HU224477B1 - Eljárás olefin monomer polimerizálására folyamatos gáz-fluidizált ágyban, valamint fúvóka folyadéknak a fluidizált ágyba történő porlasztására - Google Patents

Eljárás olefin monomer polimerizálására folyamatos gáz-fluidizált ágyban, valamint fúvóka folyadéknak a fluidizált ágyba történő porlasztására Download PDF

Info

Publication number
HU224477B1
HU224477B1 HU9904298A HUP9904298A HU224477B1 HU 224477 B1 HU224477 B1 HU 224477B1 HU 9904298 A HU9904298 A HU 9904298A HU P9904298 A HUP9904298 A HU P9904298A HU 224477 B1 HU224477 B1 HU 224477B1
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
liquid
nozzle
fluid
bed
fluidized bed
Prior art date
Application number
HU9904298A
Other languages
English (en)
Inventor
David Newton
Michael Bernard Power
Original Assignee
Bp Chemicals Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bp Chemicals Limited filed Critical Bp Chemicals Limited
Publication of HUP9904298A2 publication Critical patent/HUP9904298A2/hu
Publication of HUP9904298A3 publication Critical patent/HUP9904298A3/hu
Publication of HU224477B1 publication Critical patent/HU224477B1/hu

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818Feeding of the fluidising gas
    • B01J8/1827Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/26Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets
    • B05B1/262Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors
    • B05B1/265Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors the liquid or other fluent material being symmetrically deflected about the axis of the nozzle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/26Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets
    • B05B1/262Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors
    • B05B1/267Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors the liquid or other fluent material being deflected in determined directions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3405Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl
    • B05B1/341Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
    • B05B7/0416Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid
    • B05B7/0441Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid with one inner conduit of liquid surrounded by an external conduit of gas upstream the mixing chamber
    • B05B7/0458Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid with one inner conduit of liquid surrounded by an external conduit of gas upstream the mixing chamber the gas and liquid flows being perpendicular just upstream the mixing chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/08Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00026Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2208/00035Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2208/00044Temperature measurement
    • B01J2208/00061Temperature measurement of the reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00256Controlling 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00265Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2208/00274Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant vapours
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00327Controlling the temperature by direct heat exchange
    • B01J2208/00336Controlling the temperature by direct heat exchange adding a temperature modifying medium to the reactants
    • B01J2208/00353Non-cryogenic fluids
    • B01J2208/00362Liquid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00548Flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/0061Controlling the level
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S526/00Synthetic resins or natural rubbers -- part of the class 520 series
    • Y10S526/901Monomer polymerized in vapor state in presence of transition metal containing catalyst

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

Az eljárás olefinmonomer, különösen etilén, propilén, vagy ezekkeverékének más alfa-olefinekkel való polimerizálására folyamatosgázfluidizációs ágyban. A visszakeringtetett gázáramot lehűtikvalamely folyadék (például komonomer) kondenzálásához, ezen folyadéklegalább egy részét leválasztják, és nyomás alatt bepermetezikközvetlenül a fluidizált ágyba egy fúvókán (1) át, amely el van látvaa folyadékot porlasztó mechanikus készülékkel (6) úgy, hogy apermetsugár a fúvóka permetképző zónájában (5) jön létre. Apermetképző zóna (5) egy fallal van védve, árnyékolva a fluidizált ágyrészecskéitől, ahol ez a fal lehet egy cső vagy egy lap. Az eljárásnálalkalmazott fúvóka két vagy több sorozat kivezetéssel rendelkezik.Mindegyik ilyen sorozat egymástól függetlenül van táplálva ésszabályozva, miáltal tökéletesített fel-lefelé történőfolyadékbetáplálást biztosít az ágyba.

