fluidisaatioarinan 20 avulla, jossa on aukkoja ja joka sijoitetaan leijupeti-laitteen alaosaan. Fluidisaatioarinan alle syotetty kaasuvirta jaetaan tasaisesti naiden aukkojen kautta. Mutta on todettu, ettS kun leijupetilaitteet ylittavat tietyn koon, muuttuu fluidisaatiokaasun jako pedin 25 kautta vShemmSn yhdenmukaiseksi, jolloin petiin syntyy tiheita ja huonosti fluidisoituneita alueita, varsin-kin laitteen seinien låheisyydesså. Tama ilmio muuttuu yleensS pahemmaksi, kun fluidisaatiokaasu sisaitaa pienet maarat nestetta, koska taman nesteen epayhden-30 mukainen jakelu voi aiheuttaa kiintean jauheen kiinni-tarttumista tai kasaantumista leijupedissa.

Tailaiset ilmidt voivat olla hyvin haitallisia leijupetilaiteen oikealle toiminnalle, varsinkin kun laitetta kaytetaan alfaolefiinien kaasuvaihepolyme-35 rointia vårten. Tailaisissa menetelmissa polymerointi-reaktio tapahtuu katalyytin tai alullepanoaineen kiin- 2 92291 teiden hiukkasten 13snaollessa, jotka syotetSan leiju-petilaitteeseen ja jotka johtavat polymeerihiukkasten muodostumiseen, jotka kasvavat reaktion kehittyessa ja jotka pidetSSn leijutilassa polymeroitavat alfaole-5 fiinit sisaltavan fluidisaatiokaasun ansiosta. Koska polymerointireaktio on eksoterminen, voi paikallisia kuumia kohtia syntyS pedin tiheisiin ja huonosti fluidoituneisiin alueisiin, varsinkin fluidisaatio-kaasun jakelu ei ole tarpeeksi yhdenmukainen koko pe-10 dissa, ja siksi tama voi johtaa polymeerihiukkasten pehmenemiseen ja niiden yhteenkasaantumiseen. N3ma hai-tat esiintyvSt yleensa suhteellisen suurissa leijupeti-laitteissa, jotka on tarkoitettu teolliseen tuotantoon, joilla laitteilla voi olla esim. pySrMhdyslierion muo-15 to, jonka halkaisija on n. 3m tai suurempi. On mahdol-lista valttaa polymeerihiukkasten pehmeneminen kayttS-mSHM alhaisempaa polymerointilampQtilaa, mutta tSstS on tuloksena polyolefiinin tuotannon selva pienenemi-nen.

20 On ehdotettu fluidisaatioarinan uusia muotoja, joissa arinoiden aukkojen muotoa, kokoa, lukumS3rS3 ja sijoitusta on muunneltu, leijupedissa tapahtuvan fluidisaatiokaasun jakaantumisen parantamiseksi. Tal-laisten fluidisaatioarinoiden valmistus on kuitenkin 25 usein vaikea ja kallis ja niiden kayttd leijupetilait-teessa voi johtaa laitteessa tapahtuvan paineen piene-nemisen suureen kasvuun.

Nyt on keksitty uusi leijupetilaite ja menetel-ma kaasun sy5tt3miseksi fluidisaatioarinalla varustet-30 tuun leijupetilaitteeseen, niin ettS edellS mainittuja . haittoja voidaan v31tt3S tai ainakin lievittSa. Keksin- to tekee erityisesti mahdolliseksi fluidisaatiokaasun yhdenmukaisen jaon koko pedissa ilman ettS tama johtaa paineen huomattavasti suurempaan laskuun. Lisaksi, 35 kun leijupetilaitteeseen sydtetty fluidisaatiokaasu sisalt33 pienet mSSrSt nestetta pienten pisaroiden

II

92291 3 muodossa, tai mahdollisesti kiinteaa ainetta hienojen hiukkasten muodossa, mahdollistaa keksinto myos taman nesteen tai kiintean aineen yhdenmukaisen jakelun ai-kaansaamisen koko pedissM. KeksintS on erityisen so-5 piva isokokoisia leijupetilaitteita vårten. Sita voi hyodyntaa alfaolefiinien kaasuvaihepolymerointia vårten.

Keksinnon mukaisesti leijupetilaite sisaltMa pinta-alaltaan kokoisen poikkileikkausalan kohdalla fluidisaatioarinan, joka jakaa laitteen ylaosaksi, joka 10 voi sisSltSS leijupedin, ja alemmaksi kaasuntulokam-mioksi, johon johtaa ainakin yksi fluidisaatiokaasun sySttSputki, ja laite tunnetaan siita, etta kaasuntu-lokammioon on sijoitettu hormi, joka ohjaa fluidisaatiokaasun fluidisaatioarinaan ja joka sisaltaa laajen-15 tuvan putken, jonka leveSmman påMn pinta-ala on S2 ja se sijaitsee kohti fluidisaatioarinaa, ja jonka kapeam-man paån pinta-ala on ja se sijaitsee kohti laitteen pohjaa; jolloin pinta-ala S2 on olennaisesti sama kuin pinta-ala ja pinta-alojen S2/S2 suhde on 2 - 30. 20 Kuviot 1, 2 ja 3 esittavat yksinekrtaisia kaa- vioita keksinndn mukaisen leijupetilaitteen alaosasta fluidisaatioarinan alia, jolla on vaakasuoran tasopin-nan muoto.

Kuviot 4, 5 ja 6 esittavat yksinkertaisia kaa-25 vioita keksinnSn mukaisen leijupetilaitteen alaosasta, joka on fluidisaatioarinan alia, jolla on katkokartion muoto, jonka huippu osoittaa alaspåin, ja sen keskellM on aukko, joka on yhteydessa pystysuoran poistoputken kanssa.

