NO173875B

NO173875B - Fremgangsmaate og apparat for gassfasepolymerisasjon av olefiner

Info

Publication number: NO173875B
Application number: NO90900422A
Authority: NO
Inventors: Xavier Bontemps; Laszlo Havas; Andre Martens; Frederic Robert Marie Morterol
Original assignee: Bp Chem Int Ltd
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1993-11-08
Also published as: NO173875C; JPH02233708A; HU900589D0; DE69003120T2; DE69003120D1; ES2058778T3; NO900422D0; FR2642429B1; AU621188B2; US5382638A; ATE94172T1; DD291769A5; CA2008653A1; EP0381364B1; FR2642429A1; FI900486A0; RU1838327C; AU4885990A; HUT55258A; NZ232318A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat gassfase-polymerisasjon av olefiner i et hvirvelsj ikt.

Det er kjent å polymerisere ett eller flere olefiner fra en gassformig reaksjonsblanding inneholdende olefinet (olefinene) som skal polymeriseres, i en hvirvelsjiktreaktor, hvor polymerpartiklene som dannes, holdes i den fluidiserte tilstand over et f luidiseringsgitter, ved hjelp av den gassformige reaksjonsblanding som beveger seg i en stigende strøm. Den fremstilte polymer fjernes vanligvis fra reaktoren via en uttaksledning anordnet i reaktorens nedre del, nær fluidiseringsgitteret. Den gassformige blandingen som forlater toppen av hvirvelsjiktreaktoren, resirkuleres til basis av sistnevnte ved hjelp av en resirkuleringsledning og en kompressor. Mens den gassformige blanding resirkuleres på denne måten, så blir den i de fleste tilfeller avkjølt ved hjelp av en varmeveksler for derved å fjerne varmen produsert under polymerisasjonsreaksjonen. Polymerisasjonsreaksjonen kan utføres i nærvær av et katalysatorsystem av Ziegler-Natta-typen, bestående av en fast katalysator vesentlig omfattende en forbindelse av et overgangsmetall og av en kokatalysator omfattende en organisk forbindelse av et lett metall. Høyaktive katalysatorsystemer har allerede vært kjent i en rekke år, og er i stand til å produsere store mengder polymer i løpet av en relativt kort tid, og gjør det derved mulig å unngå et trinn ved fjerning av katalysator-rester fra polymeren. Disse høyaktive katalysatorsystemene omfatter vanligvis en fast katalysator bestående vesentlig av atomer av overgangsmetall, av magnesium og av halogen. Det er også mulig å benytte en høyaktiv katalysator bestående vesentlig av et kromoksyd aktivert ved en varmebehandling og forbundet med en granulær bærer basert på et ildfast oksyd.

Et problem med gassfase-hvirvelsjiktreaktorer er at en relativt stor mengde fine parikler av polymer og av katalysator medrives av den gassformede reaksjonsblandingen ut av hvirvelsjiktet og ut av reaktoren. Noen av de fine partiklene som forlater hvirvelsjiktet, kan returneres til sjiktet før de forlater selve reaktoren ved bruk av et frigjørings-kammer over reaktorlegemet. Et slikt frigjøringskammer har et tverrsnitt som er større enn det til reaktorlegemet, slik at strømningshastigheten for den gassformige reaksjonsblanding gjennom frigjøringskammeret er vesentlig mindre enn den gjennom reaktorlegemet. For å unngå eller i det minste dempe forurensning av varmevekslerne og altfor tidlig slitasje av kompressoren, kan imidlertid den gassformige blanding som forlater toppen av hvirvelsjiktreaktoren, føres gjennom en støvseparator, slik som f.eks. en eller flere cykloner, for å separere de fine partiklene fra størstedelen av den gassformige blandingen. Siden partiklene som skal separeres er meget små, kan det være vanskelig å separere dem fra støvseparatoren. De fine partiklene som fjernes i en støvseparator, blir fortrinnsvis returnert til reaktoren.

JP patentsøknad 57-128706 beskriver en fremgangsmåte for gassfase-polymerisasjon av olefiner hvor gassblandingen som går ut via toppen av hvirvlsjiktreaktoren som inneholder polymer i form av fine partikler, mates til en cyklon hvori gassen og partiklene separeres. Partiklene fjernes fra bunnen av cyklonen ved sug, f.eks. ved bruk av en ejektor-kompressor, og resirkuleres til reaktoren i en strøm av bærergass.

FE patentsøknad 2.137.441 beskriver en fremgangsmåte for gassfase-polymerisasjon av olefiner i en hvirvlsjiktreaktor hvor gassen som forlater toppen av reaktoren som innholder partikler av polymer og katalysator, føres til en cyklon for å separere partiklene fra gassen. Partiklene utvinnes fra bunnen av cyklonen ved bruk av en anordning, f. eks. en ejektor-kompressor, og resirkuleres deretter tilbake til-reakoren.