Description

A leírás terjedelme 18 oldal (ezen belül 6 lap ábra)
HU 224 477 Β1
A találmány tárgya fúvóka folyadéknak fluidizált ágyba történő beporlasztására olefinek gázfázisú polimerizálásához, különösen olyan fúvóka, amely a fluidizált ágyba való beporlasztás tökéletesített szabályozását biztosítja.
A gyakorlatban jól ismertek eljárások gázfázisú olefinek homopolimerizálására és kopolimerizálására. Az ilyen ismert eljárásokat például úgy hajtják végre, hogy a gáz alakú monomert bevezetik egy kevert és/vagy fluidizált ágyba, amely poliolefint és egy katalizátort tartalmaz a polimerizáláshoz.
Az olefinek fluidizált ágyban való polimerizálásánál a polimerizációt egy fluidizált ágyas reaktorban végzik, ahol egy polimer részecskéket tartalmazó ágyat fluidizált állapotban tartanak, a gáz alakú reagáló monomert tartalmazó emelkedő gázáram segítségével. Az ilyen polimerizáció beindításakor általában előformált, a gyártani kívánt polimerhez hasonló polimer részecskékből álló ágyat alkalmaznak. A polimerizálás folyamán friss polimer keletkezik a monomer katalitikus polimerizációja által és ezt a polimer terméket elvonják, hogy fenntartsák az ágy többé-kevésbé állandó térfogatát. Egy iparilag kedvező eljárásnál fluidizálórácsot alkalmaznak az ágyhoz vezetett fluidizálógáz elosztására, valamint az ágy hordozására, amikor a gázhozzávezetés megszűnik. Az előállított polimert általában egy kiömlési vezeték útján vonják el a reaktorból, ahol az említett vezeték a reaktor alsó részében, a fluidizálórács közelében van elrendezve. A fluidizált ágy növekvő polimer részecskékből áll. Ezt az ágyat a fluidizálógáznak a reaktor aljától történő folyamatos felfelé áramoltatása tartja fluidizált állapotban.
Az olefinek polimerizációja exoterm, azaz hőleadó reakció és ezért szükség van az ágyat hűtő eszközre a polimerizációs hő eltávolításához. Ha nincs ilyen hűtés, akkor az ágy hőmérséklete növekedne és a polimer részecskék elkezdenének összeolvadni. Az olefinek fluidizált ágyban való polimerizálásánál általánosan használt módszer a polimerizációs hő eltávolítására az, hogy a polimerizálóreaktorhoz egy gázt táplálnak, azaz a fluidizálógázt, amely alacsonyabb hőmérsékletű, mint a kívánt polimerizálási hőmérséklet. Ez a gáz áthalad a fluidizált ágyon és elvezeti a polimerizációs hőt, majd a gázt eltávolítják a reaktorból és lehűtik egy külső hőcserélőn való átvezetéssel, majd visszakeringtetik (recycling) az ágyba. A visszakeringő gáz hőmérsékletét a hőcserélőben be lehet állítani úgy, hogy a fluidizált ágyban a kívánt polimerizálási hőmérsékletet fenntartsák. Alfa-olefinek ilyen eljárással való polimerizálásánál a visszakeringő gáz általában tartalmazza a monomer olefint, tetszés szerint például egy hígítógázzal, vagy egy gáznemű láncátadó reagenssel, mint a hidrogén. így a visszakeringő gáz szolgál a monomernek az ágyhoz juttatására, az ágy fluidizálására és az ágyban a kívánt hőmérséklet fenntartására. A polimerizációs reakció által elfogyasztott monomereket normálmódon egy kiegészítőgáznak a visszakeringő gázáramhoz való hozzáadásával pótolják.
Jól ismert az, hogy a termelési mérték (a tér-idő kitermelés; space time yield, azaz az időtartamra eső produktum, a reaktortér egységnyi térfogatára eső, időegységenként előállított polimer tömegében meghatározva) a kereskedelmi, az előzőekben említett típusú gázfluidizált ágyas reaktorok esetében korlátozva van azon maximális mérték által, amellyel hőt lehet elvonni a reaktorból. A hőelvonás mértékét lehet növelni például a visszakeringő gáz sebességének fokozásával és/vagy a visszakeringő gáz hőmérsékletének csökkentésével és/vagy a visszakeringő gáz hőkapacitásának változtatásával. Van azonban egy határ a visszakeringő gáz sebességére, ami az ipari gyakorlatban még használható. Ezen határon túl az ágy instabillá válhat, vagy akár kisodródik a reaktorból a gázárammal, ami a vissza keringtető vezeték eldugulásához vezet és a visszakeringtető kompresszor vagy légfúvó károsodását eredményezi. Ugyancsak be van határolva annak a mértéke, amennyire a visszakeringtető gázt le lehet hűteni a gyakorlatban. Ezt elsődlegesen gazdaságossági szempontok határozzák meg, és a gyakorlatban a helyszínen rendelkezésre álló ipari hűtővíz hőmérséklete határolja be. Kívánság esetén külön hűtés is alkalmazható, de ez megnöveli, azaz hozzáadódik a gyártási költségekhez. így az ipari gyakorlatban a hűtött visszakeringtetett gáz, mint egyedüli eszköz a polimerizációs hőnek az olefinek gázfluidizált ágyas polimerizációjából adódó hő elvonására azzal a hátránnyal jár, hogy korlátozza az elérhető maximális termelési mértéket.
Az ismert technikában számos módszert javasolnak a visszakeringtetett gázáram hőelvonó kapacitásának növelésére, így például illékony folyadék bevezetésével.
A GB 1415442 számú szabadalmi leírásban vinil-klorid gázfázisú polimerizálását ismertetik keveréses vagy fluidizált ágyas reaktorban, ahol a polimerizálást legalább egy gáznemű hígító jelenlétében végzik, melynek forráspontja a vinil-kloridé alatt van. Ezen leírás 1. példája ismerteti a polimerizálási hőfok szabályozását folyékony vinil-klorid szakaszos hozzáadásával a fluidizált poli(vinil-klorid)-anyaghoz. A folyékony vinil-klorid azonnal elgőzölög az ágyban, és ennek eredményeként eltávolítja a polimerizálási hőt.
Az US 3625932 számú szabadalom ismertet egy eljárást vinil-klorid polimerizálására, ahol poli(vinil-klorid^részecskéket tartalmazó ágyak egy többlépcsős fluidizált ágyas reaktorban fluidizált állapotban vannak tartva, a reaktor aljánál gáz alakú vinil-klorid-monomer bevezetésével. Az ágyak hűtése a polimerizáció által bennük keltett hő elvonásához folyékony vinil-klorid-monomer bepermetezésével történik a felfelé haladó gázáramlásba azon tálcák alatt, amelyeken az ágyakat fluidizálják.
Az FR 2215802 számú szabadalom elzárószelep típusú porlasztófúvókára vonatkozik, amely alkalmas folyadékok bepermetezésére a fluidizált ágyba, például etilénesen telítetlen monomerek gázfluidizált ágyban történő fluidizálásánál. A folyadék, amit az ágy hűtéséhez használnak, lehet a polimerizálandó monomer, vagy ha etilént kell polimerizálni, akkor lehet egy folyékony telített szénhidrogén. A porlasztófúvókát vinil-klo2
HU 224 477 Β1 rid fluidizált ágyas polimerizálására való hivatkozással ismertetik.
A GB 1398965 számú szabadalomból megismerhető etilénesen telítetlen monomerek, különösen vinil-klorid fluid ágyas polimerizálása, ahol a polimerizálás hőszabályozását folyékony monomernek az ágyba való injektálásával érik el egy vagy több porlasztófúvókát alkalmazva, melyeket a reaktorban lévő fluidizált anyag magasságának 0-75%-ánál helyeznek el.
Az US 4390669 számú szabadalom olefinek homovagy kopolimerizálására vonatkozik, többlépcsős gázfázisú eljárással, amit kevert ágyas reaktorokban, fluidizált ágyas reaktorokban, kevert fluidizált ágyas reaktorokban, vagy csőreaktorokban lehet megvalósítani. Ennél az eljárásnál az első polimerizációs zónából nyert polimert egy közbenső zónában, egy könnyen illanó folyékony szénhidrogénben szuszpendálják, és ezt az így nyert szuszpenziót bejuttatják egy második polimerizációs zónába, ahol a folyékony szénhidrogén elgőzölög. Az 1-5. példákban a második polimerizációs zónából a gázt átviszik egy hűtőn (hőcserélőn), ahol a folyékony szénhidrogén egy része kondenzálódik (komonomerrel együtt, ha ezt alkalmaznak). Az illékony folyadékkondenzátumot részben folyékony állapotban eljuttatják a polimerizálóedénybe, ahol az elpárolog, s így hasznosul a párolgási latens hő által a polimerizációs hő eltávolításában.
Az EP 89691 számú szabadalom eljárásra vonatkozik a termelési időköz növelésére folyékony monomerek folyamatos gázfluidizált ágyban történő polimerizálásánál, amely eljárás a még nem reagált folyadék egy részének vagy egészének hűtéséből áll, kétfázisú gázés magával sodort folyadékkeverék kialakításához, éspedig a harmatpont alá, majd ezen kétfázisú keveréknek a reaktorba való újbóli visszavezetése történik. Az EP 89691 számú szabadalmi leírásban azt állapítják meg, hogy azon érték elsődleges határolása, amelyre a visszakeringő gázáramot le lehet hűteni a harmatpont alá, azon követelményben mutatkozik, hogy a gáz és folyadék arányát olyan szinten kell tartani, ami elegendő a kétfázisú keverék folyadékfázisának magával ragadott vagy szuszpendált állapotban való tartására, amíg a folyadék elpárolog, továbbá azt állítják, hogy a gázfázisban lévő folyadék mennyisége nem haladhatja meg a 20 tömegszázalékot, de előnyösen a 10 tömegszázalékot, mindenkor feltételezve, hogy a kétfázisú visszakeringő áramlás sebessége elegendően magas ahhoz, hogy a folyadékfázist a gázban szuszpendálva tartsa, továbbá hogy hordozza a fluidizált ágyat a reaktorban. Az EP 89691 számú szabadalmi leírás továbbá feltárja, hogy lehetséges kétfázisú folyadékáramlás kialakítása a reaktoron belül az injektálási pontnál, a gáz és a folyadék külön injektálásával olyan körülmények között, amely kétfázisú áramlást hoz létre, de ez kis előnynek tekinthető az ilyen módú üzemeléskor, tekintve a járulékos és felesleges költséget, amit a gáz és a folyadék hűtés utáni szétválasztása jelent.
Az EP 173261 számú szabadalom különleges eszközre vonatkozik a visszakeringő áramlásnak a fluid ágyas reaktorba való bevezetéséhez, különösen olyan eszközre, amely kétfázisú gáz- és magával sodort folyadékáramból álló visszakeringtetett áramlat bevezetésére szolgál, miként ezt a már említett EP 89691 számú leírásból ismerünk.
A WO 94/25495 nemzetközi közzétételszámú leírás ismertet egy fluid ágyas polimerizálási eljárást, amelynél egy monomert tartalmazó gáznemű áramlást vezetnek keresztül a fluid ágyas reaktoron katalizátor jelenlétében, reaktív körülmények között, polimer termék előállítására, ahol az említett áramlás el nem reagált monomer gázokat tartalmaz, majd ezt az áramlást komprimálják és hűtik, ezután az áramlást töltőkomponensekkel keverik és egy gáz- és folyadékfázist juttatnak vissza a reaktorba. A stabil működési feltételek meghatározási módszere abból áll, hogy:
(a) figyelik a fluidizált mennyiség sűrűségváltozásait a reaktorban, társítva a fluidizálóközeg összetétel-változásaival;
(b) növelik a visszakeringő áramlás hűtési kapacitását az összetétel változtatásával anélkül, hogy átlépnék azt a szintet, amelynél a fluidizált mennyiség sűrűségének vagy az ezt indikáló paraméternek csökkenése már visszafordíthatatlanná válik.
Az US 5,436,304 számú szabadalom alfa-olefin(ek) gázfázisú reaktorban való polimerizálási eljárására vonatkozik, ahol a reaktor fluidizált ággyal rendelkezik, továbbá egy fluidizáló közeg van alkalmazva, amely a reaktor hűtési kapacitásának szabályozására szolgál, és ahol a mennyiség-sűrűség (Z) függvénye olyan értéken van tartva, ami egyenlő vagy nagyobb, mint a mennyiség-sűrűség függvény számított határértéke.
