KR20090007587A - 올레핀 중합을 위한 나선흐름 유동층 반응기 - Google Patents

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Abstract

유동층 반응기에서의 올레핀 중합 방법이 제공된다. 이 방법은 유동층 반응기의 유동층에 하나 이상의 나선흐름을 유발하기에 충분한 각도 및 양으로 상기 유동층 반응기 내로 유체를 도입하는 단계를 포함한다.

Description

올레핀 중합을 위한 나선흐름 유동층 반응기{SWIRLING FLUIDIZED-BED REACTORS FOR OLEFIN POLYMERIZATION}
본 발명은 일반적으로 유동층 반응기에서의 올레핀 중합 방법에 관한 것이다. 유동층은 반응기 내의 파울링(fouling)을 방지 또는 억제하기 위해 하나 이상의 유발된 나선흐름(swirl)을 갖는다.
올레핀 중합 유동층 반응기에서, 유동화는 상향 흐름 기체에 의해 달성된다. 반응기 기저부에 그리드가 사용되어 반응기 횡단면을 따라 유동 기체를 균일하게 분배하고 고체가 기체 공급실로 유입되는 것을 방지한다. 업계를 괴롭히는 문제는 반응기의 벽 상에 분말 시트가 축적된다는 점이다. 이러한 시트가 반응기 벽에서 떨어지는 경우, 기체 분배 그리드의 상당 부분이 차단될 가능성이 있으며, 그 결과 반응기 흐름이 교란되거나 심지어는 반응기가 막힐 수 있다.
따라서, 올레핀 중합 유동층의 유체역학을 변경하여 시트화 가능성을 감소시키고 혼합을 향상시키는 수단이 당업계에 필요하다.
발명의 개요
간략히, 본 발명은 유동층 반응기에서의 올레핀 중합 방법을 제공한다. 이 방법은 유동층 반응기의 유동층에 하나 이상의 나선흐름을 유발하기에 충분한 각도 및 양으로 유체를 상기 유동층 반응기 내로 도입하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 올레핀 중합 유동층 반응기 내에서의 시트화가, 반응기의 유동층에 하나 이상의 나선흐름을 유발하기에 충분한 각도 및 양으로 상기 유동층 반응기 내로 유체를 도입함으로써 감소되거나 방지될 수 있다. 유동층에서의 회전은 반응기 벽에서의 고체의 접선 속도를 증가시킴으로써 벽 근처의 전단력을 증가시키고 반응기 벽 시트화의 발생을 감소시킬 것이다.
유동층에 회전을 부여하는 또 다른 이점은 상기 유동층의 상부로부터 제거되는 입자들 양의 감소일 것이다. 중합 시스템에서, 유동층의 상부로 유출되는 입자들은 유동화 기체를 냉각하고 반응기 유입구로 회수하는 데 사용되는 배관 시스템과 장치의 파울링을 야기할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하나 이상의 나선흐름은 교반기 또는 회전식 블레이드 또는 패들과 같은 기계적 장치의 도움 없이 유발된다. 이러한 장치들은 층 설계를 복잡하게 하고 층 작동을 제한할 수 있다.
본 발명의 방법은 당업계 공지의 촉매, 예를 들어 지글러-나타(Ziegler-Natta) 및 메탈로센을 사용하여 각종의 올레핀을 중합하는 데 사용될 수 있다. 적합한 중합 단량체로는 올레핀, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 헥센 등 및 이들의 조합을 포함한다.
하나 이상의 나선흐름을 유발하기 위해 유동층 내로 유체를 도입하는 방식에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 유체는 반응기 기저부의 분배기 판을 통해 도입될 수 있다. 상기 분배기 판은 수직이 아닌 각도로 유체를 도입하는 관통구를 가질 수 있다. 다르게는, 상기 분배기 판은 나선흐름(들)을 유발하기 위해 수직 이 아닌 각도로 유체를 도입하는 편향기 또는 노즐을 가질 수 있다.
관통구, 편향기 및/또는 노즐의 배치는 유동층에 하나 이상의 나선흐름을 유발하기에 효과적이기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 관통구, 편향기 및/또는 노즐은 동일한 배출 각도 및 방향을 갖는 하나 이상의 동심원으로 배치될 수 있다. 다르게는, 관통구, 편향기 및/또는 노즐은 층 내에 다중 나선흐름을 유발하기 위해 하나 이상의 비-동심원으로 배치될 수 있다.
유체는 또한 나선흐름(들)을 유발하기 위해 유동층 내에 또는 이를 따라 위치되는 하나 이상의 주입기 또는 노즐을 통해 도입될 수도 있다.
하나의 실시양태에서, 전체 유동층은 한 방향의 나선흐름을 갖는다.
하나 이상의 나선흐름(들)을 유발하기 위해 유동층 내로 도입되는 유체의 각도 및 양은 사용되는 구체적인 중합 시스템뿐만 아니라 도입 유체의 각도 및 양에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 유체는 상대적으로 수직 90° 내지 거의 수직 이하의 각도로 반응기 내로 도입될 수 있다. 하나 이상의 나선흐름을 유발하는 각도로 도입되는 유체의 양은 변할 수 있다. 그 양은 당업계 숙련자의 통상적인 실험에 의해 결정될 수 있다.
하나 이상의 나선흐름을 유발하는 데 사용되는 유체는 기체 또는 액체일 수 있다. 전형적으로, 상기 유체는 질소, 수소, 올레핀(들) 및 알케인(들)과 같은 올레핀 중합에 통상적으로 사용되는 하나 이상의 기체일 수 있다.
또 다른 실시양태에서는, 하나 이상의 나선흐름을 유발하는 것 이외에도, 반응기 내부의 유동화 속도를 또한 주기적으로 변화시켜 시트화를 추가로 억제하거나 감소시킬 수 있다. 올레핀 중합 유동층 반응기 내의 파울링을 방지하거나 억제하기 위해 유동화 속도를 변화시키는 것은 2006년 5월 16일 출원되고 "올레핀 중합 유동층 반응기의 펄스(pulsing)"(문서 관리번호 제80263호)라는 명칭의 미국 가출원 제60/800,826호를 우선권으로 주장한 동시 계류중인 미국 특허출원에 기재되어 있으며, 그 내용을 본원에 참고로 인용한다.
본 발명은 특히 그 바람직한 실시양태를 참고하여 상세하게 기술되었지만, 본 발명의 취지 및 범주 내에서 변형 및 변경될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (9)

  1. 유동층 반응기의 유동층에 하나 이상의 나선흐름을 유발하기에 충분한 각도 및 양으로 상기 유동층 반응기 내로 유체를 도입하는 단계
    를 포함하는, 유동층 반응기에서의 올레핀 중합 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체가 기체를 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기체가 올레핀을 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체가 액체를 포함하는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전체 유동층이 나선흐름을 갖는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체가 상기 반응기의 기저부에 있는 분배기 판을 통해 도입되는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분배기 판이 수직이 아닌 각도로 유체를 도입하는 관통구를 포함하는, 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 분배기 판이 수직이 아닌 각도로 유체를 도입하는 편향기 또는 노즐을 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체가 상기 유동층 내에 또는 상기 유동층을 따라 위치된 하나 이상의 주입기 또는 노즐을 통해 도입되는, 방법.
KR1020087027559A 2006-05-16 2007-05-11 올레핀 중합을 위한 나선흐름 유동층 반응기 KR20090007587A (ko)

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