30 KeksinnSn mukainen leijupetilaite sisSltaa olennaisesti suljetun tilan, jolla voi olla mika tahan-sa sopiva muoto, mutta joka yleensS koostuu pystysuo-rasta sylinterista, jonka halkaisija on D. Sylinteri on tavallisesti pystysuora. SiinM on fluidisaatioarina, 35 joka ulottuu leijupetilaitteen poikki pitkin poikki-leikkausalaa, jonka pinta-ala on S^, ja se muodostaa 4 92291 laitteessa ylåosan, joka voi sisåltaa leijupedin, ja alaosan, jota sanotaan kaasuntulokammioksi ja johon johtaa ainakin yksi fluidisaatiokaasun sydttQputki. Siten leijupetilaitteen alaosa koostuu kaasuntulokammios-5 ta, joka on mieluiten sylinterin muotoinen, jonka akseli on pystysuora ja jolla on halkaisija D ja jota ra-joittaa ylhaalla fluidisaatioarina ja alapaSssa pSakap-pale, jonka voi muodostaa vaakasuora tasopinta tai kar-tiomainen tai puolipallon muotoinen pinta. EtSisyys H 10 kaasuntulokammion pohjan ja fluidisaatioarinan valilla on sellainen, etta suhde H/D on 1/4 - 2, mieluiten 1/3 - 1.

Keksinndn mukaisessa laitteessa on hormi kaa-sun syottamiseksi fluidisaatioarinaan, jonka alle hormi 15 on sijoitettu kaasuntulokammioon. Tåmå hormi kSsittåa laajentuvan putken, jonka kapean pMSn pinta-ala on S3 muodostaen kaasun tuloaukon, jonka kautta fludiisaatio-kaasu voi tulla sisalle, ja putki laajentuu leveMmmåksi paaksi, jonka pinta-ala on S3 muodostaen kaasun poisto-20 aukon, jonka kautta kaasu poistuu.

Hormi voi kasittSa pySråhdyspinnan, so. tila-kayran, jonka muodostaa akselin ympari liikkuva ema-viiva, joka on suora, kaareva tai kayraviivainen viiva tai katkoviiva, joka koostuu kahdesta tai useammasta pe-25 rakkaisviivasta. EmMviiva muodostaa vaakatason kanssa mieluiten kulman, joka on 30° tai suurempi, mieluiten 45° tai suurempi, niin etta vMltetaan kiinteMn aineen tai nesteen kerrostuminen hormin sisåpinnalle, kun fluidi-saatiokaasu sisSltaa pienet mSårat nestetta ja/tai 30 kiintoainetta. Kun em&viiva on kayra, kulma on kåyran . tangentin ja vaakatason vSlillS. Hormi voi my5s koostua peråkkåisistå kahdesta tai useammasta toisiinsa liitty-vastM ja koaksiaalisesta pyorShdyspinnasta, mieluiten yhdestå tai useammasta pyorahdyskatkokartiosta, jotka 35 on haluttaessa yhdistetty yhden tai useamman pydrShdys-sylinterin kanssa. TåmSn pinnan tai yhteenliittyvien «

II

92291 5 koaksiaalisten pintojen pyorShdysakseli on yleensa pys-tysuora ja se osuu mieluiten yhteen leijupetilaitteen pydrShdysakselin kanssa. Hormi sisaltaS mieluiten laa-jentuvan putken, jolla on pydrShdyskatkokartion muoto 5 tai suppilon muoto, joka koostuu olennaisen lieriomai-sestS putkesta, joka kannattaa pydrahdyskatkokartiota.

Laajentuvan putken leveSmpi ylSpSa muodostaa pois-toaukon fluidisaatiokaasulle, se on mieluiten pyorea ja sen pinta-ala on S2, joka on olennaisesti sama kuin lei-10 jupetilaitteen poikkileikkauksen pinta-ala fluidi-saatioarinan sijaintikohdassa, ja erityisesti pinta-ala S2 on sellainen, etta pinta-alojen S2^S1 su^e on 0,9 - 1. Lisaksi hormin leveSmpi paS on sijoitettu fluidisaatioarinan alle, mieluiten tasolle, joka on 15 kaasuntulokammion ylapuoliskossa, ja mieluiten lahelle fluidisaatioarinaa, esim. tSsta 5-50 cm:n paahån. On todettu, etta kun vSlimatka on alle 5 cm, voi kiinteita hiukkasia keraantya fluidisaatioarinan alle ja nama hiuk-kaset ovat lahtoisin joko fluidisaatiokaasusta, joka voi 20 sisaltSS niita pienet maarat, tai leijupedistS, josta pieni osa voi kulkea arinan lapi, kun laite pysatyetaan. Lisaksi suositellaan, etta hormin leveampi pSa liite-tSSn suoraan tai epasuorasti kaasuntulokammion sivusei-nSSn. Liitantavaline voi olla reiallinen, niin etta 25 fluidisaatiokaasu voi kulkea lapi. Vapaa ja kapea tila voi olla hormin ylapaan ja kaasuntulokammion sivu-seinSn vSlissS, mika helpottaa hormin asentamista kam-mioon.

Laajentuvan putken kapeampi alapSa muodostaa 30 tuloaukon fluidisaatiokaasulle. Jotta saadaan aikaan fluidisaatiokaasun yhdenmukainen jako leijupetiin, pidetaan parempana, etta tama hormin kapeampi alapaS sijaitsee kaasuntulokammion alapuoliskossa, so. lahem-pSna taman kammion pohjaa kuin fluidisaatioarinaa. Taman 35 keksinnon erSan ominaisuudeh mukaisesti hormin kapeampi alapaa muodostaa suhteellisen pienikokoisen tuloaukon, 6 92291 silla tuloksella, etta fluidisaatiokaasu tulee hormiin suhteellisen suurella nopeudella, useita metreja sekun-nissa, joka nopeus on sellainen, ettS fluidisaatiokaa-sussa mahdollisesti olevat kiintoainehiukkaset ja/tai 5 pienet nestepisarat kulkevat sen mukana eivatkS voi jHada hormin sisSpinnalle. Kaasun tuloaukon pinta-alan tulisi olla sellainen, etta poistoaukon muodostavan, leveåmmån paan ja tuloaukon muodostavan, kapeamman paan pinta-alojen S2/S^ suhde on 2 - 30, mieluiten 3-20.