A WO 94/28032 nemzetközi közzétételszámú leírás, amit itt referenciaként használunk, folyamatos gázfázisú fluid ágyas eljárásra vonatkozik, amelynél tökéletesítve van az eljárás termelékenysége azáltal, hogy a visszakeringő gázáramot olyan hőmérsékletre hűtik, amely elegendő egy folyadék és gáz kialakításához, majd elválasztják a folyadékot a gáztól és a leválasztott folyadékot közvetlenül a fluidizált ágyhoz vezetik. A folyadékot megfelelően egy vagy több fúvókán keresztül injektálhatják be a fluid ágyba, ahol a fúvókák vannak elrendezve. Azt találták, hogy speciális kialakítású fúvóka használatával az eljárásnál a folyadékot hatásosabban lehet bejuttatni a fluid ágyba, aminek eredménye a fluid ágy hűtésének tökéletesebb szabályozása annak következtében, hogy a fúvóka permetképző zónájában tökéletesebb a folyadékelosztás. További előnyként jelentkezik a fúvóka gázszükségletének csökkentése, valamint a jelentős működtetési költségcsökkentés.
Az elmondottaknak megfelelően a találmány értelmében létrehozunk egy eljárást olefinmonomer polimerizálásához folyamatos gázfluidizációs ágyban, ahol az olefinmonomert (a) etilénből, (b) propilénből, (c) etilén és propilén keverékéből, valamint egy, vagy több más alfa-olefinnek az (a), (b) vagy (c) alattiakkal való keverékéből választjuk; a polimerizációt egy fluid ágyas reaktorban végezzük, legalább valamely etilént és/vagy propilént tartalmazó gázáramnak folyamatos keringtetésével (recycling) a reaktor fluid ágyán ke3
HU 224 477 Β1 resztül, polimerizálókatalizátor jelenlétében, reaktív körülmények között, majd a reaktorból kivont gázáramnak legalább egy részét olyan hőmérsékletre hűtjük, amelynél a folyadék kikondenzálódik, ezután a kondenzálódott folyadéknak legalább egy részét leválasztjuk a gázáramból és ezen szeparált folyadéknak legalább egy részét közvetlenül bevezetjük a fluidizált ágyba. A folyadékot nyomás alá helyezzük, majd a nyomás alatti folyadékot betápláljuk egy fúvóka folyadékbevezetésébe, végül bejuttatjuk a fluid ágyba a fúvóka kivezetésén keresztül, ahol a folyadékot porlasztjuk, éspedig a kivezetésben elhelyezett mechanikus készülék alkalmazásával úgy, hogy a kivezetés permetképző zónájában permetsugarat hozunk létre.
Azt találtuk, hogy amennyiben hiányzik a permetképző zóna, akkor a folyadék nem tud messzire behatolni a fluidizált ágyba és az ezt követő folyadékképződés a fúvóka körül az ágy defluidizációját eredményezi a fúvóka régiójában. Úgy gondoljuk, hogy a folyadék porlasztása és egy permetsugár kialakulása akadályozva van a fluidizált ágy szilárd részeinek jelenléte által a fúvóka kivezetésénél, vagy annak közelében. A permetképző zóna le van árnyékolva a fluid ágytól, ezáltal biztosítva van a porlasztási folyamat lefolytatása és a permet kialakítása.
A kivezetés permetképző zónája a fúvókán belül helyezkedhet el, vagy a zóna társítva lehet egy, a fúvókától kinyúló, vagy azzal térbeli viszonylatban rögzített eszközzel.
A permetképző zóna tartalmaz egy árnyékolt pályát, amelynek mentén a folyadék halad, amint a porlasztás végbemegy és a permet kialakul. A permetképző zóna előnyösen egy fallal van meghatározva, amely lehet a fúvókával egy darabból, vagy kinyúlhat a fúvókából, de lehet térbeli viszonyban a fúvókához erősítve. A fal állhat például egy csőből vagy egy lapból. Abban az esetben, ha a fal cső alakú, ennek keresztmetszete például körkörös, derékszögű, négyzetes, háromszög alakú, hatszöges vagy elliptikus. A cső alakú falnak lehet egyenletes vagy egyenlőtlen a keresztmetszete a hossza mentén. A keresztmetszet például általában körhenger, elliptikus henger, csonka kúpos, csonka gúla alakú, ellipszoidszelet, egypalástú hiperboloid, harang alakú vagy kürt alakú. A cső alakú fal előnyösen növekvő keresztmetszetű a folyadékpermet áramlási irányában. Abban az esetben, ha a fal egy lapból áll, ez a lap lehet sík vagy görbített, például egy sima lap, egy ferde lap, egy mélyített lap, egy vályú alakú lap, egy spirál alakú lap vagy csavarvonal alakú lap.
A kivezetés permetképző zónája legalább 10 mm hosszúságú, előnyösen legalább 25 mm hosszúságú annak érdekében, hogy kialakítsa a permetet és azt megfelelően védje, árnyékolja az ágytól.
A fúvóka elhelyezhető a fluidizált ágyon belül, de kinyúlhat a reaktor falán keresztül úgy, hogy a fúvóka kivezetése közlekedésben legyen a fluidizált ággyal (előnyösen egy csatlakozó csőhálózattal, amely a reaktoron kívül van elhelyezve).
A fúvóka rendelkezhet egyetlen vagy több kivezetéssel.
Ahol a fúvóka a fluidizált ágyon belül van elrendezve, ott a kivezetések száma 1-4, még előnyösebben
2-4 közötti.
Ahol a fúvóka átnyúlik a reaktor falán, ott a kivezetések száma előnyösen 1 és 20 között van. Úgy gondoljuk, hogy az ilyen fúvókáknak eltérő a permetprofilja (szélesebb permetszög), mint a fluidizált ágyon belül elhelyezett fúvókáké, és hogy ez több, kisebb keresztmetszeti területű kivezetést kívánhat meg.
A kivezetés(ek) rendelkezhet(nek) körkörös lyukakkal, hasítékokkal, ellipszoid- vagy más alkalmas kialakítással. Előnyösen a hasítékos kivezetés(ek) elliptikus alakú(ak).
Ahol a kivezetés(ek) hasíték(ok), ezek jellegzetesen 2,5-12 mm szélességűek és 8-50 mm hosszúak. A hasítékok keresztmetszeti területe 26 és 580 mm2 közötti lehet.
Ahol a kivezetés(ek) körkörös lyuk(ak), azok átmérője 5 és 25 mm közötti lehet. A körkörös lyukak keresztmetszeti területe 19,6 és 491 mm2 közötti lehet.
Fontos, hogy a fúvóka kivezetése(i) elegendő mérettel rendelkezzen(ek) ahhoz, hogy lehetővé váljon a leválasztott folyadékáramban esetleg jelen lévő finom részecskék átjutása.
Ahol a fúvóka több kivezetéssel van ellátva, ezek a fúvókán belül eltérő szinteken lehetnek elrendezve, például a kivezetések több sorban helyezkedhetnek el a fúvóka kerülete körül. Az előnyös kiviteli alaknál az egyes sorokban lévő kivezetések száma 1 és 8 közötti, még előnyösebben 1 és 4 közötti.
A kivezetések előnyösen egyenletesen vannak elosztva a fúvóka kerülete mentén.
Ahol a több kivezetés sorokban van elrendezve a fúvóka körül, ott előnyös, ha az egyes szomszédos sorok kivezetései el vannak tolva egymáshoz képest.
A mechanikus készülék alkalmasan lehet bármilyen mechanikus készülék, amely olyan folyadékelosztási mintát ad át a folyadéknak, amely elősegíti a folyadék porlasztását. Előnyös mechanikus készülékek azok, amelyek széles sugárprofilt és meglehetősen egyenletes cseppecskeméretet biztosítanak. Ismert mechanikus készülékek folyadékok, mint a víz (tűzoltáshoz) és festékek (bevonatolási célra) porlasztására kívánság szerint alkalmazhatóak. A porlasztáshoz szükséges energiát például biztosíthatjuk egy nyílásból kilépő csepp nyomás alá helyezésével, vagy külső eszközök, mint az elektromos vagy mechanikus energia használatával. Alkalmas mechanikus készülékek a folyadék porlasztásához például az örvénykeltő készülékek, vagy a terelőlapok, melyek turbulens áramlási képet hoznak létre a folyadékban, hogy elősegítsék a folyadék szétbontását és porlasztását, amikor az kilép az említett nyílásból; szóba jöhetnek felütköztetéses készülékek, ventilátorok és ultrahangos készülékek. A mechanikus készülékek egy egyszerű formája tartalmaz egy egyenletes hengeres csövet, melynek van egy bevezetése a nyomás alatti folyadék számára és egy sima kivezetése, amelyből a folyadéksugár kilép. Amint a folyadéksugár távolodik a kivezetéstől, fokozatosan cseppekre aprítódik, melyek folyadéksugarat,
HU 224 477 Β1 permetet alkotnak. Egy ilyen típusú egyszerű rendszer alkalmazható a jelen találmány esetében, feltéve, hogy a cső méretei és a folyadék nyomása be van állítva egy kielégítő permetsugár-struktúra biztosításához. Az ezen típusú rendszerekkel azonban a folyadéksugár lényeges távolságot tehet meg, mielőtt cseppecskékre aprítódna, és az így kialakított permetsugár nem szükségképpen rendelkezik a kívánt struktúrával. Ezért a jelen találmánynál előnyös, ha megnöveljük a permetsugár-előállítást kiegészítő eszközök használatával, mint például terelőlapok elhelyezésével a folyadékáramban, amely a kimenethez vezetődik, vagy ütközéses készülékekkel, melyek a folyadéksugarat permetté aprítják szét.
A permetsugár előnyösen a kivezetés permetképző zónájától közvetlenül kerül bevezetésre a fluidizált ágyba, éspedig a belépő fluidizálógáz (a reaktorba táplált gázáram) és az ágy visszamaradt része közötti hőmérséklet-gradiens felső határa felett. Az olefinek gázfluidizációs ágyban való polimerizálásához használt rentábilis eljárások általában lényegileg izotermikus, sztacionárius körülmények között működnek. Jóllehet csaknem minden fluidizált ágy a megkívánt, lényegileg izotermikus polarizációs hőmérsékleten van tartva, azonban normálesetben fennáll egy hőmérséklet-gradiens az ágy alsó régiójában. Ez a hőmérséklet-gradiens abból a tényből adódik, hogy az ágy fluidizálásához használt visszakeringtetett gáz normálesetben olyan hőmérsékletre hűlt, amely erősen az ágy nagy részében uralkodó hőmérséklet alatt van. Ilyen körülmények között az ágynak közvetlenül a lehűlt gázáram ágyba való beáramlási pontja feletti régiója hidegebb, mint az ágy nagy része. Ezen régió alsó hőmérséklethatára, ahol a hőmérséklet-gradiens létezik, a beáramló hideg gáz hőmérséklete, felső határa pedig a lényegileg izotermális ágy hőmérséklete (azaz az ágy nagy részének hőmérséklete). A kereskedelmileg forgalmazott olyan reaktortípusoknál, amelyek fluidizálórácsot tartalmaznak és ahol a fluidizált ágy magassága jellegzetesen 10-20 méter, ott ez a hőmérséklet-gradiens normálesetben a rács feletti 15-30 cm vastag rétegben van jelen.
Használhatunk egyetlen fúvókát, vagy számos fúvóka lehet elrendezve a fluidizált ágyban, vagy átnyúlva a reaktor falán.
Előnyös az a kiviteli alak, ahol nagyobb számú fúvóka van alkalmazva, melyek a fluidizált ágyon belül, adott átmérőosztáson, egyenlő távközökkel, vagy a reaktor kerülete mentén egyenlő távközökkel helyezkednek el, a folyadék bevezetésének régiójában. Az alkalmazott fúvókák száma az a szám, amely szükséges a permet kielégítő behatolásához és szétszóródásához az egyes fúvókáknál, hogy a folyadék jó diszperzióját lehessen elérni az egész ágyban. A fúvókák száma előnyösen 1 és 8 között, még előnyösebben 1 és 4 között, de legelőnyösebben négy, az ágyon belül elhelyezett fúvókák esetében és 4-8 a kívül elrendezett fúvókáknál.
Mindegyik fúvóka kívánság esetén külön van táplálva nyomás alatt lévő folyadékkal egy, a reaktoron belül alkalmasan elrendezett közös vezetékről. Ezt biztosítani lehet például egy olyan vezetékkel, amely felfelé halad, a reaktor közepén keresztül.
Mindegyik fúvóka egy sorozat kivezetéssel rendelkezhet, melyek csoportosan vannak elrendezve a fúvóka kerülete mentén, ahol is a kivezetések mindegyik csoportja külön van összekötve a nyomás alatt lévő folyadékellátással. Jellegzetesen a kivezetések csoportjai számos sorban vannak elhelyezve a fúvóka kerülete mentén. A kivezetések csoportjainak száma előnyösen kettő.
Egy előnyös elrendezésnél a fúvóka két csoport kivezetéssel rendelkezik, melyek két sorban helyezkednek el és mindegyik csoport el van tolva a másikhoz képest. Ily módon az alsó csoportból kiszórt folyadék nem fog zavaróan érintkezni a felső csoportból kiszórt folyadékkal.