Dersom de fine partiklene og bærergassen resirkuleres til den nedre delen av hvirvelsjiktet, så må bærergassen normalt gjennomgå en ytterligere kompresjon for å unngå blokkering av tilbakeføringsledningen for resirkulering av de fine partiklene. Dersom imidlertid en ytterligere kompressor av økono-miske grunner skal unngås, kan de fine partiklene resirkuleres til den øvre delen av hvirvelsjiktet. I dette tilfelle vil strømningshastigheten for de fine partiklene som sirkule-rer gjennom støvseparatoren og anordningene for resirkulering av de fine partiklene øke, og risikoen for blokkering av nevnte anordninger kan bli betydelig. Videre, de fine partiklene som flyr ut over hvirvelsj iktet, kan bli avsatt i relativt store mengder på veggene i reaktoren over sjiktet, og kan agglomereres til et tykt lag, spesielt i reaktorens frigjøringskammer, når den har et slikt. De avsatte partiklene kan deretter danne faste blokker som over en viss vekt kan skille seg fra veggene og falle ned i hvirvelsjiktet, og på alvorlig måte forstyrre polymerisasjonsreaksjonen. Slike problemer kan oppstå spesielt når høyaktive katalysatorer benyttes, særlig katalysatorer av Ziegler-Natta-typen, basert på et overgangsmetall, halogen og magnesium.

Foreliggende oppfinnelse overvinner, eller i det minste demper, de problemer som er forbundet med de fine partiklene som medrives ut av hvirvelsjiktet med den gassformige blanding i en gassfase-hvirvelsjiktpolymerisasjonsreaktor. Spesielt kan strømningshastigheten til de fine partiklene som forlater reaktoren, reduseres, og risikoen for blokkering av støvseparatoren og/eller anordningene for resirkulering av de fine partiklene til reaktoren, kan reduseres. Mengden av fine partikler som avsettes på veggene i reaktoren over hvirvelsjiktet kan reduseres. Det er også mulig å operere reaktoren med en høyere hastighet for den fluidiserende gassblandingen, hvilket kan resultere i en økning i poly-merisasjonens produksjonseffektivitet.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for gassfase-polymerisasjon av ett eller flere olefiner i nærvær av en fast katalysator basert på kromoksyd, aktivert ved varmebehandling eller et katalysatorsystem av Ziegler-Natta-typen, hvor en stigende strøm av en gass-blanding inneholdende olefinet (olefinene) som skal polymeriseres, holder polyolefinpartiklene som dannes i den fluidiserte tilstand i en hvirvelsjiktreaktor omfattende et reaktorlegeme som delvis er opptatt av hvirvelsjiktet, hvor gassblandingen som forlater hvirvelsjiktreaktoren, medriver fine partikler som separeres fra gassblandingen i en støvseparator, og resirkuleres til reaktorlegemet, idet gassblandingen deretter avkjøles, komprimeres og resirkuleres til reaktorens basis, og danner resirkuleringsgassen,

og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at

(A) de fine partiklene som separeres i støvseparatoren fra størstedelen av gassblandingen som forlater

reaktoren, resirkuleres til reaktorlegemet og innføres i den øvre delen av reaktorlegemet, og ved at

(B) polymeren som fremstilles, fjernes fra reaktoren via minst to polymerutløp, hvor i det minste et av hvilke

befinner seg i den nedre delen av reaktorlegemet og hvor i det minste ett av hvilke befinner seg i den øvre delen av reaktorlegemet ved en posisjon under toppen av hvirvelsjiktet.

Videre er det ifølge oppfinnelsen tilveiebragt et apparat for polymerisasjon av olefiner i et gassfase-hvirvelsjikt innbefattende: (A) en gassfase-hvirvelsjiktreaktor omfattende et reaktorlegeme som har et fluidiseringsgitter anordnet ved sin basis, hvor reaktorlegemet har en høyde H over fluidiseringsgitteret, (B) anordninger for resirkulering av gass fra toppen av hvirvelsjiktreaktoren til reaktorlegemets basis, under fluidiseringsgitteret omfattende en støv-separator, varmevekslere og en kompressor og (C) anordninger for resirkulering av fine partikler fra støvseparatoren til reaktorlegemet,

kjennetegnet ved at

(D) anordningene for resirkulering av de fine partiklene vil returnere de fine partiklene til en posisjon i

den øvre delen av reaktorlegemet, og ved at

(E) reaktorlegemet har to eller flere polymerutløp, ved forskjellige elevasjoner over nevnte fluidiseringsgitter, idet minst et av nevnte polymerutløp, et nedre polymerutløp, befinner seg ved den nedre delen av reaktorlegemet og idet minst et annet av nevnte polymerutløp, et øvre polymerutløp, befinner seg ved den øvre delen av reaktorlegemet ved en posisjon som når reaktoren er i bruk, er beliggende under virvelsjiktets topp, for fjerning av polymer fra nevnte reaktorlegeme både gjennom nevnte nedre polymerutløp og gjennom nevnte øvre polymerutløp.