10 Kun talloin fluidisaatiokaasu kohoaa hormin sisalla, sen nopeus laskee hormin tulokohdasta poistokohtaan, jossa se on lahella pedissS tapahtuvan fluidisaation nopeutta. On todettu, ettS taman kaasun syottShormin sijainti fluidisaatioarinan alla parantaa huomattavas-15 ti fluidisaatiokaasun jakelua koko leijupetiin, varsin-kin pedin kehSalueella leijupetilaitteen seinan kohdal-la, varsinkin kun tamS laite on isokokoinen ja sen hal-kaija D on esim. vahintaan 3 m.

Fluidisaatiokaasu syotetSSn kaasuntulokammioon 20 ainakin yhden kaasun sySttoputken avulla. Tama voi joh-taa tulokammion mihin tahansa kohtaan, joka kuitenkin on tasolla, joka on alhaisempi kuin hormin leveSmman yla-paan. Kuitenkin pidetSan parhaana,etta fluidisaatiokaa-sua ei syotetå suoraan hormiin, so. fluidisaatiokaasu-25 suihkua ei pida suunnata laajentuvan putken kapeampaan pMcihån. Siten fluidisaatiokaasun sySttoputken ei pidå johtaa kaasun tulokammion sellaiseen kohtaan, ettS fluidisaatiokaasu tulee syStetyksi suoraan hormiin.

Jos fluidisaatiokaasun sytittQputki johtaa kaasuntulo-30 kammioon suoraan hormin alla, kaytetaan mieluiten oh- jausvalineitS, jotka aluksi ohjaavat fluidisaatiokaasun pois laajentuvan putken kapean pSSn luota, joka muodos-taa hormin kaasun tuloaukon. TcLten voidaan esim. sijoit-taa valiseina fluidisaatiokaasun syott6putken ja laajen-35 tuvan putken kapean p3Sn valille.

II

$2291 7

Yksi tai useampi syottoputki voi syottåå fluidi-saatiokaasua kaasuntulokammion pohjaan. On kuitenkin edullisempaa, etta fluidisaatiokaasu syotetaan kahden tai useamman kaasun sySttQputken kautta, jotka johta-5 vat tulokammioon synunetrisesti vastakkaisissa kohdissa ymp&ri kaasuntulokammiota. Nama putket voivat erityises-ti johtaa tulokammion sivuseiniin, mieluiten tasolla, joka on hormin ala- ja ylapaan valilla.

Kaasun sydttdputki tai -putket voivat lisaksi 10 ulottua kaasuntulokammion sisalle. Varsinkin kun kay- tetaan yhta kaasun syottoputkea, se voi mieluiten ulottua kaasuntulokammioon pystysuorasti tåmSn kammion poh-jan kautta matkalla, joka ei ylita valimatkaa, joka erot-taa hormin alapSSn kammion pohjasta. Se osa putkesta, 15 joka ulottuu tulokammion sisalle, voi koostua kehSn koh-dalla rei'itetysta putkesta, jonka paa on suljettu. Par-haat tulokset saadaan kuitenkin kun kaytetaMn kahta tai useampaa kaasun sySttSputkea, jotka mieluiten ulottuvat kaasuntulokammioon taman sivuseinien kautta ja osoitta-20 vat kohti kammion pohjaa. Esim. fluidisaatiokaasun syot-tdputket voivat ulottua olennaisesti vaakasuorasti kaasuntulokammion seinien kautta ja sitten osoittaa kohti kaasuntulokammion pohjaa, niin etta syottoputkilla on polvet, joiden kulma on 90 - 150°. Tassa tapauksessa 25 naiden putkien paMn tulee olla tulokammion pohjasta matkan paassa, jonka pituus on alle 1 m, mieluiten yhta suuri tai pienempi kuin naiden putkien sisahalkai-sija. On todettu, etta tailainen fluidisaatiokaasun syottQjarjestelma vaikuttaa niin, etta se aiheuttaa 30 suhteellisen suuren pySrteisyyden kaasuntulokammiossa, joka pyorteisyys kykenee paitsi parantamaan fluidisaa-tiokaasun jakaantumista koko leijupetiin myoskin saa-maan aikaan fluidisaatiokaasun, jonka koostumus on eri-tyisen yhdenmukainen, ennen kuin se tulee hormiin, var-35 sinkin kun tama kaasu sisaitaa pienet maarat nestetta ja/tai hienoja kiinteita hiukkasia. On selvaa, etta 9229'; 8 keksinndn mukaisen laitteen erås ominaisuus on se, ettå se keråå ja johtaa fluidisaatiokaasun, joka voidaan sy6ttåå eri putkien kautta yhdeksi ylospåin suunnatuk-si virraksi, jonka hetkellinen nopeus on suhteellisen 5 suuri hormin kapean påån kohdalla, joka muodostaa tulo-aukon.