Előnyösen mindegyik kivezetési csoport külön csatlakozik a fúvókához vezetett nyomás alatt lévő folyadékellátással, alkalmas csőhálózat útján, amely a fúvókában van elrendezve. A kivezetések egyes csoportjaihoz történő nyomás alatt lévő folyadékellátást alkalmasan elrendezett szelepek útján lehet szabályozni. Ezen a módon a kivezetések mindegyik csoportjához a folyadékellátás szabályozható annak érdekében, hogy szabályozni lehessen a fúvókából kiszórt folyadék mennyiségét. így például lehetséges, hogy a kivezetéseknek csak a fúvóka tetejénél elrendezett csoportjához irányítsuk a folyadékot. A fúvókából kiszórt folyadékmennyiségnek ezen szabályozhatósága különösen a fluidizált ágyas eljárás beindításakor fontos. A fluidizált ágyba belépő folyadékmennyiség csökkentésének vagy növelésének lehetősége azt is lehetővé teszi, hogy nagyobb szabályozás és flexibilitás legyen elérhető a fluidizált ágy működése során.
A jelen találmány szerinti eljárásnál alkalmazott fúvókák előnyösen úgy vannak elrendezve, hogy lényegileg függőlegesen nyúljanak be a fluidizált ágyba, de úgy is elrendezhetők, hogy a reaktor falából nyúljanak ki, lényegileg vízszintes irányban.
Az az arány, amelynél folyadékot lehet bevezetni a fluid ágyba, elsősorban az ágyban megkívánt hűtés mértékétől függ, és ez viszont függ az ágyból való kitermelés megkívánt mértékétől. Az olefinek polimerizálásához használt rentábilis fluidizált ágyas polimerizálási eljárásoktól elvárható termelékenység többek között az alkalmazott katalizátorok aktivitásától, valamint ezen katalizátorok kinetikájától függ. így például ha igen nagy aktivitású katalizátorokat alkalmazunk és nagy termelékenység kívánatos, akkor a folyadékadagolás nagy lesz. Jellegzetesen a folyadékbevezetés aránya például 0,1-4,9, előnyösen 0,3-4,9 köbméter folyadék, az ágy anyagának köbméterére, óránként. A hagyományos „szuperaktív” típusú Ziegler-katalizátorokhoz (azaz amelyek átmenetifém-, magnézium-halogenidés organofémes alapú kokatalizátorok) a folyadék-hozzáadagolás aránya lehet például 0,5-1,5 köbméter folyadék az ágy anyagának köbméterére, óránként. Valamely átmenetifém-komplexen alapuló katalizátorok, például metallocének, melyek például alkil-alumoxán5
HU 224 477 Β1 nal vannak aktiválva, úgy ismeretesek, mint igen magas aktivitásúak. A megnövelt mértékű hőfejlődés, követve az ilyen polimerizálókatalizátorok használatát, különösen kívánatossá teheti a jelen találmány szerinti eljárás alkalmazását. A találmány szerinti folyadék-hozzáadás a gázfluidizációs ágyhoz biztosítja a forró pontok előfordulásának csökkentését, mely foltok létrejöhetnek a reaktorban a friss, nagy aktivitású katalizátor bevezetésével. Kívánság esetén magát a katalizátort a folyadékban szuszpendáltan, vagy oldva vezethetjük be, éspedig az ágyba való bepermetezéssel. A folyadéknak a fluidizált ágyba ilyen módon való injektálásával a katalizátor, amely a folyadékba van bevezetve, előnyös lehet a lokalizált hűtőhatás miatt, amit a fúvóka körüli folyadék fejt ki, és ami megakadályozza a forró foltokat, valamint az ezek következtében létrejövő agglomerizációt.
A jelen találmány szerinti eljárásnál fontos az, hogy a folyadék jó elosztását és behatolását érjük el a fluid ágyba. Azok a faktorok, melyek fontosak a jó behatolás és diszperzió eléréséhez: a porlasztott folyadék impulzusa és iránya, amellyel belép az ágyba (azaz a permetsugárprofil), az ágy egységnyi keresztmetszet-területére eső fúvókák száma és a fúvókák térbeni elrendezése.
Előnyösen a permetképző zóna falai úgy vannak leélezve, hogy a permetsugár megfelelő sugárprofilt kapjon. Például ha a permetképző zóna falai 60°-os szögben széttartóak a fluidizált ágy vízszintes síkjában, akkor a permetsugár körülbelül 60°-os szöget fog lefedni az ágy vízszintes síkjában.
A porlasztott, atomizált permetet előnyösen lényegileg vízszintes irányban injektáljuk a fluid ágyba. Abban az esetben, ha a kivezetések a vízszintestől eltérő irányban juttatják ki a porlasztott sugarat, akkor előnyös, ha a porlasztott sugár legfeljebb 45°-os szöget, de még előnyösebben 20°-os szöget zár be a vízszintessel.
A fúvóka permetzónájában az ágy folyadékterhelése 16-656 m3 folyadék/óra/m3 a fúvóka permetzónájára számítva és a folyadék-hozzáadási arány a fluidizált ágyhoz 50-300 t/óra.
Előnyösen a fúvóka folyadékáram-aránya a tipikus kivezetési keresztmetszet-területekhez a fentiekben van ismertetve és az 50 és 300 t/óra folyadék-hozzáadáshoz 1,5-200 m3 folyadék/mp/m2 kivezetési keresztmetszet-területre vonatkoztatva, de még előnyösebben 9,5-70 m3 folyadék/mp/m2 kivezetési keresztmetszet-területre, ahol a fúvóka folyadékáram-aránya úgy van meghatározva, mint a folyadékáram térfogata (m3/mp) a kivezetés egységnyi keresztmetszeti területére (m2), ahonnan a porlasztott folyadéksugár kilép.
A fúvókánál fellépő nyomásesésnek elegendőnek kell lennie annak megakadályozásához, hogy a részecskék behatoljanak a fluidizált ágyból. Az említett nyomásesés értéke alkalmasan 0,5 és 100 bar között, előnyösebben 0,5 és 70 bar között, de legelőnyösebben 0,5 és 30 bar között van. A fúvókánál fellépő nyomásesés biztosítja egyben a fúvókán át történő folyadék-átáramlás mértékének szabályozását is.
A fúvóka kivezetésében elhelyezett mechanikus készüléken áthaladó folyadék tömegáramának mértéke összefügg a mechanikus készüléknél fellépő nyomáseséssel. Az itt következő „1. egyenlet” meglehetős pontosságú eszközt biztosít azon hatás meghatározásához, amit a folyadékra alkalmazott nyomás változása okoz a folyadékáramlás mértékére:
m2/m1=-J[AP2/AP1] 1. egyenlet ahol ΔΡ-] a mechanikus készülék nyomásesése m·, folyadékáramlási mértéknél és ΔΡ2 a mechanikus készülék nyomásesése egy nagyobb m2 folyadékáramlási mértéknél, amikor is πι^πη.
Az 1. táblázatban megadott adatok egy jellegzetes mechanikus készülék nyomásesésére és folyadékáramlási mértékére vonatkoznak, amely a folyadék porlasztását 0,4 m3/óra és 0,5 bar nyomásesésnél kezdi meg.
1. táblázat
Nyomásesés Folyadékáramlás mértéke (folyadéksűrűség=620 kg/m3) Folyadékáramlási mérték aránya AP2-nél a 0,5 barhoz képest (felhajtási képesség)
m3/óra kg/óra
0,5 0,40 248 1,0
10 1,8 1116 4,5
30 3,12 1934 7,75
100 5,70 3532 14,14
Annak érdekében, hogy megnöveljük a mechanikus készüléken áthaladó folyadék mértékét, növelni kell a mechanikus készüléknél a nyomásesést, az 1. egyenletnek megfelelően. Kívánatos, hogy legyen felhajtá- 55 si/lehajtási képesség (azaz a növelés, vagy csökkentés) a mechanikus készüléken átáramló folyadékmennyiségnél. Annak érdekében, hogy elfogadható felhajtó/lehajtó képességet kapjunk, az 1. táblázat szerinti tipikus mechanikus készüléknél a nyomásesésnek 0,5 és 60
100 bar között kell lennie (amely felett a felhajtási képesség 1 és 14,24 között van). A nagy nyomásesés azonban nemkívánatos, mivel a folyadék nyomásának nagyobb értékre emelése például megnöveli a szivattyúzási költségeket, és nagynyomású vezetékeket, valamint biztonsági készülékeket tesz szükségessé
Gazdaságossági okokból kívánatos a fúvókák számának, az egyes fúvókákbán lévő mechanikus készülékek számának, valamint a mechanikus készülékeknél
HU 224 477 Β1 fellépő nyomásesés minimálisra csökkentése, miközben megfelelő folyadéksugár-profilt és felhajtási/lehajtási képességet tartunk fenn valamennyi fúvókánál.
Azt találtuk, hogy egy jellegzetes mechanikus készülék alacsonyabb működési határa (0,5 bar nyomásesés) növelhető, ha kis mennyiségű gázt vezetünk be a folyadékba, mielőtt a folyadék áthalad a mechanikus készüléken (a továbbiakban ezt pezsgéses működésmódnak nevezzük).
Normáleljárási körülmények között az ilyen pezsgéses működésmódú fúvókák mechanikus készüléke mérsékelt, például 30 bar nyomáseséssel működik, míg a működési határ (azaz a lehajtás) kiterjed 0,5 bar alá, ahol a fúvóka pezsgéses működésmódban dolgozik. Ez lehetővé teszi a fluidizált ágyba bevezetett folyadék mennyiségének jó szabályozását az eljárás elkezdése során, ahol megkívánható lehet kis mennyiségű folyadék bevezetése az ágyba, amely jóval alatta van annak, ahol a fúvóka már képes a folyadék porlasztására nem pezsgéses körülmények között.
Olyan gázok, amelyeket be lehet vezetni a folyadékba, amikor pezsgéses üzemmódú működés kívánatos, a polimerizációnak alávetett monomer gázok, például etilén, vagy propilén, vagy inért gázok, például nitrogén vagy argon.
Előnyösen az ilyen pezsgéses fúvókákbán használt gázmennyiség 0,5 és 10 tömegszázalék között van, a fúvókán áthaladó összes gáz és folyadék tömegére számítva.
Alkalmasan a gáz nyomása 1 és 5 barral a folyadék nyomása felett van.
Előnyösen a gázt a nyomás alá helyezett folyadékba a fúvókához vivő folyadék-tápvezetékben lévő kis nyílásokon keresztül vezetjük be úgy, hogy kis gázbuborékok képződnek a nyomás alatt lévő folyadékban. Úgy véljük, hogy amikor ezen gázbuborékok áthaladnak a fúvóka kivezetésein, a fúvókánál fellépő nyomásesés azt idézi elő, hogy a buborékok expandálnak, ezáltal megnövelik a folyadék aprítását és porlasztását.
A jelen találmány szerinti eljáráshoz használt fúvókákat el kellene látni járulékos gázfúvatással, hogy megelőzhető legyen a fúvóka eltömődése a fluidizált ágyból származó részecskék bejutása által, ami megszakítaná a nyomás alatt álló folyadék betáplálását a fúvókába. A fúvatógázt olyan gázokból kell választani, melyek nincsenek káros hatással az eljárásra. Előnyös ilyen fúvatógázok a polimerizáción átmenő monomer gázok, például az etilén vagy a propilén, avagy inért gázok, mint például a nitrogén vagy az argon.
A visszakeringési gázáram, amit a reaktorból vontunk el, tartalmaz még nem reagáltatott gázállapotú monomereket és tetszés szerint inért szénhidrogéneket, inért gázokat, mint a nitrogén, reakcióaktivátorokat vagy moderátorokat, mint a hidrogén, valamint magával ragadott katalizátor- és/vagy polimer részecskéket.
A visszakeringtetett gázáram, amely betöltődik a reaktorba, járulékosan tartalmaz elegendő kiegészítő monomereket, a reaktorban polimerizált monomerek helyettesítésére.
A találmány szerinti eljárás alkalmas poliolefinek előállítására a gázfázisban, egy vagy több olefin polimerizálásával, melyek közül legalább egyik etilén vagy propilén. A találmány szerinti eljárásban előnyösen alkalmazhatók olyan alfa-olefinek, melyek 3-8 szénatomot tartalmaznak. Kívánt esetben azonban kis mennyiségben alkalmazhatók 8 szénatomnál több, például 9-18 szénatomot tartalmazó alfa-olefinek is. így lehetséges etilén vagy propilén homopolimerjeinek, vagy etilén vagy propilén kopolimerjeinek előállítása egy vagy több 3-8 szénatomos alfa-olefinnel. Az előnyös alfa-olefinek az 1-butén, 1-pentén, 1-hexén, 4-metil-1-pentén, 1-oktén és butadién. A magasabb szénatomszámú olefinek, melyek kopolimerizálhatók, a primer etilén vagy propilén monomerrel, vagy részben helyettesítik a 3-8 szénatomos alfa-olefin-komonomert, lehetnek az 1-decén vagy etilidén-norbornén.