Apparatet og fremgangsmåten vil bli beskrevet under hen-visning til de medfølgende tegninger. Fig. 1 viser skjematisk et apparat for gassfase-polymrisa-sjonen av olefinene ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser skjematisk et apparat for gassfase-polymrisa-sjonen av olefiner som er det samme som det som er illustrert på fig. 1 med unntagelse for at gjeninnføringsledningen 13 resirkulerer de fine patiklene til en forskjellig posisjon i reaktoren.

Fig. illustrerer en gassfase-hvirvelsjiktreaktor bestående vesentlig av et reaktorlegeme 1 som generelt er en opprettstående sylinder som har et fluidiseringsgitter 3 ved sin basis. Reaktorlegemet 1 har en høyde over fluidiseringsgitteret 3 lik H.

Et eventuelt, men foretrukket frigjøringskammer 2 er anordnet oppå reaktorlegemet 1, og dette kammeret har et tverrsnitt som er større enn det til reaktorlegemet 1. Frigjørings-kammeret kan ha en hvilken som helst egnet form. Frigjørings-kammeret 2 som er illustrert på fig. 1, omfatter en sylinder med større diameter enn sylinderen til reaktorlegemet 1, er forbundet med reaktorlegemet ved en seksjon som har form av en kjeglestump, og har et kuppelformet tak som kan være halvkuleformet. Frigjøringskammeret kan f.eks. også ha pæreform, bestående av kjeglestumpen, hvor den lille basis er forbundet med reaktorlegemet 1, og den store basis er forbundet med det kuppelformede taket som kan være halvkuleformet.

Når hvirvelsjiktreaktoren er i bruk, er reaktorlegemet 1 delvis opptatt av et hvirvelsjikt omfattende partikler av katalysator og polymer. Sjiktet har en høyde H målt fra fluidiseringsgitteret 3 til toppen av sjiktet 14, og forholdet for sjiktets høyde til raktorlegemets høyde H er generelt fra 0,7 til 0,95, fortrinnsvis fra 0,75 til 0,9. I sonen til den øvre delen av reaktorlegemet 1 som ikke er opptatt av hvirvelsjiktet, oppstår det spruting av faste partikler når boblene av gassblandingen som passerer gjennom hvirvelsjiktet brister ved overflaten av sjiktets topp. Høyden på denne sonen er fortrinnsvis slik at medrivning av faste partikler ut av reaktorlegemet minimaliseres. Når et frigjøringskammer anvendes, så er det særlig viktig å minima-lisere mengden av sprutende partikler som når frigjørings-kammeret 2. Operasjonen av frigjøringskammeret kunne bli forstyrret av partikler som spruter inn i kammeret.

Den vesentlige funksjonen til et frigjøringskammer 2 er å sakne den stigende gasstrømmen som, etter å ha passert gjennom hvirvelsjiktet, kan inneholde relativt store mengder av faste partikler. Som et resultat av denne hastighetsreduk-sjonen, så returnerer mesteparten av de medrevne faste partiklene direkte til hvirvelsjiktet. Bare de fineste partiklene medrives ut av reaktoren.

Den gassformige reaksjonsblandingen som forlater toppen av hvirvelsjiktreaktoren, resirkuleres til reaktorens basis under fluidiseringsgitteret 3 via en utvendig resirkuleringsledning 4 som er utstyrt med en støvseparator 5, minst en kompressor 7, og minst en varmeveksler 6, 8. På fig. 1 er det vist to varmevekslere, en før (6) og en etter (8) kompressoren 7. Varmevekslerne avkjøler resirkuleringsgassen for å fjerne polymerisajonsvarmen og derved opprettholde en relativt konstant temperatur i hvirvelsjiktet.

Supplering av bestanddeler i den gassformige reaksjonsblanding som forbrukes eller går tapt under prosessen, kan innføres i resirkuleringsledningen som vist, f.eks. gjennom ledningen 9 på fig. 1.