Fluidisaatioarina voi kMsittaa olennaisesti vaa-kasuoran tasopinnan tai pydråhdyskartiopinnan, jonka akseli on pystysuora, tai kahden tai useamman pydråhdys-10 katkokartion toisiinsa liittyvåt pinnat. Siina on auk-koja, joiden lukumåårå, koko ja sijainti vastaavat ko. alan vaatimuksia. Erityisesti tulisi aukkojen kautta kulkevan kaasuvirran nopeuden olla riittåvå estååkseen leijupedin muodostavia kiintoainehiukkasia putoamasta 15 nåiden aukkojen låpi; tåmå nopeus on yleenså muutama m/sek tai muutama kymmentå m/sek, esim. 5 - 50 m/sek. Lisåksi arinan aukkojen kokonaispinta-ala, jota sano-taan my6s arinan tuloalaksi, lasketaan yleenså niin, ettå tuloalan ja arinan kokonaisalan vålinen suhde on 20 alle 1/10 ja yleenså vålillS 1/20 - 1/100. Aukot voivat olla tavallisia, lieriSmåisiå reikiå, so. niillå voi olla pyoråhdyssylinterin muoto, jonka akseli muodostaa arinan tason kanssa kulman, joka on yleenså 30 - 90°, mieluiten låhes 90°. Aukkojen halkaisija on yleenså 25 2-20 mm, riippuen fluidisaatio-olosuhteista, fluidi- • soitavien hiukkasten koosta ja nåiden hiukkasten tulo- ja poistolaitteista. Aukot fluidisaatioarinassa voivat mySs olla raon, kartion, suuttimella varutetun tai kan-nen peittåmån putken muotoisia. Lisåksi aukot sijoi-30 tetaan yleenså tasaisestifluidisaatioarinaan, niin ettå kun arina on kehitetty tasolle, jaetaan aukot esim. kuusikulmaista, keskitettyå lajia olevan ristikon mu-kaisesti, jolloin jokainen aukko on tasakylkisen kolmion huipun kohdalla, jossa kammion kyljen pituus on 10 -35 100 mm.

li 9 9 2 2 S'

KeksinnSn mukaisesti voidaan kaasun hyva jake-lu saavuttaa kSyttamålla tavallisia fluidisaatioarinoi-ta; jolloin vSltetåan tiettyihin erikoisarinoihin liitty-vSt kustannusket ja/tai suurempi paineen lasku.

5 Fluidisaatioarinassa voi myos olla sen keskella aukko, joka on yhteydessS mieluiten pystysuoran putken kanssa, joka ulottuu kaasuntulokammion kautta ja tulee ulos taman kammion pohjan kautta, leijupedin muodosta-vien hiukkasten osan tai kaikkien hiukkasten poistami-10 seksi. Tama putki ulottuu fluidisaatioarinan hormin kautta ja mieluiten sen keskustan kautta. Kun hormilla on pyorahdyspinnan muoto, jonka askeli osuu yhteen leijupetilaitteen akselin kanssa, voi putki ulottua kaasuntulokammion kautta tåtå pystyakselia pitkin.

15 KeksintS sisåltSå menetelman fluidisaatiokaasun syottåmiseksi leijupetilaitteeseen, jonka pinta-alan omaavan poikittaisleikkauksen kohdalla on fluidi-saatioarina, joka jakaa laitteen ylaosaksi, joka sisal-taa leijupedin, ja alemmaksi kaasuntulokammioksi, jol-20 loin menetelmaan kuuluu fluidisaatiokaasun syStto flui— disaatiokaasun syottdputken kautta kaasuntulokammioon, tunnettu siita, etta kaasuntulokammioon sijoitettu hormi ohjaa fluidisaatiokaasun fluidisaatioarinaan, hormi koostuu laajentuvasta putkesta, jonka leveammal-25 la paallS on pinta-ala S2 sijaiten kohti fluidisaatio-arinaa ja kapeammalla paalla on pinta-ala sijaiten kohti laitteen pohjaa, jolloin pinta-ala S2 on olen-naisesti sama kuin pinta-ala ja suhde S2/S2 on 2 - 30.

30 Hormi johtaa kaasun olennaisesti yhdeksi yl8s- pMin liikuvaksi virtaukseksi. Laajentuvan putken kapea pSM muodostaa tuloaukon kaasulle pinta-alalla S^, niin etta fluidisaatiokaasu tulee sisSSn nopeudella, joka on tyypillisesti 2-60 kertaa fluidisaationopeus 35 leijupedissS. Fluidisaatiokaasun nopeus laskee sen kulkiessa laajentuvan putken kautta, niin etta se pois- )12-, 10 tuu leveammasta paasta nopeudella, joka on 1,5 - 3 ker-taa fluidisaationopeus leijupedissa.

Keksinndn mukaisesti fluidisaatiokaasu, kun se on sydtetty kaasuntulokammioon, kiihtyy Skillisesti 5 yldspMin hetkellå, jolloin se tulee hormiin. Sen het-kellinen nopeus hormin tuloaukossa on yleensS 2-60 kertaa, mieluiten 4-60 kertaa, ja kaikkein mielui-ten 5-40 kertaa fluidisaationopeus leijupedisså. Sit-ten fluidisaatiokaasun nopeus vahitellen laskee sen 10 noustessa laajentuvan putken sisallå. Tama vahitellen tapahtuva hidastuminen antaa fluidisaatiokaasulle nopeu-den, joka putken poistoaukon muodostavan, leveammån paan kohdalla on 1,5 - 3 kertaa fluidisaationopeus leijupedissa. Sitten fluidisaatiokaasu kulkee fluidi-15 saatioarinan kautta ja tSmån aikaansaaman paineen las-kun seurauksena saa leijupedissS fluidisaationopeuden, joka valitaan niin, ettå se on yleensS 2-8 kertaa suurempi kuin alhaisin fluidisaationopeus. On todettu, ettS kun fluidisaatiokaasu ISpikay tSmSn akillisen 20 kiihdytyksen ja våhitellen tapahtuvan hidastumisen tulokammiossa, paranee fluidisaatiokaasun jakaantuminen merkittMvasti fluidisaatioarinassa ja leijupedisså. Lisaksi, kun fluidisaatiokaasu sisaltSS pienet maåråt pie-nia nestepisaroita ja/tai kiintoaineen hienoja hiukka-25 sia, on tamSn nesteen ja/tai tSman kiintoaineen jakaan-tuminen koko leijupetiin hyvin tasainen.

Keksintd soveltuu erityisesti leijupetilaittei-ta vårten, jotka toimivat ilmakehSn painetta suurenunal-la paineella. Erityisesti sita voi kayttaa leijupeti-30 laitteessa, joka on tarkoitettu yhden tai usearoman ety-leenisesti kyllastMiticittoman monomeerin, kuten eteenin, propeenin, 1-buteenin, 1-hekseenin, 4-metyyli-l-pen-teenin ja 1-okteenin kaasuvaihepolymerointiin tai kopo-lymerointiin. Etyleenisesti kyllåståmåttdmien monomee-35 rien polyinerointi tai kopolymerointi voidaan suorittaa Ziegler-Natta-tyyppisen katalyyttijSrjestelman ISsna- li 922; 1 11 ollessa, joka koostuu toisaalta kiinteSstS katalyy-tistS a), joka sisSltSS sellaisen vSlimuotometallin atomeja, joka kuuluu aineiden jaksoittaisen luokituk-sen ryhiniin IV, V tai VI, halogeeniatomeja ja halut-5 taessa magnesiumatomeja, ja toisaalta yhteiskata- lyytista b), joka koostuu metallo-orgaanisesta seok-sesta, jossa on metallia tSmSn luokituksen ryhmistS I - III. Tama polymerointi tai kopolymerointi voidaan mySs suorittaa katalyytin lasnaollessa, joka sisSltSS 10 kromioksidiseoksen, johon on yhdistetty rakeinen tuki, joka perustuu tulenkestavSan oksidiin ja joka aktivoi-daan ISmpokSsittelyllS vShintSSn 250 °C ISmpQtilassa, joka ei ylita lSmpotilaa, jossa rakeinen tuki alkaa sintrautua, ei-pelkistSvSssS ymparistSssa, mieluiten 15 hapettavassa sellaisessa. Talloin leijupeti koostuu polyolefiinijauheesta, jonka hiukkasten massakeskihal- , , 3 kaisija on 0,3 - 2 mm ja tiheys 0,8 - 1 g/cm . Leiju-petilaite toimii 0,5-5 MPa paineella ja 0 - 115 °C lampdtilassa. Fluidisaatiokaasu sisaltSa etyleenisesti 20 kyllastSmSttoman monomeerin tai monomeerit ja halut- taessa vetya ja kaasun,joka on inerttinen suhteessa ka-talyyttijSrjestelmSSn tai katalyyttiin, joka valitaan esim. ryhmasta typpi, metaani tai etaani. Fluidisaatiokaasu voi lisaksi sisSltaa pienet mSSrSt nestettS, ku-25 ten helposti tiivistettSvan, kyllastetyn tai kyllasta- matt5mSn hiilivedyn tai metallo-orgaanisen seoksen, jossa on metallia aineiden jaksoittaisen luokituksen ryhmistS I - III. Se voi raySs sisSltaS pienet mSSrSt poly-meerin hienoja kiinteitS hiukkasia, jotka kulkevat mu-30 kana leijupetilaitteesta ja kierratetSSn uudelleen fluidisaatiokaasun kanssa leijupetilaitteeseen. Fluidisaatiokaasu, joka sydtetSSn tulokammioon ainakin yhden syottoputken kautta, ohjataan hormin avulla olennaises-ti yhdeksi ylospSin kulkevaksi virtaukseksi, joka tulee 35 hormiin nopeudella 0,8 - 48 m/s, mieluiten 2,5 - 20 m/s, ja joka poistuu jSlkimmSisestS nopeudella 0,3 - 2,4 m/s, 12 92291 mieluiten 0,4 - 1,6 m/s, saavuttaen 0,2 - 0,8 m/s fluidisaationopeuden leijupedissa. Paineen lasku fluidi-saatioarinassa on yleenså n. 8 - 15 kPa ja paineen lasku kaasuntulokaimvioissa ja hormissa on n. 2 - 7,5 kPa.

5 TMllSin tapahtuu leijupedissa fluidisaatiokaasun yhden-mukainen jakaantuminen sillå tuloksella, ettS paikalli-nen ISmpQtilan nousu vahenee pedissa polymeroinnin ai-kana ja etta kasaantumien muodostuminen våltetSMn tai se vahenee. Fluidisaatiokaasun jakelu pedissa on niin 10 yhdenmukainen, etta on mahdollista nostaa polymerointi-låmpotilaa leijupedissa varsin huomattavasti ja saada suurempi polymeerin tuotanto, mahdollisesti jopa 30 %:n verran suurempi.

Keksintoå valaistaan seuraavassa ilman mitåSn 15 rajoittavaa merkitysta kuvioiden 1, 2, 3, 4, 5 ja 6 nayttamien kaavioiden avulla.

Kuviot 1, 2 ja 3 nayttSvSt kaavioimaisesti lei-jupetilaitteen 1, joka koostuu suljetusta tilasta, jol-la on pyorcihdyssylinterin muoto, jonka akseli on pys-20 tysuora, ja jossa σπ fluidisaatioarina 2, joka koostuu vaakasuorasta tasopinnasta, joka muodostaa leijupeti— laitteessa ylaosan, joka voi sisaltSa leijupedin, ja alaosan, jota sanotaan kaasuntulokammioksi 3. Fluidisaatiokaasun sydttQhormi 5 on sijoitettu kammion 3 si-25 salle. Se koostuu laajentuvasta putkesta pyoråhdyskatko- kartion muodossa, jonka akseli on pystysuora ja jonka huippu osoittaa alaspåin. Se sisaltSS leveåmman yla-paan 6, joka on fluidisaatioarinan IShellå ja on liitetty kammion 3 sivuseinaan suoraan, ja kapeamman 30 alapaSn 7, joka on kammion 3 alapuoliskossa.

Kuvio 1 nayttSa kaaviomaisesti erityisesti hor-min 5, joka kåsittaa laajentuvan putken pyorahdys-katkokartion muodossa, jonka emSviiva muodostaa n. 50° kulman vaakatason kanssa ja jonka alapåa 7 on suhteelli-35 sen kaukana kammion 3 pohjasta mutta on sellaisen vSli-matkan paassa, ettS se on kuitenkin låhempanS pohjaa • ti 92291 13 kuin fluidisaatioarinaa 2. Lisaksi kuvio nåyttåå kaa-viomaisesti kaksi fluidisaatiokaasun syottoputkea 4, jotka ulottuvat kammion 3 sisalle olennaisen vaakasuo-rasti ja joilla on kaksi polvea, niin etta fluidisaatio-5 kaasun syottSputkien 4 paat 8 osoittavat kohti tåmån kammion pohjaa. Nåiden putkien paat 8 ovat lahella tåmån kammion 3 pohjaa.

Kuvio 2 nåyttåå kaaviomaisesti eritysiesti hormin 5, joka koostuu laajentuvasta putkesta pydrah-10 dyskatkokartion muodossa, jonka emSviiva muodostaa n.

60° kulman vaakatason kanssa ja jonka kapeampi alapåå 7 on låhellå kammion 3 pohjaa. Lisåksi kuvio nayttaa kaaviomaisesti kaksi fluidisaatiokaasun sydttoputkea 4, jotka johtavat suoraan ja olennaisen vaakasuorasti 15 kammion 3 sivuseinåån symmetrisesti vastakkaisella tavalla suhteessa laitteen akseliin ja tasolle, joka on hormin kapeamman alapaan 7 ja leveSmman ylMpSSn 6 tasojen vSlillå.

Kuvio 3 nayttaH kaaviomaisesti erityisesti hor-20 min 5, joka kasittaa laajentuvan putken, jonka muoto on samanlainen kuin kuvion 1 nMyttMma, ja fluidisaatiokaasun syottoputken 4, joka ulottuu kammion 3 pohjaan pystysuorasti pitkin leijupetilaitteen akselia. Taman putken osa, joka on kammion 3 sisållå, koostuu kehån 25 kohdalla rei'itetystå putkesta 9, jonka kaasuntulo- kammiossa oleva påå 10 on suljettu. Putki 9 sijaitsee tasolla, joka on kammion pohjan ja hormin alapåån 7 vålillå.

Kuviot 4, 5 ja 6 nåyttåvåt kaaviomaisesti leiju-30 petilaitteen 1, joka koostuu suljetusta tilasta, jolla on pyoråhdyssylinterin muoto, jonka akseli on pysty-suora ja jolla on fluidisaatioarina (2), joka koostuu pySråhdyskartion sivupinnasta, jonka akseli on pysty-suora ja jonka huippu osoittaa alaspåin ja jonka emå-35 viiva muodostaa 12° kulman vaakatason kanssa. Sen huipussa on aukko 11, joka on yhteydesså pystysuoran

922S I

14 putken 12 kanssa, joka ulottuu kaasuntulokammion 3 kautta ja ulos pohjan kautta. Putki 12 on koaksiaalinen leijupetilaitteen akselin kanssa.

Kuvio 4 nayttaa kaaviomaisesti erityisesti hor-5 min 5, joka koostuu laajentuvasta putkesta pydrShdys-katkokartion muodossa, jonka akseli on pystysuora, jonka huippu osoittaa alaspain ja jonka emaviiva muo-dostaa n. 60° kulman vaakatason kanssa. Hormi 5 koostuu laajentuvasta putkesta, jolla on leveSmpi ylåpåå 6, jo-10 ka on liitetty kammion 3 sivuseinSSn tasolla, joka on IShellS fluidisaatioarinaa 2, ja kapeampi alapSH 7, joka on lahella kammion 3 pohjaa. Lisaksi kuvio nayttSM kaaviomaisesti kaksi fluidisaatiokaasun syottoputkea 4, jotka ulottuvat kammion 3 sivuseinSSn symmetrisesti 15 vastakkaisella tavalla suhteessa leijupetilaitteen ak-seliin. Ne ulottuvat kammion 3 sisatilaan vaakasuoras-ti ja osoittavat kohti kammion pohjaa muodostaen pol-vet, joiden kulma on n. 60°. Naiden putkien pSat 8 ovat suhteellisen kaukana kammion 3 pohjasta.

20 Kuvio 5 nayttaa kaaviomaisesti erityisesti hormin 5, joka kSsittåå laajentuvan putken pySrahdys-katkokartion muodossa, jonka akseli on pystysuora, jonka huippu osoittaa alaspMin ja jonka emaviiva muo-dostaa 45° kulman vaakatason kanssa. Hormi 5 kasittaa 25 leveammMn ylapaSn 6, joka on liitetty kammion 3 sivu-seinåan tasolla, joka on låhellå fluidisaatioarinaa 2. Fluidisaatiokaasun kaksi sydttoputkea 4 ulottuvat kammion 3 sivuseinaSn symmetrisesti vastakkaisella tavalla suhteessa leijupetilaitteen akseliin. Ne ulottuvat kam-30 mion 3 sisStilaan vaakasuorasti ja osoittavat kohti ta-man kammion pohjaa muodostaen polvet, joiden kulma on 45°. NSiden putkien paat 8 ovat lahella kammion 3 pohjaa .

Kuvio 6 nSyttaa kaaviomaisesti eritysiesti hor-35 min, joka kSsittSM laajentuvan putken suppilon muodossa, joka koostuu pystysuorasta putkesta 13, joka kan- « t

II

15 9 2 2 S1 nattaa pyoråhdyskatkokartiota, jonka akseli on pysty-suora, jonka huippu osoittaa alaspåin ja jonka eraMvii-va muodostaa n. 35° kulman vaakatason kanssa. Hormin leveampi ylapaa 6 on liitetty kammion 3 sivuseinaan 5 tasolla, joka on lahella fluidisaatioarinaa, ja sen kapeampi alapaa 7 on lahellS kammion 3 pohjaa. Lisaksi kuvio nayttaa kaaviomaisesti fluidisaatiokaasun kak-si syottoputkea 4, jotka ulottuvat kammion 3 sivuseinSSn symmetrisesti vastakkaisella tavalla suhteessa leiju-10 petilaitteen akseliin. Ne ulottuvat kammion 3 sisati-laan vaakasuorasti ja osoittavat kohti taman kammion pohjaa muodostaen suorakulmaisen polven. Naiden putkien pSSt 8 ovat lMhellå kammion 3 pohjaa.

Po. keksintoa valaistaan seuraavissa esimer- 15 keisså.

Esimerkki 1

Leijupetilaite 1, joka nSytetaan kaaviomaisesti kuviossa 5, on pydrahdyssylinterin muotoinen, jonka akseli on pystysuora, jonka halkaisija D on 3 m ja 2 20 poikkileikkausala on 7 m . Siina on fluidisaatio-arina 2, joka ulottuu laitteen poikki pitkin poikki-leikkausta ja joka koostuu sellaisen pyorahdyskatko-kartion sivupinnasta, jonka akseli on pystysuora, jonka huippu osoittaa alaspain ja jonka emaviiva muodostaa 25 12° kulman vaakatason kanssa. Sen huipun kohdalla on pySreS aukko 11, jonka halkaisija on 10 cm ja joka on yhteydessa pystysuoran putken 12 kanssa, jonka halkaisija on 10 cm ja joka ulottuu leijupetilaitteen pohjan lapi pitkin leijupetilaitteen akselia.

30 Leijupetilaitteen alaosa, joka on fluidisaatio- arinan 2 alla, muodostaa fluidisaatiokaasun tulokammion 3, jonka paa on puolipallon muotoinen. Kaasuntulokam-mion 3 pohja on 2 m valimatakan H paassa fluidisaatio-arinasta. Tahan kammioon on sijoitettu hormi 5, joka 35 koostuu laajentuvasta putkesta pyQrahdyskatkokartion muodossa, jonka akseli on pystysuora, jonka huippu osoit- * i ♦ 16 92291 taa alaspain ja jonka emåviiva muodostaa 45° kulman vaa- katason kanssa. Hormissa 5 on leveåmpi ylcLpaa 6, joka muodostaa kaasulle pydreån poistoaukon, jonka ISpimitta on 3 m, so. jonka pinta-ala S2 on sama kuin S^, ja joka 5 on liitetty suoraan kanunion 3 sivuseinaan tasolla, joka on 10 cm fluidisaatioarinan alla, ja kapeampi alapSM 7, joka muodostaa kaasulle pydrean tuloaukon, jonka lcipi- 2 mitta on 1,2 m, so. jonka pinta-ala S^ on 1,1 m ja joka sijaitsee 0,9 m etåisyydellM kammion pohjasta ja 1,1 m 10 etaisyydella fluidisaatioarinasta. Fluidisaatiokaasun kaksi sySttoputkea 4, joiden halkaisija on 30 cm, ulot-tuvat kammion 3 sivuseinåån symmetrisesti vastakkaisella tavalla suhteessa leijupetilaitteen akseliin. Ne ulottu-vat kammion 3 sisatilaan vaakasuorasti ja osoittavat koh-15 ti tamSn kammion pohjaa muodostaen polvet, joiden kul-ma on 45°. Jokaisen putken paa 8, mitattuna sen akselia pitkin, sijaitsee 0,5 m vSlimatkan pSåsså kammion 3 pohjasta .

Leijupetilaitetta kåytetaån eteenin ja 4-metyyli-20 1-penteenin jatkuvaa kopolymerointia vårten, 1,6 MPa pai-neella ja 82 °C lampdtilassa Ziegler-Netta-tyyppisen, esimerkissS 1 kuvatun ja FR-patentin nro 2 405 961 mu-kaisen katalyyttijårjestelmSn lasnaollessa. Fluidisaatio-kaasu, joka syStetåån kaasuntulokammioon 3 kahden putken 25 4 kautta, koostuu seoksesta, jossa on eteeniS, 4-metyyli- 1-penteenia, vetyS, etaania ja typpea, ja sen tiheys on 17,2 kg/m^. Se kulkee putkien 4 sisSlla 45 °C lSmpdtilas-sa ja 24 m/s nopeudella. Kun fluidisaatiokaasu on purettu kammioon 3, se pyyhkaisee kaasuntulokammion pohjaa 30 ja tulee hormiin 5 tSman kapean paan 7 kautta kulkien . ylSspain nopeudella 3 m/s. Se nousee hormin sisallS, poistuu tamSn leveamman pSSn 6 kautta nopeudella 1 m/s ja kulkee fluidisaatioarinan 2 kautta ja sitten leiju-pedin kautta fluidisaationopeudella 0,5 m/2. Leijupedin 35 kulkevan fluidisaatiokaasun tuotanto on 184 000 kg/h. Paineen lasku siitå kohdasta, jossa fluidisaatiokaasu 1

Il .