Ha az eljárást etilén vagy propilén magasabb szénatomszámú alfa-olefinekkel való kopolimerizációjához használjuk, akkor az etilén vagy propilén a kopolimer nagyobbik komponenseként van jelen, éspedig legalább 70, de előnyösebben legalább 80 tömegszázalékban, a teljes monomer/komonomer tömegére számítva.
A találmány szerinti eljárás alkalmazható a polimer termékek széles körének elkészítéséhez, mint például lineáris, kis sűrűségű polietilén (LLDPE), etilénnek buténnel, 4-metil-1-penténnel való kopolimerjeire, vagy hexén- és nagy sűrűségű polietilén (HDPE)-alapon, amely lehet például homopolietilén vagy etilén kopolimerjei, kis rész magasabb szénatomszámú alfa-olefin-komonomerrel, például buténnel, 1-penténnel, hexénnel vagy 4-metil-1-penténnel.
A recirkuláltatott gázáramból kikondenzálódott folyadék lehet egy kondenzálható monomer, például butén, hexén vagy oktén, amit komonomerként használtunk az LLDPE gyártásához, vagy lehet egy inért kondenzálható folyadék, például bután, pentán vagy hexán.
A jelen leírásban a „kondenzálható” meghatározás azt jelenti, hogy a kondenzálható anyagot tartalmazó gáz alakú kompozíció harmatpontja a recirkulációs körfolyamat legalacsonyabb hőmérséklete felett van.
Fontos, hogy a porlasztott, atomizált folyadék elgőzölögjön az ágyon belül, az alkalmazott polimerizálási körülmények között úgy, hogy létrejöjjön a kívánt hűtőhatás, továbbá hogy elkerüljük folyadék összegyűlését az ágyon belül.
A találmány szerinti eljárás különösen alkalmas olefinek polimerizálására 0,5 és 6 Mpa közötti nyomáson, valamint 30 °C és 130 °C közötti hőmérsékleten. Például az LLDPE előállításához a hőmérséklet alkalmasan 75-90 °C, a HDPE előállításához pedig a hőmérséklet jellegzetesen 80-105 °C közötti, az alkalmazott katalizátor aktivitásától függően.
A polimerizálási reakciót Ziegler-Natta-típusú katalizátor-rendszer jelenlétében hajthatjuk végre, amely szilárd katalizátorból áll és lényegileg átmenetifém és egy kokatalizátor vegyületét tartalmazza, mely egy fém (azaz szervesfém-vegyület, például egy alkil-alumínium-vegyület) szerves vegyülete. Nagy aktivitású katalizátor-rendszerek már jól ismertek számos éve, és
HU 224 477 Β1 képesek nagy mennyiségű polimer előállítására viszonylag rövid idő alatt, és így lehetővé teszik a katalizátormaradványok polimerből való eltávolítást műveletének elhagyását. Ezek a nagy aktivitású katalizátor-rendszerek általában tartalmaznak egy szilárd katalizátort, amely lényegileg átmenetifém-, magnézium- és halogénatomokból áll. Ugyancsak lehetséges olyan nagy aktivitású katalizátor használata, amely lényegileg hőkezeléssel aktivált króm-oxidból áll, társítva szemcsés hordozóval, hőálló oxidbázison. Az eljárás alkalmasan használható metallocén katalizátorokkal és Ziegler-katalizátorokkal, szilícium-dioxid-hordozón.
A katalizátor megfelelően alkalmazható előzetesen előkészített prepolimer por alakjában a prepolimerizációs fokozat során, az előzőekben ismertetett katalizátor segítségével. A prepolimerizációt elvégezhetjük valamely alkalmas eljárással, például folyékony szénhidrogén-oldószerben való polimerizációval, vagy gázfázisban, szakaszos eljárás, félfolyamatos eljárás vagy folyamatos eljárás használatával.
Előnyösen gyakorlatilag az egész recirkuláló gázáramot lehűtjük és a kondenzálódott folyadékot leválasztjuk, majd gyakorlatilag az egész leválasztott folyadékot közvetlenül bevezetjük a fluidizált ágyba fúvóká(ko)n át, porlasztott folyadéksugárként.
A gáznemű recirkuláló áramot alkalmas módon hőcserélővel vagy hőcserélőkkel lehűtjük egy olyan hőmérsékletre, amelynél a folyadék kondenzálódik a gáznemű recirkuláló áramban. A megfelelő hőcserélők a szakmában jól ismertek.
A gáznemű recirkuláló áram, elhagyva a reaktor tetejét, magával sodorhat egy bizonyos mennyiségű katalizátort és/vagy polimer részecskéket, poranyagot; ezek, ha kívánatos, eltávolíthatók a gáznemű recirkuláló rendszerből egy ciklon alkalmazásával. Ezen részecskéknek egy kis részaránya visszamaradhat a gáznemű recirkuláló rendszerben sodródva, és a hűtés, majd a folyadéknak a gázból való leválasztása után ezek a részecskék kívánság esetén újból bevezethetők a fluidizált ágyba a leválasztott folyadékárammal együtt, a fúvóká(ko)n keresztül.
Annak érdekében, hogy elkerüljük a fúvóka vagy fúvókák eldugulását, fontos annak biztosítása, hogy a kivezetés(ek)ben elhelyezkedő mechanikus készülék elegendő átbocsátónyílással rendelkezzen, lehetővé téve a finom por átjutását, ami jelen lehet a leválasztott folyadékáramban. Ezen túlmenően a fúvóká(k)tól való kivezetés(ek) elegendő méretűek kell legyenek ahhoz, hogy a poranyag bejuthasson a fluid ágyba, a folyadéksugárral együtt.
A gáznemű recirkuláló áramlás tartalmazhat inért szénhidrogéneket, amiket a katalizátorok, reakcióaktivátorok vagy moderátorok reaktorba való injektálásához használtunk.
Kiegészítő monomerek, például etilén, melyek a polimerizálási reakció által elfogyasztott monomereket helyettesítik, hozzáadhatok a gáznemű recirkuláló áramláshoz valamely alkalmas helyen.
Kiegészítő, kondenzálódó monomerek, például büfén, hexén, 4-metil-1-pentén és oktén, melyek a polimerizálási reakció által elfogyasztott kondenzálható komonomereket pótolják, folyadékként vezethetők be és adalékolhatók a gáznemű recirkuláló áramlásba, valamely alkalmas helyen.
A folyadékot elválaszthatjuk a gáznemű recirkuláló áramlásból egy szeparátorban.
Alkalmas szeparátorok például a ciklonszeparátorok, nagy edények (kiejtődobok), melyek csökkentik a gázáramlás sebességét, előidézve a kondenzálódott folyadék leválását, páramentesítő típusú gáz-folyadék szeparátorok és folyadék-, gázmosó berendezések, például Venturi-gázmosók. Ilyen szeparátorok a szakmában jól ismertek.
A páramentesítő típusú gáz-folyadék szeparátorok használata különösen előnyös a jelen találmány szerinti eljárásnál.
Ciklonszeparátor használata a recirkuláló gázáramlásban, a szeparátort megelőzően előnyös. Ez eltávolítja a finom poranyag nagyobb részét a gáznemű áramlásból, ami kilép a reaktorból, ezáltal megkönnyítve egy páramentesítő szeparátor használatát, valamint csökkenti a szeparátor eldugulásának lehetőségét, ami végül is a művelet hatékonyságát növeli.
További előnye a páramentesítő szeparátor használatának, hogy a szeparátoron belüli nyomásesés kisebb lehet, mint a más típusú szeparátorok esetében, ezáltal fokozódik az egész eljárás hatékonysága.
A találmány szerinti eljárásnál különösen alkalmas páramentesítő szeparátor a „Peerless” néven kereskedelemben kapható, például DPV P8X típusú függőleges gázszeparátor. Ez a szeparátortípus felhasználja a folyadékcseppecskék egyesülését egy terelőrendszeren, a folyadéknak a gáztól való elválasztásához. A szeparátor aljában nagyméretű folyadéktartály van alkalmazva a folyadék összegyűjtésére. Ez a folyadékgyűjtő tartály alkalmas arra, hogy tárolandófolyadék-szabályozást biztosítson a szeparátorból kijutó folyadékhoz. Ez a szeparátortípus igen hatékony és a gázáramból kondenzálódott folyadék 100%-át leválasztja.
Kívánt esetben egy szűrőszita vagy más alkalmas eszköz rendezhető el a szeparátor folyadéktároló tartályában, hogy összegyűjtse a szeparált folyadékban még jelen lévő poranyagot. Alternatívaként valamely mennyiségben szuszpenzióban lehet tartani poranyagot és ezáltal elkerülhető a szeparátor eldugulása, például a szeparátorban a folyadék keverésével (mechanikus felkavarás), gázáram átbuborékoltatásával a folyadékon, vagy a folyadék folyamatos keringtetésével egy külső hurokvezeték segítségével, azaz a folyadékot folyamatosan elvonjuk, majd visszajuttatjuk a szeparátorba. Előnyösen a szeparátorban lévő folyadék egy részét folyamatosan keringtetjük egy szivattyú útján. Alkalmasan elegendő folyadékot keringtetünk ahhoz, hogy a szivattyú folyamatos működését lehetővé tegyük. A keringtetett folyadék egy részét közvetlenül bevezethetjük a fluidizált ágyba egy szelepen át, amely nyitva van, hogy lehetővé tegye a folyadék belépését a fúvókát tápláló vezetékbe. Előnyösen a szelepet egy folyadékszint-szabályozó működteti, amely ellenőrzi és
HU 224 477 Β1 fenntartja a folyadékszintet a szeparátorban, beállított határok között.
A szeparált folyadékot alkalmas módon bevezetjük a fluidizált ágyba fúvóká(ko)n keresztül, mely(ek) a belépő fluidizálógáz és az ágy visszamaradó része közötti hőmérséklet-gradiens felső határa felett van(nak) elrendezve. A fúvókák a fluidizált ágy ezen régióján belül számos ponton lehetnek, és a régión belül különböző magasságban helyezkedhetnek el. A fúvókák úgy vannak elrendezve, hogy a folyadék helyi koncentrációja ne fejtsen ki az ágy fluidizálásával szembeni, vagy a termék minőségét csökkentő hatást, továbbá lehetővé teszik a folyadék gyors eloszlását minden ponttól és elgőzölgését az ágyban, a polimerizáció exoterm reakciója által keltett hő eltávolítását. Ily módon a hűtési célból bevezetett folyadékmennyiség sokkal közelebb lehet a maximális terheléshez, ami még elviselhető az ágy fluidizációs jellemzőinek megzavarása nélkül, és ebből adódóan lehetőséget nyújt a reaktor termelékenységének emelt szintre juttatásához.
A folyadék kívánt esetben bevezethető a fluidizált ágyba az ágy különböző magasságában elhelyezett fúvókákon át. Ez a technika megkönnyíti a komonomer összekeverésének tökéletesebb szabályozását. A fluidizált ágyba bevezetett folyadék szabályozott mérése a fúvókákon keresztül biztosítja az ágy hőmérsékletprofiljának hasznos, járulékos szabályozását, és abban az esetben, ha a folyadék komonomert tartalmaz, hasznos szabályozást tesz lehetővé a komonomernek a kopolimerbe történő bekeveréséhez.
Annak érdekében, hogy a szeparált, leválasztott folyadék hűtésének maximális hasznát elérjük, alapvető, hogy a fúvókák azon régió felett helyezkedjenek el, ahol ez a hőmérséklet-gradiens létezik, azaz a fluid ágy azon részében, amely lényegileg elérte a reaktort elhagyó gáznemű recirkuláló áramlás hőmérsékletét.
A fúvókák például 20-200 cm közötti, előnyösen 50-70 cm közötti magasságban lehetnek a fluidizálórács felett.
A gyakorlatban a fluidizációs ágyon belüli hőmérsékletprofil először a polimerizáció során határozható meg, például a reaktor falain elhelyezett hőelemek használatával. A fúvóka vagy fúvókák úgy van(nak) elrendezve, hogy a folyadék, amely az ágy azon régiójába lép be, ahol a visszatérő gázáram lényegileg eléri a reaktorból elvont gáznemű recirkuláló áramlás hőmérsékletét.
Fontos annak biztosítása, hogy a fluidizált ágyon belüli hőmérsékletet olyan szinten tartsuk, amely az ágyat alkotó poliolefin szinterelési hőmérséklete alatt van.
A szeparátortól a gáz visszakering a fluid ágyba, normálesetben a reaktor aljába. Ha fluidizálórácsot alkalmaztunk, akkor ez a visszakeringés szokásosan a rács alatti régióba történik, és a rács megkönnyíti a gáz egyenletes elosztását a fluidizált ágyban. Ezért fluidizálórács alkalmazása előnyös.