Støvseparatoren 5 som er illustrert på fig. 1, er en cyklon. Andre støvseparatorer kan benyttes slik som f.eks. et filter eller et apparat inneholdende ledeplater. Mer enn en støv-separator kan benyttes i parallell eller i serie. Støv-separatoren er vanligvis anordnet oppstrøms for kompressoren 7 for å redusere slitasje på denne. Partiklene som er sepa-rert fra gassblandingen som forlater reaktoren, resirkuleres til en posisjon i den øvre delen av reaktorlegemet 1. Anordningen for resirkulering av de fine partiklene fra støv-separatoren 5 til reaktorlegemet 1 som illustrert på fig. 1, omfatter en blandeanordning 10 som kan fjerne de fine partiklene fra støvseparatoren 5, blande dem med en baerergass og resirkulere blandingen av baerergass og fine partikler til reaktorlegemet 1 via en gjeninnføringsledning 13. Funksjonen til blandeanordningen 10 er å bringe de fine partiklene som er oppsamlet i støvseparatoren 5 i kontakt med baerergassen som har til hensikt å transportere disse partiklene vesentlig ensartet fortynnet i gasstrømmen. Blandeanordningen 10 er fortrinnsvis beliggende umiddelbart under den nedre delen av støvseparatoren 5. Den kan bestå av en ejektor-kompressor omfattende en konvergerende del, dvs. en del med avtagende tverrsnitt i hvilken baerergassen innføres, et blandekammer forbundet med partikkelutløpsåpningen i støvseparatoren 5, og en divergerende del. dvs. en del med økende tverrsnitt inn i hvilken baerergassen medfører de fine partiklene.

Baerergassen må ikke være en gift eller inneholde en gift for polymerisasjonsreaksjonen. Den kan innholde eller bestå av gass som er inert overfor katalysatoren eller katalysator-systemet som benyttes under polymerisasjonsreaksjonen, spesielt nitrogen. Den kan også helt eller delvis omfatte olefinet (olefinene) som må innføres i reaktoren for å kompensere for den mengde som forbrukes av polymerisasjonsreaksjonen. For å unngå innføring i reaktoren av for store mengder inert gass, omfatter bærergassen fortrinnsvis gassblandingen som tilføres til hvirvelsjiktet, eller som danner resirkuleringsgassen. Fig. 1 viser i praksis hvordan resirkuleringsgassen kan benyttes som baerergass. En fraksjon av resirkuleringsgassen bestående av gassblandingen som forlater reaktoren, frigjort for de faste partiklene og komprimert for å kompensere for trykkfallene i kretsløpet, fjernes fra resirkuleringsledningen 4 via ledningen 11. Om nødvendig kan en eller flere av bestanddelene kompletteres ved å innføre dem i ledningen 11 via ledningen 12. Bærergassen behøver ikke å utsettes for et ytterligere kom-primeringstrinn, fordi de fine partiklene gjeninnføres i den øvre delen av reaktorlegemet 1.

Blandeanordningen 10 er forbundet med reaktorlegemet 1 til hvirvelsjiktreaktoren via en gjeninnføringsledning 13. Ifølge foreliggende oppfinnelse munner gjeninnføringsledningen 13 ut i den øvre delen av reaktorlegemet 1 til hvirvelsjiktreaktoren. Generelt munner gjeninnføringsledningen 13 ut i reaktorlegemet 1 ved en høyde over fluidiseringsgitteret 3 som er høyere enn 0,5 x H, fortrinnsvis lik eller høyere enn 0,65 x H, mer spesielt lik eller høyere enn 0,7 x E, men i alle tilfeller ved en høyde lavere enn H. Gjeninnførings-ledningen 13 munner fortrinnsvis ut i sideveggen til reaktorens reaktorlegeme 1. I overensstemmelse med fig. 1 munner den ut ved en høyde som er lavere enn høyden H til hvirvelsj iktets 14 topp, dvs. innenfor hvirvelsjiktet. Ifølge en alternativ utførelse som er vist på fig. 2, munner gjen-innføringsledningen 13 ut i reaktorlegemet 1, ved en høyde som er høyere enn høyden H til hvirvelsj iktets 14 topp, men ved en høyde som er lavere enn H, dvs. ut i et område over hvirvelsjiktet, hvor det finner sted en intens sirkulasjon av pulver p.g.a. utstøtingen fra sjiktet av partikler, hvilket skyldes bristingen av boblene ved overflaten av hvirvelsj iktet.

Hvirvelsjiktreaktoren har minst to polymerutløp for fjerning av polymerprodukt. Minst et nedre polymerutløp 15 er beliggende ved et punkt som befinner seg i den nedre delen av reaktorlegemet 1. Generelt er det nedre polymerutløpet 15 plassert ved et punkt som har en høyde over f luidiseringsgitteret 3 som er lavere enn 0,5 x H, fortrinnsvis lik eller lavere enn 0,3 x H, mer foretrukket lik eller lavere enn 0,2 x H. Minst et øvre polymerutløp 16 er beliggende ved et punkt som befinner seg i den øvre delen av reaktorlegemet 1. Generelt befinner dét øvre polymerutløpet 16 seg ved et punkt som har en høyde over f luidiseringsgitteret 3 som er høyere enn 0,5 x H, fortrinnsvis lik eller høyere enn 0,65 x H, mer foretrukket lik eller høyere enn 0,7 x H. Det vil forstås at for å være effektivt, må det øvre polymerutløpet 16 være ved en høyde som er lavere enn høyden H til hvirvelsj iktets 14 topp når reaktoren er i bruk. Typisk er det nedre polymer-utløpet 15 og det øvre polymerutløpet 16 adskilt ved en høyde på minst E/3, fortrinnsvis minst H/2.

Det punkt ved hvilket gjeninnføringsledningen 13 munner ut i reaktorlegemet 1, for å returnere de fine faste stoffene til reaktoren, og det punkt ved hvilket det øvre polymerutløpet 16 befinner seg, kan være i et hvilket som helst forhold til hverandre. Det anbefales imidlertid at forskjellen i høydene over f luidiseringsgitteret 3 til de punkter ved hvilke disse ledninger munner ut i reaktorlegemet, bør være så liten som mulig, typisk mindre enn E/3, fortrinnsvis ikke større enn H/4. Gode resultater oppnås når inngangen til gjeninnfør-ingsledningen 13 og utgangen til det øvre polymerutløpet 16 er cirkumferensielt adskilte, men ved vesentlig den samme høyden over fluidiseringsgitteret 3. Gode resultater oppnås også når inngangen til gjeninnføringsledningen 13 befinner seg direkte under det øvre polymerutløpet 16, dvs. de befinner seg ved forskjellige høyder over fluidiseringsgitteret 3, men er ikke betydelig cirkumferensielt adskilte.

Polymerutløpene 15, 16 kan utstyres med apparat for uttømming av polymeren, slik som beskrevet i FR patentsøknad 2.599.991. Det nedre polymerutløpet 15 kan f.eks. være utstyrt med en gasslås 17, og med to stoppventiler 19, 20 som gjør at gasslåsen 17 kan isoleres. Likeledes kan det øvre polymerutløpet 16 utstyres med en gasslås 18 og med to stoppventiler 21, 22 som har til oppgave å isolere gasslåsen 18.

Volumet til hver av gasslåsene 17, 18 kan være mellom 1/100 og 1/1000 av volumet av det fluidiserte, faste stoffet som inneholdes i reaktoren. Stoppventilene 19, 20, 21 og 22 kan være stoppventiler med et sfærisk legeme og kan drives i en kontinuerlig roterende bevegelse. Stoppventilene 19 og 20 drives slik at de ikke er åpen, ikke engang delvis, på samme tid. Det samme gjelder for stoppventilene 21 og 22. Polymerutløpene 15, 16 kan munne ut i den samme mottageren 23 som har til oppgave å dekomprimere blandingen av gass og av polymer som er uttømt fra reaktoren gjennom gasslåsene 17 og 18. Mottageren 23 kan også separere polymeren fra en del av den gassformige blandingen. Sistnevnte kan resirkuleres inn i resirkuleringsledningen 4 ved hjelp av en ledning 25 og en kompressor 26. I løpet av denne tiden utvinnes polymeren i den nedre delen av mottageren 23 og uttømmes via en ledning 24.

Katalysatoren innføres i reaktoren via en inngangsledning 27 som kan munne ut i den indre delen av sylinderen 1, fortrinnsvis nær fluidiseringsgitteret 3.

Katalysator som benyttes i foreliggende fremgangsmåte kan som nevnt være basert på kromoksyd aktivert ved varmebehandling eller kan utgjøres av et katalysatorsystem av Ziegler-Natta-typen omfattende f.eks. en fast katalysator bestående vesentlig av atomer av magnesium, av halogen og av minst ett overgangsmetall tilhørende gruppene IV, V eller VI i det periodiske system og en kokatalysator basert på en organo-metallisk forbindelse av et metall tilhørende gruppene II eller III i det periodiske system. Katalysatoren kan være omdannet på forhånd til form av en prepolymer, slik som beskrevet i FR patent 2.405.961 eller FR patent 2.570.381.

Fremgangsmåten er særlig egnet for polymerisasjon eller kopolymerisasjon av etylen eller av propylen, ved et trykk mellom 0,5 og 5 MPa, og ved en temperatur som er minst ca. 5°C, fortrinnsvis minst 10°C, lavere enn smeltetemperaturen til polymeren, generelt ved en polymerisasjonstemperatur mellom 30 og 115°C.

Den gassformige reaksjonsblandingen kan bestå av ett eller flere olefiner, eventuelt dien, av hydrogen og av en inert gass slik som nitrogen eller et mettet hydrokarbon inneholdende 1-7 karbonatomer. Typisk beveger den gassformige reaksjonsblandingen seg gjennom reaktorlegemet 1 til reaktoren med en oppoverrettet hastighet på mellom 30 og 80 cm/s. Katalysatoren innføres i reaktoren kontinuerlig eller intermitterende via ledningen 17.

Bærergassen som beveger seg gjennom blandeanordningen 10 og i gjeninnføringsledningen 13 for resirkulering av de finere partiklene, består fortrinnsvis av den gassformige reaksjonsblandingen, som kan tas via ledningen 11 fra resirkuleringsledningen 4, fortrinnsvis nedstrøms for kompressoren 7, for å ha fordel av en tilstrekkelig kompresjon for resirkulering av de fine partiklene inn i reaktoren. Bærergassen behøver ikke bli utsatt for en ytterligere kompresjon fordi de fine partiklene gjeninnføres i en øvre delen av raktorlegemet 1. Dette resulterer i en innsparing av energi i kompresjonen av bærergassen.

I gjeninnføringsledningen 13 for resikulering av de fine partiklene kan bærergassen ha en hastighet på mellom 5 og 30 m/s. Bærergassen har fortrinnsvis en temperatur som er minst 15°C lavere enn polymerisasjonstemperaturen i reaktoren.

Polymeren som produseres, kan fjernes fra reaktoren via øvre og nedre polymerutløp 15, 16 i slike mengder at forholdet for strømningshastigheten for polymer som fjernes via de nedre polymerutløp 15 og de øvre polymerutløp 16, er mellom 10/90 og 90/10, fortrinnsvis mellom 30/70 og 70/30. Polymeren kan fjernes fra reakoren intermitterende over tid, spesielt i overensstemmelse med en cykel av operasjoner som gjelder på samme måte for tømmeapparatet som er forbundet med hvert av polymerutløpene 15, 16.

Tømmeapparatet som er forbundet med det nedre polymerutløpet 15, kan opereres ved å åpne stoppventilen 19, slik at gasslåsen 17 fylles med polymer og tilknyttede reaksjonsgasser fra reaktoren, lukking av stoffventilen 19 og åpning av stoppventilen 20, for å tømme polymeren og reaksjonsgasser fra gasslåsen 17, inn i mottageren 23, deretter lukkes stoppventilen 20 før cykelen gjentas. Dersom stoppventilene 19, 20 er roterende stoppventiler, så kan de roteres kontinuerlig for å oppnå den ovenfor beskrevne cykel. Det er imidlertid viktig at stoppventilene 19 og 20 ikke på noe tidspunkt er åpne, ikke en gang delvis, samtidig. Tømme-apparatet som er forbundet med det øvre polymerutløpet 16, kan opereres på samme måte ved bruk av gasslåsen 18, og stoppventilene 21 og 22. Cyklene for tømmeapparatet som er forbundet med det nedre polymerutløpet 15 kan være i fase med de i tømmeapparatet forbundet med det øvre polymerutløpet 16, dvs. ventiler 20 og 22 åpner og lukker seg samtidig, eller trinnene kan forskyves slik at cykler er ute av fasen, f.eks. ventil 20 er åpen når ventil 21 er åpen.

Tømmeanordningen opererer tilfredsstillende selv når trykk-forskjellen mellom reaktoren 1 og polymermottageren 23 er liten. Denne trykkforskjell er vanligvis mellom 0,1 MPa og 5 MPa, i de fleste tilfeller mellom 1 og 3 MPa.

Polymerisasjonsapparatet ifølge foreliggende oppfinnelse og fremgangsmåten for anvendelse av dette gir større fordeler. De gjør det mulig i betydelig grad å redusere strømnings-hastigheten for fine partikler som bevger seg i resirkuleringsledningen 13 og å unngå blokkeringer i området for støvseparatoren 5 og for blandeanordningen 10. De gjør det også mulig i sterk grad å redusere mengden av fine partikler som avsettes på veggene i den øvre delen av reaktoren. Videre er en annen særlig viktig fordel at det er mulig å øke fluidiseringshastigheten i reaktoren og følgelig polymerisa-sjonsapparatets produksjonseffektivitet med 15 til 20$ uten å frembringe uheldige effekter.

Følgende eksempler illustrerer foreliggende oppfinnelse.

Eksempel 1

Operasjonen utføres i et polymerlsasjonsapparat vesentlig som vist skjematisk på fig. 1, hvor hvirvelsjiktreaktoren består vesentlig av et reaktorlegeme 1 som er en opprettstående sylinder som har en diameter på 3 m, og som ved sin basis har et fluidiseringsgitter 3. Reaktorlegemet har en høyde H over fluidisringsgitteret 3 på 10,5 m, og oppå nevnte reaktorlegeme er det anordnet et frigjøringskammer 2. Reaktorlegemet 1 inneholder et hvirvelsjikt som holdes ved en vesentlig konstant høyde E på 8,5 m over fluidiseringsgitteret 3, og består av en kopolymer av etylen og av 1-buten (relativ densitet 0,918), i form av et pulver bestående av partikler med en massemidlere diameter på 0,7 mm.

Gjeninnføringsledningen 13 for resirkulering av de fine partiklene munner ut i reaktorlegemet 1 ved en høyde på 8 m over f luidiseringsgitteret 3. Det nedre polymerutløpet 15 er anordnet ved en høyde på 1,5 m over f luidiseringsgitteret 3. Det øvre polymerutløpet 16 er anordnet ved en høyde på 6 m over fluidiseringsgitteret 3.

En kopolymeri sasjon av etylen og 1-buten uføres ved en temperatur på 80°C i nærvær av en gassformig reaksjonsblanding inneholdende 31$ etylen, 13$ 1-buten, b% hydrogen og 50% nitrogen, beregnet på volum, ved et totaltrykk på 2 MPa og med en fluidiseringshastighet på 0,55 m/s i reaktorlegemet 1.

Katalysator føres til reaktorlegemet 1 via en ledning 27 som er 1,5 M over f luidiser ingsgitteret 3. Katalysatoren er en fast katalysator basert på titan, klor og magnesium, som beskrevet i eksempel 1 i FR patent 2.405.961, en katalysator som har blitt omdannet til en prepolymer inneholdende 40 g polyetylen pr. millimol titan og en mengde av tri-n-oktyl-aluminium i et Al/Ti-molarforhold på 0,85. Innførings-hastigheten av prepolymeren er 50 kg/time.

Under kopolymer i sas j onen blir 2,5 tonn kopolymer pr. time fjernet via det nedre polymerutløpet 15 og en lik mengde via det øvre polymerutløpet 16.

De fine partiklene som separeres av syklonen 6 gjeninnføres i reaktoren via ejektor-kompressoren 10 og gjeninnførings-ledningen 13, hvori den gassformige reaksjonsblandingen befinner seg ved en temperatur på 55°C og strømmer ved en hastighet på 12 m/s. Strømningshastigheten for fine partikler som gjeninnføres via resirkuleringsledningen 13 inn i reaktoren, er 130 kg/time. Mesteparten av de fine partiklene har en størrelse på ca. 125 pm. Ingen større dannelse av polymer-agglomerater i sjiktet observeres.

Eksempel 2 (Sammenligning)

Operasjonen utføres i et polymerisasjonsapparat som er identisk med det som benyttes i eksempel 1, med unntagelse av at polymer ikke fjernes via det øvre polymerutløpet 16. En kopolymerisasjon av etylen og 1-buten utføres under betingelser som ellers er identiske med de i eksempel 1, med unntagelse av at 5 tonn kopolymer pr. time fjernes via den enkle nedre tømmeledningen 15.

Det observeres at strømningshastigheten for fine partikler som gjeninnføres via resirkuleringsledningen 13, inn i reaktoren er 280 kg/time, og at polyrneraggiornerater viser seg i hvirvelsjiktet i en relativt stor mengde under kopoly-merisasj onen.

Eksempel 3

Operasjonen utføres i et polymerisasjonsapparat identisk med det som er beskrevet i eksempel 1, med unntagelse for at det øvre polymerutløpet 16 forlater sylinderen 1 ved en høyde på 8 m over fluidiseringsgitteret 3, og at gjeninnføringslednin-gen 13 munner ut i sylinderen 1 ved en høyde på 7 m over fludiseringsgitteet 3, direkte under det øvre polymerutløpet 16. En kopolymerisasjon av etylen og 1-buten utføres under betingelser som ellers er identiske med de i eksempel 1. 2,5 tonn kopolymer pr. time fjernes via det nedre polymerutløpet 15 og den samme mengde via det øvre polymerutløpet 16.

Det observeres at strømningshastigheten for fine partikler som gjeninnføres via resirkuleringsledningen 13 inn i reaktoren, er fra 40 til 50 kg/time. Ingen dannelse av polymer-agglomerater i sjiktet observeres.

Claims

1. Fremgangsmåte for gassfase-polymerisasjon av ett eller flere olefiner i nærvær av en fast katalysator basert på kromoksyd, aktivert ved varmebehandling, eller et katalysatorsystem av Ziegler-Natta-typen, hvor en stigende strøm av en gass-blanding inneholdende olefinet (olefinene) som skal polymeriseres, holder polyolefinpartiklene som dannes i den fluidiserte tilstand i en hvirvelsjiktreaktor omfattende et reaktorlegeme (1) som delvis er opptatt av hvirvelsjiktet, hvor gassblandingen som forlater hvirvelsjiktreaktoren, medriver fine partikler som separeres fra gassblandingen i en støvseparator, og resirkuleres til reaktorlegemet (1), idet gassblandingen deretter avkjøles, komprimeres og resirkuleres til reaktorens basis, og danner resirkuleringsgassen, karakterisert ved at (A) de fine partiklene som separeres i støvseparatoren (5) fra størstedelen av gassblandingen som forlater reaktoren, resirkuleres til reaktorlegemet (1) og innføres i den øvre delen av reaktorlegemet (1), og ved at (B) polymeren som fremstilles, fjernes fra reaktoren via minst to polymerutløp, hvor i det minste ett av hvilke (15) befinner seg i den nedre delen av reaktorlegemet (1) og hvor i det minste ett av hvilke (16) befinner seg i den øvre delen av reaktorlegemet (1) ved en posisjon under toppen av hvirvelsjiktet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at forholdet for strømningshastigheten for polymeren som fjernes via det nedre polymerutløpet (15) til strømnings-hastigheten for polymeren som fjernes via det øvre polymer-utløpet (16) er fra 10:90 til 90:10.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at forholdet for høyden H for hvirvelsj iktet til høyden H for reaktorlegemet (1) over fluidiseringsgitteret (3) er fra 0,7 til 0,95.

4. Apparat for polymerisasjon av olefiner i et gassfase-hvirvelsjikt innbefattende: (A) en gassfase-hvirvelsjiktreaktor omfattende et reaktorlegeme (1) som har et fluidiseringsgitter (3) anordnet ved sin basis, hvor reaktorlegemet har en høyde H over fluidiseringsgitteret (3), (B) anordninger for resirkulering av gass fra toppen av hvirvelsjiktreaktoren til reaktorlegemets (1) basis, under fluidiseringsgitteret (3) omfattende en støv-separator (5), varmevekslere (6),(8) og en kompressor (7) og (C) anordninger for resirkulering av fine partikler fra støvseparatoren 5 til reaktorlegemet 1, karakterisert ved at (D) anordningene for resirkulering av de fine partiklene vil returnere de fine partiklene til en posisjon i den øvre delen av reaktorlegemet (1), og ved at (E) reaktorlegemet har to eller flere polymerutløp, ved forskjellige elevasjoner over nevnte fluidiseringsgitter, idet minst et av nevnte polymerutløp, et nedre polymerutløp (15), befinner seg ved den nedre delen av reaktorlegemet (1) og idet minst et annet av nevnte polymerutløp, et øvre polymerutløp (16), befinner seg ved den øvre delen av reaktorlegemet (1) ved en posisjon som når reaktoren er i bruk, er beliggende under virvelsjiktets topp (14), for fjerning av polymer fra nevnte reaktorlegeme både gjennom nevnte nedre polymerutløp (15) og gjennom nevnte øvre polymerutløp (16).

5 . Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at nevnte nedre og øvre polymerutløp (15, 16) er adskilt ved en høyde på minst H/3.

6. Apparat ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at den posisjon ved hvilken de fine partiklene returneres til reaktorlegemet og det øvre polymerutløpet (16) er adskilt ved en høyde på mindre enn H/3.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at den posisjon ved hvilken de fine partiklene returneres til reaktorlegemet og det øvre polymerutløpet (16) er cirkumferensielt adskilt, men befinner seg ved vesentlig den samme høyden over fluidiseringsgitteret (3).

8. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at den posisjon ved hvilken de fine partiklene returneres til reaktorlegemet, befinner seg direkte under det øvre polymer-utløpet (16).

9. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 4-8, karakterisert ved at det øvre polymerutløpet (16) befinner seg ved en høyde som er høyere enn 0,5 H og det nedre polymerutløpet "befinner seg ved en høyde som er lavere enn 0,5H.

10. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 4-9, karakterisert ved at et frigjøringskammer (2) er anordnet oppå reaktorlegemet (1).

11. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 4-10, karakterisert ved at støvseparatoren (5) er en cyklon.

12. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 4-11, karakterisert ved at anordningene for resirkulering av fine partikler fra støvseparatoren (5) til reaktorlegemet (1) omfatter en blandeanordning (10) som kan fjerne de fine partiklene fra støvseparatoren (5), blande dem med en bærergass og resirkulere blandingen av gass og fine partikler til reaktorlegemet (1) via en gjeninnføringsledning (13).

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at blandeanordningen (10) er en ejektor-kompressor.

14 . Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 4-13, karakterisert ved at det nedre polymerutløpet (15) er anordnet ved en høyde for fluidiseringsgitteret (3), som er mindre enn 0,3 E.

15 . Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 4-14, karakterisert ved at den øvre polymerutløpet (16) er anordnet ved en høyde over fluidiseringsgitteret som er minst 0,65 H.

16. Apparat ifølge krav 1,karakterisert ved at hvert polymerutløp (15, 16) er forbundet med en gasslåsbeholder (17, 18).

17. Apparat ifølge krav 16, karakterisert ved at hver gasslåsbeholder (17, 18) er forbundet med en mottaker (23) for separering av polymeren fra gassen, idet mottakeren omfatter en polymertømmeledning (24) og en gasslufteledning (25).

18. Apparat ifølge krav 17, karakterisert ved at gasslufteledningen (25) er forsynt med en kompressor (26) for returnering av gassen til anordningen for resirkulering av gass fra toppen av virvelsjiktreaktoren til bunnen av reaktoren under fluidiseringsgitteret (3).