9229', 17 tulee kammioon 3, fluidisaatioarinaan 2 on n. 5 kPa ja paineen lasku fluidisaatioarinassa 2 on n. 11 kPa. Leijupeti koostuu jauheesta, joka on eteenin ja 4-metyy- 3 li-l-penteenin kopolymeeri, jonka tiheys on 0,920 g/cm 5 ja virtausindeksi, mitattuna låmpotilassa 190 °C 2,16 kg kuormituksella, on 1 g/10 min (ASTM-standardin E-ehdon mukaisesti), ja jauhe koostuu hiukkasista, joiden massa-keskihalkaisija on 750 mikronia. Kopolymeerituotanto on 3 000 kg/h ja se tapahtuu tyydyttavissa olosuhteissa, eri-10 tyisesti ilman yhteenkasaantumien muodostumista.

Esimerkki 2 (vertaileva)

Tassa kaytetåan leijupetilaitetta, joka on saman-lainen kuin esimerkissM 1 kuvattu, paitsi etta siina ei ole hormia 5 kaasuntulokammiossa 3. TSsså laitteessa 15 suoritetaan eteenin ja 4-metyyli-l-penteenin jatkuva kopolymerointi olosuhteissa, jotka ovat samanlaiset kuin esimerkissS. 1, paitsi ettS 82 °C reaktiolampdtilan sijasta tSmS lasketaan arvoon 77 °C, jotta valtettaisiin yhteenkasaantumien muodostununen leijupedissH. Taman tu-20 loksena eteenin ja 4-metyylipenteenin kopolymerin tuo-tanto on nyt vain 2 500 kg/h, mika vastaa tuotannon alenemista n. 15 %:lla.

Claims (10)

1. Leijupetilaite (1), jonka poikkileikkausta pit-kin, jonka ala on Slf on fluidisaatioarina (2), joka jakaa 5 laitteen yiaosaksi, joka voi sisaitaa leijupedin, ja alem-maksi kaasuntulokammioksi (3), ja ainakin yksi fluidisaa-tiokaasun syfittOputki (4) johtaa kaasuntulokammioon (3), tunnettu siita, etta hormi (5) sijaitsee kaasuntu-lokammiossa ja ohjaa fluidisaatiokaasun fluidisaatioari-10 naan (2), ja ohjauslevy (5) kasittaa laajentuvan putken, jonka leveanunan paan (6) pinta-ala on S2 sijaiten kohti fluidisaatioarinaa (2) ja jonka kapeamman paan (7) pinta-ala on S3 sijaiten kohti laitteen pohjaa; jolloin pinta-ala S2 on olennaisesti sama kuin pinta-ala S2 ja pinta-alo-15 jen S2/S3 suhde on 2 - 30.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen leijupetilaite, tunnettu siita, etta laajentuvan putken leveanunan paan pinta-alan S2 ja pinta-alan S: suhde on 0,9 - 1.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen leijupe-20 tilaite, tunnettu siita, etta se kasittaa pysty- suoran sylinterin, jolloin etaisyys H kaasuntulokammion pohjasta fluidisaatioarinaan on sellainen, etta suhde H/D on 0,25 - 2; jolloin D on pystysuoran sylinterin halkai-sija.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen leiju petilaite, tunnettu siita, etta mikaan fluidisaa-tiokaasun syOttOputki ei johda kaasuntulokammioon siten, etta fluidisaatiokaasua sydtettasiiin suoraan ohjausle-vyyn.

5. Patenttivaatimusken 4 mukainen leijupetilaite, .* tunnettu siita, etta fluidisaatiokaasun kaksi tai useampaa syOttOputkea johtaa kaasuntulokammioon symmetri-sesti vastakkaisissa kohdissa pitkin kaasuntulokammion seinia.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen leijupetilaite, tunnettu siita, etta ainakin yksi fluidisaatiokaa- 922: ! sun syOttOputki (4) ulottuu kaasuntulokammioon (3) ja se on suunnattu kohti kaasuntulokammion pohjaa.

7. Menetelma fluldlsaatlokaasun syOttamiseksi lei-jupetilaitteeseen (1), jonka poikkileikkausta pitkin, jon- 5 ka ala on Slf on fluidisaatioarina (2), joka jakaa laitteen ylSosaksi, joka sisaitaa leijupedin, ja alemmaksi kaasun-tulokammioksi (3), ja menetelma sisaitaa fluldlsaatlokaasun syOtOn fluldlsaatlokaasun syOttOputken (4) kautta kaasuntulokammioon (3), tunnettu siita, etta ohjaus-10 levy (5) sijaitsee kaasuntulokammiossa (3) ja ohjaa flui-disaatiokaasun fluidisaatioarinaan (2), ja ohjauslevy ka-sittaa laajentuvan putken, jonka leveamman påån (6) pinta-ala on S2 ja tama paa sijaitsee kohti fluidisaatioarinaa (2), ja jonka kapeamman paan (7) pinta-ala on S3 ja tama 15 paa sijaitsee kohti laitteen pohjaa; jolloin pinta-ala S2 on olennaisesti sama kuin pinta-ala Sx ja suhde S2/S3 on 2-30.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta laajentuvan putken kapeamman paan 20 pinta-ala S3 on sellainen, etta fluidisaatiokaasu tulee sisaile nopeudella, joka on 2 - 60 kertaa fluidisaationo-peus leijupedissa, ja fluidisaatiokaasun nopeus laskee, kun kaasu kulkee laajentuvan putken kautta, niin etta se poistuu leveammasta paasta nopeudella, joka on 1,5 - 3 25 kertaa fluidisaationopeus leijupedissa.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta fluidisaatiokaasua ei syOteta suoraan laajentuvan putken kapeampaan pååhån.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelma, 30 tunnettu siita, etta fluidisaatiokaasu syOtetaan !: kaasun syOttOputken kautta, joka ulottuu kaasuntulokam mioon, ja se suunnataan kohti kammion pohjaa, niin etta kaasu pyyhkaisee kammion pohjaa ennen kuin se saavuttaa ohj auslevyn. • « 92291