A találmány szerinti eljárás a fluidizált ágyban olyan gázsebességgel működik, amely nagyobb vagy egyenlő azzal a sebességgel, ami szükséges a buborékos ágy eléréséhez. A minimális gázsebesség általában
6-12 cm/mp, de a találmány szerinti eljárást előnyösen úgy hajtjuk végre, hogy 30-100 cm/mp, még előnyösebben 50-70 cm/mp gázsebességet alkalmazunk.
Kívánság esetén folyadék vagy folyadékban oldódó adalékok, például aktivátorok, kokatalizátorok és hasonlók vezethetők be az ágyba fúvóká(ko)n keresztül, a szeparált folyadékkal együtt.
Abban az esetben, ha a találmány szerinti eljárást etilén-homo-, vagy kopolimerek készítésére használjuk, akkor például a polimerizáció során elfogyasztott etilén pótlására szolgáló kiegészítő etilént előnyösen a szeparált gázáramba vezetjük, mielőtt azt bevezetnénk a fluidizált ágyba (például a fluidizálórács alatt, amennyiben ilyent alkalmaztunk).
A szeparált folyadékáramot járulékos hűtésnek vethetjük alá (például hűtéstechnika alkalmazásával), mielőtt bevezetnénk a fluidizált ágyba a fúvóká(ko)n keresztül. A találmány ezen különleges szempontjának előnye, hogy a folyadéknak a fluidizált ágyba fúvóká(ko)n keresztül újból való bevezetése előtt csökken a folyadékáramban lévő katalizátor vagy előpolimer (prepolimer) hajlama, hogy polimerizációt idézzen elő a fluidizált ágyba való bevezetése előtt.
Mielőtt megkezdenénk a folyadék bevezetését a találmány szerinti eljárással, megkezdődik a gázfázisú fluidizált ágyas polimerizáció, az ágynak polimer részecskékkel való feltöltésével, majd beindítjuk a gázáramlást az ágyon keresztül.
A találmány egy további kiviteli módja szerint olyan eljárást hozunk létre folyadéknak a fluidizált ágyba való injektálásához, amelynek során (a) nyomás alá helyezzük a folyadékot; (b) a nyomás alatti folyadékot egy fúvóka folyadékbemenetéhez tápláljuk; végül (c) kijuttatjuk a folyadékot a fluidizált ágyba a fúvóka kivezetésén át, amely fúvókában a folyadék porlasztódik a kivezetésben elhelyezett mechanikus készülék használatával, majd porlasztott sugarat hozunk létre a kivezetés permetképző, illetve formázózónájában.
A találmány egy még további kiviteli alakjánál létrehozunk egy olyan fúvókát, amely alkalmas a folyadék beinjektálására a fluidizált ágyba; a fúvóka tartalmaz, (a) a nyomás alatti folyadékbevezetést; és (b) egy folyadékkivezetést, amelynél egy mechanikus készülék van elhelyezve a folyadékkivezetésbe a folyadék porlasztására, és a folyadékkivezetés el van látva egy permetképző zónával.
A folyadékkivezetés, a mechanikus készülék és a permetképző zóna az előzőekben ismertetett műszaki jellemzőkkel rendelkezik.
A találmányt a továbbiakban a fúvóka példaképpen! kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben a csatolt rajzok segítségével, ahol:
az 1. ábra négykivezetéses fúvókát mutat hosszmetszetben;
a 2. ábrán két csoportba osztott kivezetéses fúvóka látható a hozzácsatlakozó vezetékekkel, részben hosszmetszetben;
3. ábránkon pezsgéses fúvóka hosszmetszete látható;
HU 224 477 Β1 a 4. ábra egy gázfázisú fluidizált ágyas reaktor kapcsolási vázlata;
az 5. ábrán egy fúvóka függőleges tengelysík mentén vett metszetét látjuk;
6. ábránk egy másik kialakítású fúvókát szem- 5 léltet függőleges tengelysík mentén vett metszetben;
a 7. ábránkon egy még további kiviteli alakú fúvóka látható függőleges tengelysík mentén vett metszetben; 10 a 8. ábra egy további fúvóka-kiviteliaiak tengelysík mentén vett függőleges hosszmetszetét mutatja; végül a 9. ábrán a fúvóka egy még további kiviteli alakja látható függőleges tengelysík 15 mentén vett hosszmetszetben.
Rátérve az 1. ábrára, amelyen egy jellegzetes, négy 2 kivezetéssel ellátott 1 fúvóka látható, ahol a 2 kivezetések az 1 fúvóka 3 fejrészének kerülete mentén egyforma távközökkel helyezkednek el. A nyomás 20 alatti folyadékot egy nem ábrázolt bemeneten át juttatjuk az 1 fúvókához, amely bemenet közlekedőkapcsolatban van a központosán elhelyezkedő 4 vezetékkel, és így jut el a folyadék az 1 fúvóka 3 fejrészéhez, ahol áthalad a 2 kivezetéseken és a permetképző 5 zónán 25 át kerül a fluidizált ágyba. Mindegyik 2 kivezetés el van látva a folyadék porlasztását végző 6 mechanikus készülékkel.
A 2. ábra olyan kiviteli alakot mutat be, ahol két csoportban helyezkednek el a 2 és 7 kivezetések úgy, 30 hogy a 2 kivezetések felső csoportja el van tolva a 7 kivezetések alsó csoportjától. A nyomás alatti folyadék a 8 csővezetéken át jut a fúvókához, amely 8 csővezetékbe 9 szabályozószivattyú van iktatva. A kivezetések mindkét csoportja el van látva különálló nyomásos fo- 35 lyadékbetáplálással a 10 és 11 csővezetéken keresztül. Mindegyik kivezetés el van látva 6 mechanikus készülékkel és permetképző 5 zónával.
A 3. ábra egy úgynevezett pezsgéses fúvókát mutat be. Ez az 1 fúvóka 2 kivezetésekkel van ellátva. 40 A nyomás alatt lévő folyadék egy - nem ábrázolt - bemeneten átjut el a fúvókához, amely bemenet közlekedőkapcsolatban van egy központi elrendezésű 4 vezetékkel. A 14 vezetéken át gázt juttatunk el a fúvókához, amely gáz belejut a nyomás alatt lévő folyadékba a 45 15 nyílásokon keresztül. Mindegyik 2 kivezetés el van látva 6 mechanikus készülékkel és permetképző 5 zónával.
A találmány szerinti polimerizációs eljárást a 4. ábrára való hivatkozással mutatjuk be. 50
A 4. ábrán gázfázisú fluidizált ágyas reaktort mutatunk be, amely lényegileg 16 reaktortestből áll, ami általánosságban egy függőleges henger, ellátva annak alján elhelyezett 17 fluidizálóráccsal. A 16 reaktortest tartalmaz egy 18 fluidizált ágyat és egy sebességcsök- 55 kentő 19 zónát, amely lényegileg a fluidizált ágyhoz képest megnövelt keresztmetszetű.
A fluidizált ágyas reaktor tetejénél távozó gázállapotú reakciókeverék visszakeringtetett gázáramot (recycle) tartalmaz, és a 20 csővezetéken keresztül eljut a 60 ciklonhoz, a finom alkotók nagy részének szeparálása céljából. Az eltávolított finom rész alkalmas lehet a fluidizált ágyba való visszavitelre. A visszakeringtetett gázáram, amely elhagyja a ciklont, eljut az első 22 hőcserélőhöz és a 23 kompresszorhoz. Egy második 24 hőcserélő is alkalmazva van, a kompresszióból származó hőnek eltávolítására, miután a visszakeringtetett gázáram eltávozott a 23 kompresszoron keresztül.
A hőcserélő vagy hőcserélők elrendezhetők a 23 kompresszortól akár áramlásirányban felfelé, akár lefelé.
Miután lehűtöttük és komprimáltuk egy olyan hőfokra, ahol kondenzátum jön létre, az eredményként adódott gáz-folyadék keveréket eljuttatjuk a 25 szeparátorhoz, ahol a folyadék eltávolítása megtörténik.
A 25 szeparátorban maradt gázt a 26 vezetéken át visszakeringtetjük a 16 reaktortest aljához. A gáz áthalad a 17 fluidizálórácson és bejut a fluid ágyba, miáltal biztosítva van, hogy az ágyban fenntartódik a fluidizált állapot.
A szeparált folyadék a 25 szeparátortól a 27 vezetéken átjut a 16 reaktortestbe, ahová a találmány szerinti fúvókán keresztül vezetődik be. Szükség esetén egy 28 szivattyú iktatható be megfelelő módon a 27 vezetékbe.
Katalizátor vagy előpolimer kerül betöltésre a 16 reaktortestbe a 29 vezetéken át, az elkülönített folyadékáramba.
A termék polimer részecskéi megfelelő módon eltávolíthatók a reaktortestből a 30 vezetéken keresztül.
A 4. ábrán látható elrendezés különösen akkor megfelelő a használatra, ha meglévő gázfázisú polimerizációs reaktorokat használunk fluid ágyas eljárásokhoz.
Az 5., 6., 7., 8. és 9. ábrákon a találmány szerinti fúvókák, vagy azok részei láthatók, különféle jellemző kiviteli alakban.
Az 5. ábra 40 fúvóka függőleges metszetét mutatja, éspedig egy, a nyomás alatti folyadékhoz szolgáló körkörös keresztmetszetű 41 vezeték tengelyének síkjában véve. A 42 permetképző zóna általában egy 43 hengeres házon belül található. A 41 vezeték 44 vége úgy van megmunkálva, hogy legyező típusú kilépést biztosítson, amely hátulról nézve elliptikus megjelenésképet mutat. A folyadéknyomás és a 44 vég geometriájának kombinációja biztosítja a mechanikai készülékben permetsugár létesítését. A 43 hengeres ház védi a permetképző zónát és elősegíti a permetsugár kialakulását, mielőtt lényegileg vízszintes irányban kijutna a 45 kivezetésen át a (nem ábrázolt) fluidizált ágyba.
A 6. ábra egy 46 fúvókát mutat függőleges metszetben, a nyomás alatti folyadék kör keresztmetszetű vezetékének tengelysíkján át véve, továbbá egy permetképző zónát, amely a (nem ábrázolt) fluidizált ágytól egy vízszintesen elhelyezett 49 lap által van árnyékolva. A 47 vezeték 50 vége úgy van megmunkálva, hogy legyező típusú kilépést biztosítson, amely hátulról nézve elliptikus megjelenést mutat. A folyadéknyomás és az 50 vég geometriájának kombinálása biztosítja a permetképző mechanikus készüléket. A 49 lap védi a 48 permetképző zónát és lehetővé teszi a per10
HU 224 477 Β1 metsugár keltését, mielőtt az lényegileg vízszintes irányban kilépne az 51 kivezetésen át a (nem ábrázolt) fluidizált ágyba.
A 7. ábrán egy 52 fúvókát látunk függőleges metszetben, éspedig a nyomás alatti folyadék kör keresztmetszetű 53 vezetékének tengelysíkja mentén véve, továbbá egy 54 permetképző zónát, amelyet a (nem ábrázolt) fluidizált zónától egy összetett 55 ház véd vagy árnyékol, s ennek kúpos belső keresztmetszete van. Az 52 fúvóka el van látva 56 terelőrendszerrel, amely a folyadékban turbulens áramlást kelt. A folyadékpermet létrehozása az 53 vezeték és az 54 permetképző zóna közötti 57 szűkületnél kezdődik. A folyadéknyomás, az 57 szűkület és az 56 terelőrendszer kombinálása biztosítja a permetképzéshez szolgáló mechanikus készüléket. Az 55 ház védi az 54 permetképző zónát és lehetővé teszi a permetsugár kialakulását, mielőtt az kilépne lényegileg vízszintes irányban az 58 kivezetésen át a (nem ábrázolt) fluid ágyba.
A 8. ábra függőleges keresztmetszetben mutatja be az 59 fúvókát, a nyomás alatti folyadék kör keresztmetszetű 60 vezetékének tengelysíkjában véve, valamint a 61 permetképző zónát, amely a (nem ábrázolt) fluidizált ágytól egy vízszintesen elhelyezkedő 62 lap és egy, a fúvókával egyesített 64 görbült felület által van védve és árnyékolva. Egy (nem ábrázolt) függőleges folyadéksugár lép ki a 60 vezeték 63 végéből, és felütközik a 64 görbült felületen, miáltal létrehozza a folyadékpermetet. Ezt a permetet a 61 permetképző zóna védi és lehetővé teszi a permet kialakulását, mielőtt lényegileg vízszintes irányban belépne a fluidizált ágyba.
A 9. ábrán szemlélhető a 65 fúvóka függőleges keresztmetszete a nyomás alatti folyadék kör keresztmetszetű 66 vezetékének tengelysíkjában véve, továbbá egy 67 permetképző zóna, amit a (nem ábrázolt) fluid ágytól egy vízszintesen elhelyezett 68 lap és a fúvókával egyesített spirális 70 nyúlvány véd és árnyékol. Egy függőleges (nem ábrázolt) folyadéksugár lép ki a 66 vezeték 69 végénél, és részben a spirális 70 nyúlványon, részben a 68 lapon ütközik fel, miáltal létrejön a folyadékpermet. A permetet a 67 permetképző zóna védi, és lehetővé teszi a permet kialakulását, mielőtt lényegileg vízszintesen kilépne a spirális 70 nyúlvány körül a fluidizált ágyba.

Claims (17)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Eljárás olefinmonomer polimerizálásához folyamatos gázfluidizációs ágyban, ahol az olefinmonomert (a) etilénből, (b) propilénből, (c) etilén és propilén keverékéből, valamint egy vagy több más alfa-olefinnek az (a), (b) vagy (c) alattiakkal való keverékéből választjuk; a polimerizációt egy fluid ágyas reaktorban végezzük, legalább valamely etilént és/vagy propilént tartalmazó gázáramnak folyamatos keringtetésével (recycling) a reaktor fluid ágyán keresztül, polimerizálókatalizátor jelenlétében, reaktív körülmények között, majd a reaktorból kivont gázáramnak legalább egy részét olyan hőmérsékletre hűtjük, amelynél a folyadék kikondenzálódik, ezután a kondenzálódott folyadéknak legalább egy részét leválasztjuk a gázáramtól és ezen szeparált folyadéknak legalább egy részét közvetlenül bevezetjük a fluidizált ágyba, azzal jellemezve, hogy a folyadékot nyomás alá helyezzük, a nyomás alatti folyadékot betápláljuk egy fúvóka (1) folyadékbevezetésébe (4), végül bejuttatjuk a fluidizált ágyba (18) a fúvóka (1) kivezetésén (2) keresztül, ahol a folyadékot porlasztjuk, éspedig a kivezetésben (2) elhelyezett mechanikus készülék (6) alkalmazásával úgy, hogy a kivezetés (2) permetképző zónájában (5) permetsugarat hozunk létre.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kivezetés (2) permetképző zónáját (5) a fúvókán (1) belül alakítjuk ki.
  3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a permetképző zónát (5) egy fal határozza meg, amely a fúvókával (1) egy darabból van, vagy kiemelkedik a fúvókából, vagy térközzel van a fúvókához erősítve.
  4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az említett fal egy cső (42) vagy egy lap (62).
  5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fúvóka (1) a fluid ágyban (18) van elhelyezve és 2-4 kivezetéssel (7) rendelkezik.
  6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kivezetés (2) egy elliptikus alakú hasíték.
  7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fluid ágyas reaktor számos fúvókával (1) van ellátva.
  8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fúvóka (1) egy sorozat kivezetéssel (7) rendelkezik, melyek a fúvóka (1) körül körkörösen, csoportokban vannak elrendezve.
  9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kivezetések (7) csoportjai számos sorban vannak elrendezve a fúvóka (1) kerülete körül.
  10. 10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kivezetések (7) mindegyik csoportja külön van összekötve a nyomás alatti folyadékbetáplálással.
  11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a porlasztóit folyadéksugarat lényegileg vízszintes irányban injektáljuk be a fluid ágyba (18).
  12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fúvóka 9,5-70 m folyadék/mp/m3 folyadékáramlási intenzitással rendelkezik a kivezetési keresztmetszet területénél, ahol a fúvóka (1) folyadékáramlási intenzitását az egységnyi keresztmetszeti területenkénti (m2) folyadéktérfogat áramlásaként (m3/mp) határozzuk meg.
  13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kis mennyiségű gázt vezetünk be a folyadékba, mielőtt ez a folyadék áthalad a mechanikus porlasztókészüléken.
  14. 14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az említett gázmennyiség 0,5 és 10 tömeg11
    HU 224 477 Β1 százalék közötti nagyságú, a fúvókán áthaladó gáz és folyadék össztömegére számítva.
  15. 15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a katalizátor egy aktivált átmenetifém-alapú metallocén katalizátor.
  16. 16. Eljárás folyadéknak fluidizált ágyba való injektálására, azzal jellemezve, hogy a folyadékot nyomás alá helyezzük, ezt a nyomás alatti folyadékot egy fúvóka (1) bevezetéséhez (4) juttatjuk, majd a folyadékot bepermetezzük a fluid ágyban (18) a fúvóka kivezetésén (2) keresztül, amelyben a folyadékot porlasztjuk, a kivezetésben (2) elhelyezett mechanikus készülék (6) segítségével, végül porlasztott sugarat alakítunk ki a kivezetés permetképző zónájában (5).
  17. 17. Fúvóka (1) folyadéknak fluid ágyba való injektálásához, azzal jellemezve, hogy van egy nyomás alatti folyadékbevezetése (4) és egy folyadékkivezetése (2), amely kivezetésben a folyadékot porlasztó mechanikus készülék (6) van, és a folyadékkivezetés (2) el van látva egy permetképző zónával (5).
HU9904298A 1996-10-31 1997-10-22 Eljárás olefin monomer polimerizálására folyamatos gáz-fluidizált ágyban, valamint fúvóka folyadéknak a fluidizált ágyba történő porlasztására HU224477B1 (hu)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9622715.2A GB9622715D0 (en) 1996-10-31 1996-10-31 Nozzle
PCT/GB1997/002931 WO1998018548A1 (en) 1996-10-31 1997-10-22 Nozzle for atomizing a fluid in a fluidised bed

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HUP9904298A2 HUP9904298A2 (hu) 2000-04-28
HUP9904298A3 HUP9904298A3 (en) 2000-05-29
HU224477B1 true HU224477B1 (hu) 2005-09-28

Family

ID=10802254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9904298A HU224477B1 (hu) 1996-10-31 1997-10-22 Eljárás olefin monomer polimerizálására folyamatos gáz-fluidizált ágyban, valamint fúvóka folyadéknak a fluidizált ágyba történő porlasztására

Country Status (30)

Country Link
US (1) US6214943B1 (hu)
EP (1) EP0938372B1 (hu)
JP (1) JP2001503318A (hu)
KR (1) KR100466302B1 (hu)
CN (1) CN1115193C (hu)
AR (1) AR010258A1 (hu)
AT (1) ATE222799T1 (hu)
AU (1) AU715615B2 (hu)
BG (1) BG64078B1 (hu)
BR (1) BR9712612A (hu)
CA (1) CA2270049C (hu)
DE (1) DE69715027T2 (hu)
DZ (1) DZ2342A1 (hu)
EA (1) EA002084B1 (hu)
EG (1) EG21518A (hu)
ES (1) ES2183143T3 (hu)
GB (1) GB9622715D0 (hu)
HU (1) HU224477B1 (hu)
ID (1) ID21359A (hu)
MY (1) MY122144A (hu)
NO (1) NO992078L (hu)
NZ (1) NZ335267A (hu)
PL (1) PL189074B1 (hu)
PT (1) PT938372E (hu)
SK (1) SK283622B6 (hu)
TR (1) TR199900937T2 (hu)
TW (1) TW413684B (hu)
UA (1) UA51743C2 (hu)
WO (1) WO1998018548A1 (hu)
ZA (1) ZA979619B (hu)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6306981B1 (en) 1999-04-02 2001-10-23 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Gas phase polymerization process
FR2792852B1 (fr) * 1999-04-30 2002-03-29 Bp Chemicals Snc Buse a ressort avec orifices
FR2792853B1 (fr) * 1999-04-30 2001-07-06 Bp Chemicals Snc Buse a ressort avec fente de 360 degres, pour l'injection de liquide dans un reacteur a lit fluidise
DE10052606A1 (de) * 2000-10-24 2002-08-08 Xcellsis Gmbh Vorrichtung zur Rückführung kondensierter Flüssigkeit in einen Gasstrom
JP5166662B2 (ja) * 2001-09-27 2013-03-21 出光興産株式会社 α−オレフィン低重合体の製造方法
US7989562B2 (en) * 2006-10-03 2011-08-02 Univation Technologies, Llc Method for preventing catalyst agglomeration based on production rate changes
JP2010520356A (ja) * 2007-03-06 2010-06-10 ユニベーション・テクノロジーズ・エルエルシー 重合のための方法及び装置
EP2288579B1 (en) * 2008-04-04 2016-12-14 Neos International, Llc System of water treatment
WO2010077606A1 (en) * 2008-12-08 2010-07-08 Rensselaer Polytechnic Institute Redox-initiated cationic polymerization using vapor-state reducing agents
US8921627B2 (en) * 2008-12-12 2014-12-30 Uop Llc Production of diesel fuel from biorenewable feedstocks using non-flashing quench liquid
EP2441512A1 (en) * 2010-10-14 2012-04-18 Linde Aktiengesellschaft Injector
US8900443B2 (en) 2011-04-07 2014-12-02 Uop Llc Method for multi-staged hydroprocessing using quench liquid
EP2766096A4 (en) * 2011-10-14 2015-11-18 Utc Fire & Security Corp SPRAY SYSTEM COMPRISING A MIXING DEVICE BEFORE A SPRAYER
WO2014022006A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Univation Technologies, Llc Methods and systems for olefin polymerization
KR101534149B1 (ko) * 2013-11-29 2015-07-03 롯데케미칼 주식회사 폴리올레핀의 정제 방법
CN103980084B (zh) * 2014-06-03 2016-03-09 上海华畅环保设备发展有限公司 乙叉降冰片烯的连续异构合成方法及装置
CN106422984B (zh) * 2015-08-07 2019-01-18 中国石油天然气股份有限公司 液体进料雾化装置、气相流化床反应器及聚烯烃生产装置
CN105646758B (zh) * 2016-03-25 2017-12-26 浙江大学 一种制备聚合物的方法
CN107063907A (zh) * 2017-03-31 2017-08-18 浙江理工大学 一种用于测量固液两相磨损的试验装置
US11534780B2 (en) 2017-11-14 2022-12-27 General Electric Company Spray nozzle device for delivering a restorative coating through a hole in a case of a turbine engine
US10710109B2 (en) * 2017-11-14 2020-07-14 General Electric Company Spray nozzle device for delivering a restorative coating through a hole in a case of a turbine engine
US11161128B2 (en) 2017-11-14 2021-11-02 General Electric Company Spray nozzle device for delivering a restorative coating through a hole in a case of a turbine engine
CN108948248B (zh) * 2018-06-26 2020-12-01 中国石油天然气股份有限公司 一种气相法生产聚烯烃弹性体的方法、装置及聚烯烃弹性体的应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3628734A (en) * 1970-03-11 1971-12-21 Georgia Pacific Corp Nozzle for dispersing viscous fluids
US4238453A (en) * 1978-12-04 1980-12-09 National Distillers And Chemical Corporation Catalyst spray nozzle
CA1241525A (en) * 1984-08-24 1988-09-06 Larry L. Simpson Fluidized bed polymerization reactors
ZA943399B (en) * 1993-05-20 1995-11-17 Bp Chem Int Ltd Polymerisation process
GB9524038D0 (en) * 1995-11-23 1996-01-24 Bp Chem Int Ltd Nozzle

Also Published As

Publication number Publication date
NO992078D0 (no) 1999-04-29
NZ335267A (en) 2000-10-27
NO992078L (no) 1999-06-30
TR199900937T2 (xx) 1999-08-23
HUP9904298A3 (en) 2000-05-29
EA199900386A1 (ru) 1999-12-29
MY122144A (en) 2006-03-31
ID21359A (id) 1999-05-27
TW413684B (en) 2000-12-01
AU4717397A (en) 1998-05-22
PT938372E (pt) 2002-12-31
GB9622715D0 (en) 1997-01-08
AR010258A1 (es) 2000-06-07
ZA979619B (en) 1998-05-21
CA2270049A1 (en) 1998-05-07
PL189074B1 (pl) 2005-06-30
CA2270049C (en) 2006-07-25
ATE222799T1 (de) 2002-09-15
CN1115193C (zh) 2003-07-23
EP0938372B1 (en) 2002-08-28
BR9712612A (pt) 1999-10-26
SK53799A3 (en) 2000-02-14
ES2183143T3 (es) 2003-03-16
CN1242716A (zh) 2000-01-26
HUP9904298A2 (hu) 2000-04-28
JP2001503318A (ja) 2001-03-13
SK283622B6 (sk) 2003-10-07
EP0938372A1 (en) 1999-09-01
AU715615B2 (en) 2000-02-03
EA002084B1 (ru) 2001-12-24
KR100466302B1 (ko) 2005-01-13
KR20000052958A (ko) 2000-08-25
US6214943B1 (en) 2001-04-10
DE69715027D1 (de) 2002-10-02
PL333020A1 (en) 1999-11-08
UA51743C2 (uk) 2002-12-16
DE69715027T2 (de) 2002-12-19
BG103431A (en) 2000-01-31
WO1998018548A1 (en) 1998-05-07
EG21518A (en) 2001-11-28
DZ2342A1 (fr) 2004-06-20
BG64078B1 (bg) 2003-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU224477B1 (hu) Eljárás olefin monomer polimerizálására folyamatos gáz-fluidizált ágyban, valamint fúvóka folyadéknak a fluidizált ágyba történő porlasztására
US5733510A (en) Fluidized bed polymerization reactor
US6096839A (en) Atomizer nozzle
JPH10511890A (ja) ツイン流体ノズル
AU731412B2 (en) Polymerisation process
US6001938A (en) Polymerization process
EP0825204A1 (en) Polymerisation process
EP0824114A1 (en) Polymerisation process
CZ152299A3 (cs) Způsob rozstřikování kapaliny ve fluidním loži v procesu polymerace olefinů v plynné fázi a tryska k provádění způsobu
AU694924C (en) Polymerisation process
AU701999B2 (en) Polymerisation process
MXPA99003953A (en) Nozzle for atomizing a fluid in a fluidised bed

Legal Events

Date Code Title Description
HFG4 Patent granted, date of granting

Effective date: 20050817

GB9A Succession in title

Owner name: INEOS EUROPE LIMITED, GB

Free format text: FORMER OWNER(S): BP CHEMICALS LIMITED, GB; INEOS EUROPE LIMITED, GB

HC9A Change of name, address

Owner name: INEOS EUROPE LIMITED, GB

Free format text: FORMER OWNER(S): BP CHEMICALS LIMITED, GB; INEOS EUROPE LIMITED, GB

MM4A Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees