NO310878B1 - Fremgangsmåte for polymerisasjon av monomerer i fluidiserte sjikt - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for gassfasepolymerisasjon av olefiner i reaktorer med fluidisert sjikt. Oppfinnelsen sørger for vesentlig innsparing når det gjelder energi og kapitalkostnader ved betydelig forøkelse av kapasitet når det gjelder polymerproduksjonshastighet i en reaktor av gitt størrelse.

Oppdagelsen av fremgangsmåten for fremstilling av polymerer i fluidiserte sjikt har tilveiebragt en metode for produksjon av en rekke forskjellige polymerer. Anvendelse av en gassfluidisert sjiktpolymerisasjonsprosess reduserer i vesentlig grad energibehovene sammenlignet med andre prosesser og av størst viktighet reduserer det kapital-investeringene som er nødvendig for å utføre en slik prosess for fremstilling av polymerer.

Anlegg med gassfluidisert sjiktpolymerisasjon anvender generelt en kontinuerlig syklus. I en del av syklusen blir det i en reaktor foretatt oppvarming av en sirkulerende gasstrøm ved hjelp av polymerisasjonsvarmen. Denne varmen fjernes i en annen del av syklusen ved hjelp av et kjølesystem utenfor reaktoren.

I en gassfluidisert sjiktprosess for fremstilling av polymerer fra alfa-olefinmonomerer blir en gasstrøm som inneholder en eller flere monomerer kontinuerlig ført gjennom et fluidisert sjikt under reaktive betingelser i nærvær av en katalysator. Denne gasstrømmen fjernes fra det fluidiserte sjiktet og resirkuleres tilbake til reaktoren. Samtidig blir polymerprodukt fjernet fra reaktoren og ny monomer tilsettes for å erstatte den reagerte monomeren.

Det er viktig å fjerne varme utviklet ved reaksjonen for å opprettholde temperaturen i gasstrømmen inne i reaktoren ved en temperatur under polymer- og gassnedbrytnings-temperaturene. Videre er det viktig å hindre agglomerering eller dannelse av klumper av polymer som ikke kan fjernes som produkt. Dette oppnås ved regulering av temperaturen i gasstrømmen i reaksjonssjiktet til en temperatur under smelte- eller klebetemperaturen til polymerpartiklene fremstilt under polymerisasjonsreaksjonen. Det skal således forstås at mengden av polymer produsert i en polymerisasjonsprosess med fluidisert sjikt er relatert til den mengde varme som kan fjernes fra en reaksjonssone i et fluidisert sjikt i reaktoren.

Konvensjonelt har varme blitt fjernet fra den gassformige resirkuleringsstrømmen ved avkjøling av strømmen utenfor reaktoren. En nødvendighet ved en fluidisertsjiktprosess er at hastigheten på den gassformige resirkuleringsstrømmen er tilstrekkelig til å opprettholde det fluidiserte sjiktet i en fluidisert tilstand. I en konvensjonell fluidisertsjiktreaktor er mengden av fluid som sirkuleres for å fjerne polymerisasjonsvarmen større enn mengden av fluid som skal til for å understøtte det fluidiserte sjiktet og for tilstrekkelig blanding av de faste stoffene i det fluidiserte sjiktet. For å hindre for sterk medrivning av faste stoffer i en gasstrøm fjernet fra det fluidiserte sjiktet, må hastigheten til den gassformige strømmen reguleres. Videre, i en stabil fluidisertsjikt-polymerisasjonsprosess hvor varmen som utvikles ved polymerisasjonsreaksjonen er vesentlig proporsjonal med polymerproduksjonshastigheten, er varmen som utvikles lik den varme som absorberes av gasstrømmen og går tapt på annen måte slik at sjikttemperaturen forblir konstant.

I en periode ble det antatt at temperaturen på den gassformige strømmen utenfor reaksjonen, ellers kjent som resirkuleringsstrømtemperaturen, ikke kunne minskes under resirkuleringsstrømmens duggpunkt. Duggpunktet til resirkuleringsstrømmen er den temperatur ved hvilken flytende kondensat begynner å dannes i den gassformige resirkuleringsstrømmen. Det ble antatt at innføring av en væske i en gassfase-resirkuleirngsstrøm i en fluidisertsjikt-polymerisasjonsprosess uunngåelig ville resultere i gjentetning av resirkuleringsstrømledningene, varmeveksleren, området under det fluidiserte sjiktet eller gassfordelingsplaten. Som en følge drift ved en temperatur over resirkuleringsstrømmens duggpunkt for å unngå problemene forbundet med væske som befant seg i den gassformige resirkuleringsstrømmen, kunne produksjonshastigheter i kommersielle reaktorer ikke forøkes i betydelig grad uten å forstørre reaktordiametere.

Tidligere var det problemfylt at for store mengder væske i resirkuleringsstrømmen ville bryte fluidiseringsprosessen i en slik grad at det fluidiserte sjiktet ville kollapse og dermed resultere i sintring av faste polymerpartikler til en fast masse som forårsaket stenging av reaktoren. Denne utbredte oppfatning for å unngå væske i resirkuleringsstrømmen fremgår fra følgende: US-patenter 3.922.322, 4.035.560, 4.359.561 og 5.028.670 samt EP-patentsøknader 0 050 477 og 0 100 879.

I motsetning til denne oppfatning har det blitt vist, som beskrevet av Jenkins, III, et al. i US-patent 4.543.399 og beslektet US-patent 4.588.790, at en resirkuleirngsstrøm kan avkjøles til en temperatur under duggpunktet i en fluidisertsjikt-polymerisasjonsprosess og resultere i kondensasjon av en del av resirkuleringsstrømmen. Denne resulterende strømmen som inneholder medrevet væske blir deretter returnert til reaktoren uten de ovennevnte agglomererings- og/eller gjentetningsfenomenene som ble antatt å inntreffe når en væske innføres i en fluidisertsjikt-polymerisasjonsprosess. Denne prosessen med tilsiktet innføring av en væske i en resirkuleirngsstrøm eller reaktor er kjent i industrien som en "kondensert modus"-drift av en gassfasepolymeirsasjonsprosess.

Ovennevnte US-patenter til Jenkins, III, et al. angir at når en resirkuleirngsstrøm-temperatur senkes til et punkt under dens duggpunkt i "kondensert modus"-drift, er en økning i polymerproduksjon mulig, sammenlignet med produksjon i en ikke-kondensasjonsmodus på grunn av forøket avkjølingskapasitet. Jenkins, III, et al. fant også at en vesentlig økning i rom-tid-utbytte, mengden av polymerproduksjon i et gitt reaktorvolum, kan oppnås ved drift ved "kondensert modus" med liten eller ingen endring i produktegenskaper.

Væskefasen i gass/væske-tofase-resirkuleringsstrømblandingen i "kondensert modus" forblir medrevet eller suspendert i blandingens gassfase. Avkjølingen av resirkuleringsstrømmen for dannelse av denne tofaseblandingen resulterer i en væske/damp-likevekt. Fordampning av væsken forekommer bare når varme tilføres eller trykk reduseres. Økningen i rom-tid-utbytter oppnådd av Jenkins, III, et al. er resultatet av denne forøkede avkjølingskapasiteten til resirkuleringsstrømmen som videre skyldes både den større temperaturforskjellen mellom den inngående resirkuleringsstrømmen og fluidisertsjikttemperaturen og fordampningen av kondensert væske medrevet i resirkuleringsstrømmen.

Jenkins, et al. illustrerer vanskeligheten og kompleksiteten med regulering generelt og forsøker å utvide den stabile driftssonen for å optimalisere rom-tid-utbytte i en gassfasereaktor.

I Jenkins, et al. blir resirkuleirngsgassen avkjølt og tilført til reaktoren ved en temperatur under duggpunktet slik at kondenserte fluider fordamper inne i reaktoren. Resirkuleirngsgassens avkjølingskapasitet kan økes ytterligere når den befinner seg ved en gitt temperatur for det avkjølende varmeoverføirngsmediet. Et valg som er beskrevet er å tilsette ikke-polymeriserende materialer (isopentan) for å øke duggpunktet. På grunn av større avkjøling kan mer varme fjernes og derfor er høyere rom-tid-utbytter angivelig mulig. Jenkins, et al. anbefaler at 20 vekt-%, fortrinnsvis 2-12 vekt-%, av kondensert væske i resirkuleirngsgassen ikke overskrides. Noen av de potensielle farer som beskrives innbefatter dannelse av "slam", opprettholdelse av en tilstrekkelig høy resirkuleringsgasshastighet eller unngåelse av akkumulering av væske på en fordelingsplate. Jenkins, et al. nevner intet om hvor øvre grenser for ikke-polymeriserbare eller polymeriserbare kondenserbare materialer ligger og spørsmålet om hvordan man skal optimalisere rom-tid-utbytte ved anvendelse av kondensert modus.

En gassfluidisert sjiktreaktor kan reguleres for oppnåelse av den ønskede smelteindeksen og densitet for polymeren ved en optimal produksjon. Generelt blir det passet godt på å unngå betingelser som kan lede til dannelse av klumper eller ark eller, i et verre tilfelle, et ustabilt fluidisert sjikt som kollapser, eller forårsaker at polymerpartikler sammensmelter. Reguleringen av et fluidisert sjikt må derfor foretas slik at klumpdannelse og arkdannelse reduseres og slik at sjiktkollaps eller et behov for å avslutte reaksjonen eller stenge reaktoren hindres. Dette er grunnen til at reaktorer med drift i kommersiell målestokk konstrueres til å kunne drives godt innenfor påvist stabile driftssoner, og til at reaktorene anvendes på en nøye avgrenset måte.

Selv innenfor begrensningene for konvensjonell, sikker drift er regulering kompleks hvilket ytterligere forøker vanskeligheten og usikkerheten med eksperimentering hvis det er ønskelig å finne nye og forbedrede driftsbetingelser.

Det forefinnes målverdier, bestemt av polymeren og katalysatoren, for driftstemperaturen, forholdet for komonomer(er) til monomer og forholdet for hydrogen til monomer. Reaktor- og avkjølingssystemet befinner seg inne i trykkbeholderne. Deres innhold overvåkes, uten at fluidisering forstyrres i overdreven grad, ved måling blant annet av (1) trykket ved toppen; (2) trykkforskjell ved forskjellige høyder langs sjiktet, (3) temperatur oppstrøms for sjiktet; (4) temperatur i det fluidiserte sjiktet og temperatur nedstrøms i sjiktet samt (5) gassammensetningen og (6) gasstrømningsmengde. Disse målene anvendes for å regulere katalysatortilsetningen, monomerpartialtrykket og hastigheten på resirkuleirngsgassen, blant annet. Polymerfjerning begrenses i visse tilfeller av den sedimenterte bulkdensitet (ikke-fluidisert) eller den fluidiserte bulkdensitet avhengig av anleggskonstruksjon og disse må overvåkes samt polymerens askenivå. Anlegget er et lukket system. Ved drift leder endringer i prosessen av en eller flere av de målte verdiene til følgelige endringer annetsteds. Ved konstruksjon av anlegget avhenger optimaliseringen av kapasitet av de mest begrensende elementene i den totale konstruksjon.

Det foreligger ingen generelt akseptert oppfatning med hensyn til hva som forårsaker klumpdannelse eller arkdannelse. En viss sammensmeltning av polymerpartiklene er åpenbart involvert, muligens på grunn av utilstrekkelig varmeoverføring forårsaket av utilstrekkelig fluidisering i det fluidiserte sjiktet. Det har imidlertid hittil ikke blitt funnet noen klare korrelasjoner mellom individuelle innstillinger og målinger og forekomsten av klumpdannelse og arkdannelse. De målte verdiene og kontrollene sett i sin helhet anvendes derfor konvensjonelt for å bli værende innenfor kjente, sikre driftsområder for en gitt anleggskonstruksjon.

Gassfaseanlegg for drift i stor målestokk er kostbare og meget produktive. Risikoen forbundet med eksperimentering i slike anlegg er høy på grunn av at dødtid er kostbar. Det er derfor vanskelig å undersøke konstruksjons- og driftsgrenser eksperimentelt i betraktning av kostnadene og risikoene.

Det vil være ønskelig å tilveiebringe en metode for bestemmelse av en stabil driftstilstand for gassfluidisert sjiktpolymerisasjon for å lette optimal konstruksjon av anlegget og bestemmelse av ønskede prosessbetingelser i en gitt anleggskonstruksjon. Det vil også være ønskelig å tilveiebringe en gassfluidisert sjiktpolymerisasjonsprosess som gir en maksimum reaktorproduktivitet.

Det er derfor blant formålene ved oppfinnelsen å hjelpe bestemmelsen av stabile driftssoner for en gassfluidisert sjiktprosess og apparatkonstruksjon for å finne kriterier for kjøring av en prosess på sikker måte ved lav risiko for funksjonssvikt og samtidig høye reaktorproduktiviteter, og/eller for å unngå eventuell begrensning i total anleggskapasitet på grunn av reaktorproduktiviteten.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte for polymerisasjon av alfa-olefin(er) i en gassfasereaktor med et fluidisert sjikt og et fluidiserende medium innbefattende en gassfase for fremstilling av et polymert produkt, hvor det fluidiserende mediet innbefatter kondenserbare fluider og mettede og umettede hydrokarboner og tjener til å regulere reaktorens avkjølingskapasitet, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at den innbefatter anvendelse i det fluidiserende mediet av et nivå av væske som kommer inn i reaktoren som er mellom 18 og 50 vekt-% basert på det fluidiserende mediets totalvekt og opprettholdelse av bulkdensitetsfunksjonen (Z)

ved en verdi lik eller større enn den beregnede grensen for bulkdensitetsfunksjonen i tabell A heri, hvor X og Y i tabell A beregnes ifølge ligningene:

hvor pLi. er den fluidiserte bulkdensiteten, p. er den sedimenterte bulkdensiteten, p er

■di "ds g gassdensiteten, og ps er faststoff (harpiks)-densiteten og hvor dp er vektmidlere partikkeldiameter, g er tyngdeakselerasjonen (9,805 m/sek^), Uq er gassoverflatehastigheten, og u er gassviskositeten.

Videre er det ifølge oppfinnelsen tilveiebragt en kontinuerlig fremgangsmåte for forøkelse av reaktorproduktivitet i en gassfase-polymeirsasjonsreaktor som har et fluidiserende medium og et fluidisert sjikt, hvor fremgangsmåten innbefatter føring av en gassformig strøm innbefattende monomer gjennom en reaksjonssone i nærvær av et katalysator for fremstilling av et polymert produkt, fjerning av det polymere produktet, fjerning av det fluidiserende mediet innbefattende ureagert monomer fra reaksjonssonen, blanding av det fluidiserende mediet med hydrokarbon og polymeriserbar monomer(er) for dannelse av en væske- og en gassfase, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at den innbefatter anvendelse i det fluidiserende mediet av et nivå av væske som kommer inn i reaktoren som er mellom 18 og 50 vekt-% basert på det fluidiserende mediets totalvekt, og resirkulering av det fluidiserende mediet til reaktoren, og ved at fremgangsmåten innbefatter: a) innføring av nevnte hydrokarbon i det fluidiserende mediet for å tillate en økning i avkjølingskapasiteten til det fluidiserende mediet over minst 22 kal/g (40 Btu/lb); b) forøkelse av hastigheten for fjerning av polymerprodukt til over minst 2441 kg/time-m<2> (500 lb/time-ft<2>);

c) opprettholdelse av en bulkdensitetfunksjons (Z)-verdi

som er større enn eller lik den beregnede grensen for bulkdensitetsfunksjonen i tabell A heri, hvor X og Y i tabell A beregnes ifølge ligningene:

hvor pbf er den fluidiserte bulkdensiteten, pbs er den sedimenterte bulkdensiteten, pg er gassdensiteten, og ps er faststoff (harpiks)-densiteten og hvor dp er vektmidlere partikkeldiameter, g er tyngdeakselerasjonen (9,805 m/sek^), TJo er gassoverflatehastigheten, og u er gassviskositeten.

Foretrukne og fordelaktige trekk ved de ovenfor angitte fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen fremgår fra medfølgende krav 3-11.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for polymerisasjon av alfa-olefiner i en gassfasereaktor ved betydelig høyere produksjonsmengder enn det som man hittil har kunnet forutse. Oppfinnelsen er rettet mot en fremgangsmåte for polymerisasjon av alfa-olefiner i en gassfasereaktor som har et fluidisert sjikt og et fluidiserende medium hvor væskenivået i fluidiseirngsmediet er større enn 18, fortrinnsvis større enn 20 vekt-% basert på fluidiseringsmediets totalvekt.

Oppfinnelsen er også rettet mot en fremgangsmåte for polymerisasjon av alfa-olefiner i en gassfasereaktor som har et fluidisert sjikt i et fluidiseirngsmedium slik at entalpi-endringen i fluidiseirngsmediet som kommer ut av og kommer inn i reaktoren er større enn 22 kal/g (40 Btu/lb), fortrinnsvis større enn 27 kal/g (50 Btu/lb).

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en fremgangsmåte for polymerisasjon av alfa-olefiner i en gassfasereaktor ved en produksjonsmengde som er større enn 2441 kg/time-m2 (500 lb/time-ft2).

Foreliggende oppfinnelse involverer en fremgangsmåte for bestemmelse av stabile driftsbetingelser for en gassfasepolymerisasjonsreaktor med fluidisert sjikt ved identifikasjon av en egenskap som er nyttig for bestemmelse av stabilitet til et fluidisert sjikt og regulering av sammensetningen til et fluidiseirngsmedium eller resirkulerings-strøm for å etablere et område av verdier for egenskapen for opprettholdelse av den stabile driftsbetingelsen.

Oppfinnelsen kan også innebære en fremgangsmåte for regulering av en gassfasepolymerisasjonsreaktor med fluidisert sjikt ved overvåking av en betingelse i reaktoren som er betegnende for en inntreden av en svikttilstand og regulering av sammensetningen til et fluidiseirngsmedium eller resirkuleirngsstrøm som respons på nevnte inntreden for å unngå forekomsten av nevnte svikttilstand. Bulkdensitetsfunksjonen overvåkes. Denne funksjonen opprettholdes lik eller fortrinnsvis over en verdi som avhenger av temperatur, trykk, partikkelvariabler slik som størrelse, faststoffdensitet og sedimentert bulkdensitet, og gassvariabler slik som sammensetning og hastighet som definert i det nedenstående.

Oppfinnelsen kan involvere en fremgangsmåte for bestemmelse av stabile driftsbetingelser for en gasspolymerisasjonsreaktor med fluidisert sjikt hvis drift er basert på kondensert modus, hvilket innbefatter observasjon av endringer i fluidisert bulkdensitet i reaktoren forbundet med endringer i fluidiseringsmediets sammensetning; og økning av kjølekapasiteten til resirkulerings-strømmen uten å overskride det nivå ved hvilket en reduksjon i den fluidiserte bulkdensiteten blir irreversibel. Som en generell regel kan en reduksjon i bulkdensitetsfunksjonen til mindre enn den minimale eller begrensningsverdien, som definert senere i det nedenstående, innebærer risiko for sammenbrudd av fluidisert sjikt og dette må unngås.

I en annen utførelse av oppfinnelsen er det tilveiebragt en gasspolymerisasjonsprosess med fluidisert sjikt for polymerisasjon av polymer ved føring av en gasstrøm innbefattende monomer gjennom en fluidisertsjiktreaktor i nærvær av en katalysator under reaktive betingelser, for fremstilling av polymerprodukt og en strøm innbefattende ureagerte monomergasser, komprimering og avkjøling av nevnte strøm, blanding av nevnte strøm med tilførselskomponenter og returnering av en gassfase og en væskefase til nevnte reaktor, og denne prosessen innbefatter avkjøling av nevnte strøm slik at væskefasen utgjør mer enn 18 %, fortrinnsvis mer enn 20 vekt-% av totalvekten av den returnerte strømmen og ved at strømmens sammensetning er slik at bulkdensitetfunksjonen holdes over omkring en grenseverdi som beskrevet senere i det nedenstående.

De ovenfor angitte formål, trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå klarere og forstås mer fullstendig ved lesing av følgende detaljerte beskrivelse i sammenheng med de medfølgende tegninger, hvor: FIGUR 1 er en skjematisk illustrasjon av den foretrukne utførelsen av reaktoren som benyttet ved utførelse av den forbedrede gasspolymerisasjonsprosessen med virvelsjikt for produksjon av polymerer ifølge oppfinnelsen. FIGUR 2 er en grafisk fremstilling av isopentanmolprosent og fluidisert bulkdensitet i Tabell 1. FIGUR 3 er en grafisk fremstilling av isopentanmolprosent og fluidisert bulkdensitet i Tabell 2.

Like deler i den nedenfor angitte beskrivelse og på tegningene er gjennomgående angitt med de samme henvisningstall. Tegningen er ikke nødvendigvis angitt i riktig målestokk, og visse deler har blitt overdrevet for bedre å illustrere foreliggende forbedrede frremgangsmåte.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til noen spesiell type av polymerisasjons- eller kopolymerisasjonsreaksjon, men er særlig velegnet for polymerisasjonsreaksjoner som innebærer polymerisasjonen av en eller flere av monomerene, for eksempel olefinmonomerer av etylen, propylen, buten-1, penten-1, 4-metylpenten-l, heksen-1, okten-1 og styren. Andre monomerer kan innbefatte polarvinyl, konjugerte og ikke-konjugerte diener, acetylen og aldehydmonomerer.

Katalysatorene som anvendes i den forbedrede fremgangsmåten kan innbefatte koordinerte anioniske katalysatorer, kationiske katalysatorer, friradikalkatalysatorer, anioniske katalysatorer og inkluderer en overgangsmetallkomponent eller en metallocen-komponent innbefattende enkelt- eller multiple cyklopentadienylkomponenter reagert med enten en metallalkyl- eller alkoksy- eller en ionisk forbindelseskomponent. Disse katalysatorene kan innbefatte delvis og fullstendig aktiverte forløpersammensetninger, de katalysatorer som er modifisert ved forpolymerisasjon eller innkapsling og de katalysatorer som er båret på en bærer.

Selv om foreliggende oppfinnelse som angitt tidligere ikke er begrenset til noen spesiell polymerisasjonsreaksjonstype, er nedenstående omtale av driften av den forbedrede fremgangsmåten rettet mot gassfasepolymerisasjonen av monomerene av olefintypen, for eksempel polyetylen, hvorved foreliggende oppfinnelse har blitt funnet å være spesielt fordelaktig. En signifikant økning av reaktorproduktivitet er mulig uten uheldig innvirkning på produktkvaliteten eller -egenskapene.

For å oppnå høyere kjølekapasiteter og således høyere reaktorproduktivitet, kan det være ønskelig å heve resirkuleringsstrømmens duggpunkt for å tillate at en større varmeøkning kan fjernes fra det fluidiserte sjiktet. For dette anvendelsesformålet er betegnelsene "resirkuleirngsstrøm" og "fluidiserende medium" ensbetydende. Duggpunktet til resirkuleringsstrømmen kan økes ved å øke driftstrykket for reaksjons-/resirkulerings-systemet og/eller øke prosentandelen av kondenserbare fluider og minske prosentandelen av ikke-kondenserbare gasser i resirkuleringsstrømmen på den måte som er beskrevet av Jenkins et al. i US-patenter 4.588.790 og 4.543.399. Det kondenserbare fluidet kan være inert overfor katalysatoren, reaktantene og det produserte polymerproduktet; det kan også innbefatte komonomerer. Det kondenserbare fluidet kan innføres i reaksjons-/resirkuleringssystemet ved et hvilket som helst punkt i systemet, slik det senere vil bli illustrert fra FIGUR 1. For foreliggende formål innbefatter betegnelsen kondenserbare fluider mettede eller umettede hydrokarboner. Eksempler på egnede inerte kondenserbare fluider er lett flyktige flytende hydrokarboner, som kan velges fra mettede hydrokarboner inneholdende 2-8 karbonatomer. Noen egnede mettede hydrokarboner er propan, n-butan, isobutan, n-pentan, isopentan, neopentan, n-heksan, isoheksan, og andre mettede C6 hydrokarboner, n-heptan, n-oktan og andre mettede C7 og Cg hydrokarboner eller blandinger derav. De foretrukne inerte, kondenserbare hydrokarbonene er C5 og Cg mettede hydrokarboner. De kondenserbare fluidene kan også innbefatte polymeriserbare kondenserbare komonomerer slik som olefiner, alfa-olefiner, diolefiner, diolefiner inneholdende minst ett alfa-olefin eller blandinger derav inkludert noen av de ovennevnte monomerene som kan være delvis eller fullstendig inkorporert i polymerproduktet.

Ved utførelse av oppfinnelsen bør gassmengden i resirkuleringsstrømmen og resirkuleringsstrømmens hastighet holdes ved nivåer som er tilstrekkelig til å holde blandingens væskefase suspendert i gassfasen inntil resirkuleringsstrømmen kommer inn i det fluidiserte sjiktet, slik at væske ikke akkumuleres i reaktorens bunnhode under fordelerplaten. Resirkuleringsstrømmens hastighet må også være høy nok til å understøtte og blande det fluidiserte sjiktet i reaktoren. Det er også ønskelig at væsken som kommer inn i det fluidiserte sjiktet fordeles og fordampes hurtig.

Regulering av sammensetningen, temperaturen, trykket og overflatehastigheten til gassen i forhold til polymerens sammensetning og fysikalske egenskaper er viktig når det gjelder opprettholdelse av et levedyktig fluidisert sjikt. Et levedyktig fluidisert sjikt eller en stabil driftstilstand defineres som et fluidisert sjikt av partikler som er suspendert og godt blandet i en stabil tilstand under reaktive betingelser uten dannelse av betydelige mengder av agglomerater (klumper eller ark) som vil bryte reaktor- eller nedstrømsprbsessdriften.

I en foretrukket utførelse kan mer enn 18 vekt-%, fortrinnsvis mer enn 20 vekt-%, av resirkuleringsstrømmen kondenseres, eller befinne seg i en væskefase uten at sammenbrudd av fluidiseringsprosessen oppstår forutsatt at de sikre driftsgrensene for de stabile driftssonene som er bestemt ved hjelp av målinger av fluidisertsjikt-bulkdensitet ikke overskrides.

Under polymerisasjonsprosessen reagerer en mindre del (typisk mindre enn ca. 10 %) av gasstrømmen som strømmer oppover gjennom det fluidiserte sjiktet. Delen av strømmen som ikke reagerer, dvs. den største delen, passerer inn i et område over det fluidiserte sjiktet som kalles fribordsonen som kan være en hastighetsreduksjonssone. I fribordsonen gis de større faste polymerpartiklene som utstøtes over sjiktet ved utbrudd av gassbobler gjennom overflaten eller medrives i gasstrømmen anledning til å falle tilbake inn i det fluidiserte sjiktet. De mindre faste polymerpartiklene, kjent innen industrien som "finstoffer", fjernes sammen med resirkuleringsstrømmen fordi deres terminale sedimenteringshastigheter er lavere enn hastigheten på resirkuleringsstrømmen i fribordsonen.

Prosessens driftstemperatur innstilles eller justeres til en temperatur under smelte- eller klebetemperaturen til de fremstilte polymerpartiklene. Opprettholdelse av denne temperaturen er viktig for å hindre gjentetning av reaktoren av polymerklumper som vokser hurtig dersom temperaturen når høye nivåer. Disse polymerklumpene kan bli for store til å bli fjernet fra reaktoren som et polymerprodukt og forårsake prosess- og reaktorsvikt. Klumper som kommer inn i nedstrømsprosessen med håndtering av polymerprodukt kan også gi sammenbrudd i for eksempel overføringssystemer, tørkeenheter eller ekstrudere. Reaktorens vegger kan behandles i overensstemmelse med US-patent 4.876.320.

I en foretrukket utførelse av foreliggende oppfinnelse er inngangspunktet for resirkuleringsstrømmen fortrinnsvis under det fluidiserte sjiktets laveste punkt for derved å tilveiebringe en jevn strøm av resirkuleringsstrømmen gjennom hele reaktoren for å opprettholde det fluidiserte sjiktet i en suspendert tilstand og for å sikre ensartethet i resirkuleringsstrømmen som passerer oppover gjennom hele det fluidiserte sjiktet. I en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse kan resirkuleringsstrømmen deles i to eller flere separate strømmer, hvorav en eller flere kan innføres direkte i det fluidiserte sjiktet forutsatt at gasshastigheten under og gjennom hele det fluidiserte sjiktet er tilstrekkelig til å holde sjiktet suspendert. Resirkuleringsstrømmen kan for eksempel deles i en væske-og en gasstrøm som deretter kan innføres separat i reaktoren.

Ved utførelse av foreliggende forbedrede fremgangsmåte kan resirkuleringsstrømmen som omfatter en blanding av en gassfase og en væskefase i reaktoren under fordelerplaten dannes ved separat injisering av en væske og en resirkuleirngsgass under betingelser som vil gi en strøm omfattende begge faser.

Fordelene ved foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til produksjonen av polyolefiner. Oppfinnelsen kan således utføres i forbindelse med en hvilken som helst eksoterm reaksjon utført i et gassfluidisert sjikt. Fordelene ved en fremgangsmåte som foretas i kondensert modus i forhold til andre prosesser øker generelt direkte med nærheten av duggpunkttemperaturen for resirkuleirngsdampen til reaksjonstemperaturen i det fluidiserte sjiktets indre. For et gitt duggpunkt kan fremgangsmåtens fordeler øke direkte med prosentandelen av væske i resirkuleringsstrømmen som returneres til reaktoren. Oppfinnelsen gir anledning for anvendelse av høye prosentandeler av væske i prosessen.

En gassreaktor med fluidisert sjikt som er spesielt velegnet for fremstilling av polymerer ved foreliggende fremgangsmåte illustreres best på den medfølgende tegning, generelt betegnet på Figur 1 ved tallet 10. Det skal påpekes at reaksjonssystemet som er vist på Figur 1 kun er ment som et eksempel. Foreliggende oppfinnelse er velegnet for hvilke som helst konvensjonelle reaksjonssystemer med fluidisert sjikt.

Under henvisning til Figur 1 omfatter reaktoren 10 en reaksjonssone 12 og en fribordsone som i dette tilfelle også er en hastighetsreduksjonssone 14. Forholdet høyde til diameter i reaksjonssonen 12 kan variere avhengig av den ønskede produksjonskapasiteten og oppholdstiden. Reaksjonssonen 12 innbefatter et fluidisert sjikt omfattende voksende polymerpartikler, eksisterende dannede polymerpartikler og små mengder av katalysator. Det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12 understøttes av en resirkuleringsstrøm eller fluidiserende medium 16 generelt bestående av tilførsels- og resirkuleringsfluider. Resirkuleringsstrømmen kommer inn i reaktoren gjennom en fordelerplate 18 i reaktorens bunnseksjon hvilket hjelper den jevne fluidiseringen og understøttelsen av det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12. For å holde det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12 i en suspendert og vedvarende tilstand, overskrider overflatehastigheten til gasstrømmen gjennom reaktoren generelt den minimumstrøm som er nødvendig for fluidisering.

Polymerpartikler i reaksjonssonen 12 hjelper å hindre dannelsen av lokaliserte "varme flekker" og innfanger og fordeler katalysatorpartikler gjennom hele det fluidiserte sjiktet. Ved oppstarting fylles reaktoren 10 med en basis av polymerpartikler før resirkuleringsstrømmen 16 innføres. Disse polymerpartiklene er fortrinnsvis de samme som de nye polymerpartiklene som skal produseres, men dersom de er forskjellige, blir de fjernet med det nydannede første produktet etter initiering av resirkulerings- og katalysatorstrømmer og reaksjonsetablering. Denne blandingen bli vanligvis segregert fra den senere vesentlig nye produksjon for alternativ deponering. Katalysatorene som benyttes i foreliggende forbedrede fremgangsmåte er vanligvis følsomme overfor oksygen, derfor blir katalysatoren fortrinnsvis lagret i et katalysatorreservoar 20 under et teppe av en gass som er inert overfor den lagrede katalysatoren, slik som, men ikke begrenset til, nitrogen eller argon.

Fluidisering av det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12 oppnås ved den høye hastighet ved hvilken resirkuleringsstrømmen 16 strømmer inn i og gjennom reaktoren 10. Ved drift er typisk resirkuleringsstrømmens 16 hastighet omtrent fra 10 til 50 ganger den hastighet ved hvilken tilførselsmaterialet innføres i resirkuleringsstrømmen 16. Denne høye hastigheten til resirkuleringsstrømmen 16 gir den overflategasshastigheten som er nødvendig for å suspendere og blande det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12 i en fluidisert tilstand.

Det fluidiserte sjiktet har et generelt utseende som er lik det til en sterktkokende væske, med en tett masse av partikler i individuell bevegelse forårsaket av perkolering og bobling av gass gjennom det fluidiserte sjiktet. Når resirkuleringsstrømmen 16 passerer gjennom det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12 oppstår et trykkfall. Dette trykkfallet er lik eller noe høyere enn vekten av det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12 dividert med reaksjonssonens 12 tverrsnittareal, hvilket derfor gjør trykkfallet avhengig av reaktorens geometri.

Videre, under henvisning til Figur 1, kommer etterfyllingstilførselen som kommer inn i resirkuleringsstrømmen 16 ved, men ikke begrenset til, et punkt 22. En gassanalysator 24 mottar gassprøver fra resirkuleringsstrømledningen 16 og overvåker sammensetningen av resirkuleringsstrømmen 16 som kommer inn derigjennom. Gassanalysatoren 24 er også tilpasset til å regulere sammensetningen i resirkuleringsstrømledningen 16 og tilførselen for å opprettholde en stabil tilstand i sammensetningen til resirkuleringsstrømmen 16 i reaksjonssonen 12. Gassanalysatoren 24 analyserer vanligvis prøver tatt fra resirkuleringsstrømledningen 16 ved et punkt mellom fribordsonen 14 og en varmeveksler 26, fortrinnsvis mellom en kompressor 28 og varmeveksleren 26.

Resirkuleringsstrømmen 16 passerer oppover gjennom reaksjonssonen 12 under adsorbsjon av varme utviklet av denne polymerisasjonsprosessen. Den delen av resirkuleringsstrømmen 16 som ikke reagerer i reaksjonssonen 12 kommer ut av reaksjonssonen 12 og passerer gjennom hastighetsreduksjons- eller fribordsonen 14. Som tidligere angitt vil, i dette område, hastighetsreduksjonssonen 14, en større del av medrevet polymer falle tilbake inn i det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12 og derved redusere medrivningen av faste polymerpartikler inn i resirkuleringsstrømledningen 16. Resirkuleringsstrømmen 16 vil når den er fjernet fra reaktoren over fribordsonen 14 bli komprimert i kompressoren 28 og passere gjennom varmeveksleren 26 hvor varme utviklet av polymerisasjonsreaksjonen og gasskompresjonen fjernes fra resirkulerings-strømmen 16 før retur av resirkuleringsstrømmen 16 tilbake til reaksjonssonen 12 i reaktoren 10. Varmeveksleren 26 er av konvensjonell type og kan anbringes inne i resirkuleringsstrømmen 16 i enten vertikal eller horisontal stilling. I en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse kan fler enn en varmevekslersone eller kompresjonssone plasseres i resirkuleringsstrømledningen 16.

Under henvisning til Figur 1 returnerer resirkuleringsstrømmen 16 ved utgang fra varmeveksleren 26 til bunnen av reaktoren 10. En fluidstrømdeflektor 30 er fortrinnsvis plassert under gassfordelerplaten 18. Fluidstrømdeflektoren 30 hindrer polymer fra å utsedimenteres til en fast masse og opprettholder medrivning av væske og polymerpartikler i resirkuleringsstrømmen 16 under fordelerplaten 18. Den foretrukne type av fluidstrømdeflektorplate har form av en ringformet skive, for eksempel av den type som er beskrevet i US-patent 4.933.149. Ved anvendelse av en skive av ringformet type oppnås både en sentral oppoverrettet og ytre perifer strøm. Den sentrale oppover-rettede strømmen hjelper medrivningen av væskedråper i bunnhodet og den oppover-rettede perifere strøm hjelper minimalisering av oppbygning av polymerpartikler i bunnhodet. Fordelerplaten 18 sprer resirkuleringsstrømmen 16 for å unngå at strømmen kommer inn i reaksjonssonen 12 i en sentralt innrettet, oppover beveget strøm eller stråle som ville bryte fluidiseringen i det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12.

Temperaturen til det fluidiserte sjiktet er avhengig av partikkelklebepunktet, men er hovedsakelig avhengig av tre faktorer: (1) katalysatoraktiviteten og katalysatorinjeksjonshastigheten som regulerer polymerisasjonshastigheten og den ledsagende varmeutviklingshastigheten, (2) temperaturen, trykket og sammensetningen for resirkulerings- og suppleringsstrømmer som innføres i reaktoren og (3) volumet av resirkuleringsstrømmen som passerer gjennom det fluidiserte sjiktet. Mengden av væske som innføres i sjiktet enten med resirkuleringsstrømmen eller ved separat innføring som beskrevet tidligere påvirker spesielt temperaturen fordi væsken fordamper i reaktoren og tjener til å redusere det fluidiserte sjiktets temperatur. Vanligvis benyttes katalysator-tilsetningshastigheten til å regulere polymerproduksjonshastigheten.

Temperaturen til det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12 i den foretrukne utførelsen forblir konstant i en stabil tilstand ved kontinuerlig fjerning av reaksjonsvarmen. En stabil tilstand i reaksjonssonen 12 forekommer når mengden av varme utviklet i prosessen balanseres med mengden av fjernet varme. Denne stabile tilstand krever at den totale mengden av materiale som kommer inn i polymerisasjonsprosessen balanseres av mengden av polymer og annet fjernet materiale. Følgelig er temperaturen, trykket og sammensetningen ved et hvilket som helst gitt punkt i prosessen konstant over tid. Det er ingen signifikant temperaturgradient i mesteparten av det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12, men det er en temperaturgradient i bunnen av det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12 i området over gassfordelerplaten 18. Denne gradienten resulterer fra forskjellen mellom temperaturen til resirkuleringsstrømmen 16 som kommer inn gjennom fordelerplaten 18 ved bunnen av reaktoren 10 og temperaturen til det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12.

Effektiv drift av reaktoren 10 krever god fordeling av resirkuleringsstrømmen 16. Skulle voksende eller dannet polymer- og katalysatorpartikler få anledning til å utsedimenteres av det fluidiserte sjiktet, kan smelting av polymeren oppstå. Dette kan i et ekstremt tilfelle resultere i dannelsen av en fast masse gjennom hele reaktoren. En reaktor av kommersiell størrelse inneholder flere tusen kilo polymerfaststoffer ved ethvert gitt tidspunkt. Fjerningen av en fast masse av polymer av denne størrelsen ville innebære store vanskeligheter og kreve vesentlige anstrengelser og en lengre driftsstopptid. Ved bestemmelse av stabile driftsbetingelser ved hjelp av måling av fluidisert bulkdensitet kan forbedrede polymerisasjonsprosesser utføres hvorved fluidiseringen og understøttelsen av fluidisert sjikt i reaksjonssonen 12 i reaktoren 10 opprettholdes.

I den foretrukne utførelsen blir variasjoner i den fluidiserte bulkdensiteten for en gitt kvalitet av polymer og/eller katalysatorsammensetning benyttet for å optimalisere prosessbetingelser og anleggskonstruksjon. Den fluidiserte bulkdensiteten er forholdet for det målte trykkfallet oppover over en sentralt fiksert del av reaktoren til høyden av denne fikserte delen. Det er en middelverdi som kan være større eller mindre enn den lokaliserte bulkdensitet ved et hvilket som helst punkt i den fikserte reaktordelen. Det skal forstås at under visse betingelser som er kjent for fagfolk innen teknikken, så kan det måles en middelverdi som er større eller mindre enn den lokaliserte sjiktbulkdensiteten.

Man har i foreliggende sammenheng oppdaget at når konsentrasjonen av kondenserbar komponent økes i gasstrømmen som strømmer gjennom sjiktet, så kan det nås et identifiserbart punkt utenfor hvilket det er fare for prosess-svikt dersom konsentrasjonen forøkes ytterligere. Dette punktet er kjennetegnet ved en irreversibel nedgang i den fluidiserte bulkdensiteten med en økning i konsentrasjon av kondenserbart fluid i gassen. Væskeinnholdet i resirkuleringsstrømmen som kommer inn i reaktoren behøver ikke være direkte relevant. Nedgangen i fluidisert bulkdensitet inntreffer generelt uten noen tilsvarende endring i den sedimenterte bulkdensiteten for sluttproduktgranulene. Endringen i fluidiseirngsadferd som reflekteres av nedgangen i fluidisert bulkdensitet innebærer således tydeligvis ikke noen permanent endring i polymerpartiklenes egenskaper.

Konsentrasjonene av kondenserbart fluid i gassen hvorved nedganger i fluidisert bulkdensitet inntreffer avhenger av typen av polymer som produseres og andre prosessbetingelser. De kan identifiseres ved overvåkning av den fluidiserte bulkdensiteten etter hvert som konsentrasjoner av kondenserbart fluid i gassen økes for en gitt type av polymer og andre prosessbetingelser.

Den fluidiserte bulkdensiteten (FBD) avhenger av andre variable i tillegg til konsentrasjonen av kondenserbart fluid i gassen, innbefattende for eksempel overflatehastigheten til gassen som strømmer gjennom reaktoren, og partikkelegenskapene slik som størrelse, densitet og sedimentert bulkdensitet (SBD) samt gassdensitet, viskositet, temperatur og trykk. I tester for å bestemme endringer i fluidisert bulkdensitet som skyldes endringer i konsentrasjonen av kondenserbart fluid i gass bør således signifikante endringer i andre betingelser unngås. Oppfinnelsen omfatter derfor overvåkning av disse andre variablene fra hvilke den fluidiserte bulkdensiteten kan bestemmes, som påvirker sjiktustabiliteter. For disse anvendelsesformålene inkluderer overvåkning eller opprettholdelse av fluidisert bulkdensitet overvåkning eller opprettholdelse av de variabler som er beskrevet ovenfor som påvirker fluidisert bulkdensitet eller anvendes for å bestemme fluidisert bulkdensitet.

Mens et visst moderat fall i fluidisert bulkdensitet kan tilpasses uten tap av kontroll, så kan ytterligere endringer i gassammensetning eller andre variabler som også øker duggpunkttemperaturen ledsages av en irreversibel nedgang i den fluidiserte bulkdensiteten, utvikling av "varme flekker" i reaktorsjiktet, dannelse av smeltede agglomerater og sluttelig reaktordirftsstopp.

Andre praktiske konsekvenser som er direkte relatert til reduksjonen i den fluidiserte bulkdensiteten innbefatter en redusert polymerkapasitet for et reaktoruttømmingssystem av fiksert volum og redusert polymer/katalysator-reaktoroppholdstid ved konstant polymerproduksjonshastighet. Sistnevnte kan, for en gitt katalysator, redusere katalysatorproduktiviteten og øke nivået av katalysatorrester i polymerproduktet. I en foretrukket utførelse er det ønskelig å minimalisere konsentrasjonen av kondenserbart fluid i gassen for en gitt reaktor-målproduksjonshastighet og tilhørende kjølebehov.

Ved anvendelse av slike variasjoner i fluidisert bulkdensitet kan det oppnås stabile driftsbetingelser. Når en egnet sammensetning har blitt identifisert, kan sammensetningen anvendes for oppnåelse av mye høyere kjølekapasiteter for resirkuleringsstrømmen (uten at sjiktustabiliteter inntreffer) ved avkjøling av nevnte sammensetning i større grad. Kondenserbare, ikke-polymeriserbare materialer kan tilsettes i passende mengder for en spesiell kvalitet for oppnåelse av høy reaktorproduktivitet samtidig som det bevares gode betingelser i det fluidiserte sjiktet ved at man holder seg innenfor den såkalte stabile driftssonen. Høy reaktorproduktivitet kan oppnås i en prosess eller, med henblikk på anleggskonstruksjon, så kan det konstrueres et anlegg med stor kapasitet hvor reaktoren har en relativt liten diameter eller eksisterende reaktorer kan modifiseres for oppnåelse av forøket kapasitet uten å endre reaktorstørrelsen.

Ved høyere reaktorproduktiviteter har det blitt funnet at ved å holde seg innenfor de grenser som er definert ved de akseptable endringer i fluidisert bulkdensitet, så kan nivåer av kondensert væske godt over, nemlig typisk over ca. 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 27%, 30% eller endog 35% tilpasses mens signifikante nivåer av klump- eller arkdannelse resulterende fra sammenbrudd av fluidisert sjikt unngås. Nivåene av kondensert væske basert på totalvekten av resirkuleringsstrømmen eller fluidiserende medium er i området mellom 15 og 50 vekt-%, fortrinnsvis over 20 til 50 vekt-% og enda mer foretrukket 20 til 40 vekt-%, og mest foretrukket 25 til 40 vekt-%.

Den fluidiserte bulkdensiteten blir fortrinnsvis observert ved anvendelse av en trykkforskjellsmåling fra en del av det fluidiserte sjiktet som ikke er tilbøyelig til å bli utsatt for forstyrrelser over fordelerplaten. Mens variasjoner i fluidisert bulkdensitet i den nedre delen av sjiktet konvensjonelt kan tas som tegn på sjiktsammenbrudd over fordelerplaten, idet den øvre fluidiserte bulkdensiteten målt fjernt fra fordelerplaten anvendes som en stabil referanse, har det nå overraskende blitt funnet at endringene i den øvre fluidiserte bulkdensiteten korrelerer med endring i strømmens sammensetning og kan anvendes for å finne og definere stabile driftssoner.

Bulkdensitetsfunksjonen (Z) som heri definert er

hvor ptøf er den fluidiserte bulkdensiteten, pbs er den sedimenterte bulkdensiteten, pg er gassdensiteten, og ps er faststoff (harpiks) -densiteten. Bulkdensitetsfunksjonen (Z) kan beregnes ut fra prosess- og produktmålinger.

I en utførelse er bulkdensitetsfunksjonen (Z) definert som

hvor ptøf er den fluidiserte bulkdensiteten, ptøs er den sedimenterte bulkdensiteten, pg er gassdensiteten, og ps er faststoff (harpiks) -densiteten.

I foreliggende oppfinnelse unngås fluidiseringssammenbrudd ved opprettholdelse av bulkdensitetfunksjons (Z) -verdien over omkring de minimum- eller grenseverdiene som er vist i nedenstående tabeller A og B basert på de beregnede verdiene for X og Y.

For foreliggende formål og medfølgende krav er X og Y definert i overensstemmelse med følgende ligninger:

hvor dp er den vektmidlere partikkeldiameteren, g er tyngdeakselerasjonen (9,805 m/sek^), TJ0 er gassoverflatehastigheten, og u er gassviskositeten.

For foreliggende formål og medfølgende krav er den beregnede grensen for bulkdensitetfunksjonen basert på verdiene for X- og Y-funksjonen som beregnet ved bruk av de ovenfor angitte formler. Den beregnede grensen er tallet bestemt fra tabeller A og/eller B ved bruk av de beregnede verdiene for X og Y.

Tabell A gjelder verdien for den beregnede grensen for bulkdensitetfunksjonen for områder for X og Y. Tabell B er verdiene for den beregnede grensen for bulkdensitetfunksjonen for foretrukne områder for X og Y.

Mens tabellene A og/eller B kun representerer valgte punktverdier for X og Y, vil en fagmann på området forstå at det generelt vil være nødvendig å interpolere verdiene X og Y for oppnåelse av en tilsvarende Z-grenseverdi.

I en foretrukket utførelse holdes bulkdensitetfunksjonen (Z) ved en verdi som er større enn, eller lik, mer foretrukket større enn, den verdi som er angitt i tabellene A og/eller B ved bruk av verdiene for X og Y.

I nok en annen utførelse opprettholdes bulkdensitetfunksjonen (Z) ved et nivå som er større enn 1% over grensen for bulkdensitetfunksjonsverdien bestemt fra tabellene A og B og mer foretrukket større enn over 2%, enda mer foretrukket større enn over 4% og mest foretrukket større enn over 5%.

I en annen utførelse er bulkdensitetfunksjonen (Z) i området fra 0,2 til 0,7, fortrinnsvis i området fra 0,3 til 0,6, mer foretrukket større enn fra 0,4 til 0,6.

Partikkeldiameteren (dp) kan være i området 100-3000 um, fortrinnsvis fra 500 til 2500 um, mer foretrukket fra 500 til 2000 um, mest foretrukket fra 500 til 1500 um.

Gassviskositeten (u) kan være i området fra 0,01 til 0,02 centipose (cp), fortrinnsvis fra 0,01 til 0,18 cp og mest foretrukket fra 0,011 til 0,015 cp.

Den sedimenterte bulkdensiteten (SBD) eller (ptøs) kan være i området fra 160,2 til 561 kg/m<3> (10 til 35 lb/ft<3>) fortrinnsvis fra 193 til 561 kg/m<3> (12 til 35 lb/ft<3>), mer foretrukket fra 224,3 til 513 kg/m<3> (14 til 32 lb/ft<3>) og mest foretrukket fra 240,3 til 481 kg/m3 (15 til 30 lb/ft3).

Gassdensiteten (pg) kan være i området fra 8 til 77 kg/m<3> (0,5 til 4,8 lb/ft<3>), fortrinnsvis fra 16 til 64,1 kg/m<3> (1 til 4 lb/ft<3>), mer foretrukket fra 17,6 til 64,1 kg/m<3> (1,1 til 4 lb/ft<3>) og mest foretrukket fra 19,3 til 57,9 kg/m<3> (1,2 til 3,6 lb/ft<3>).

Densiteten for fast harpiks (ps) kan være i området fra 0,86 til 0,97 g/cm<3>, fortrinnsvis i området fra 0,87 til 0,97 g/cm<3>, mer foretrukket i området fra 0,875 til 0,970 g/cm<3> og mest foretrukket i området fra 0,88 til 0,97 g/cm<3>. Reaktortemperaturen kan være mellom 60 og 120°C, fortrinnsvis mellom 60 og 115°C og mest foretrukket i området 70 til 110°C.

Reaktortrykket kan være fra 689,5 til 6895 kPag (100 til 1000 psig), fortrinnsvis fra 1034 til 4137 kPag (150 til 600 psig), mer foretrukket fra 1379 til 3448 kPag (200 til 500 psig) og mest foretrukket fra 1724 til 2758 kPag (250 til 400 psig). Resirkuleringsstrømmen blir fordelaktig avkjølt og passerer ved en hastighet gjennom reaktoren slik at kjølekapasiteten er tilstrekkelig for en reaktorproduktivitet uttrykt i kilo (kg) polymer per time/m<2> [pund (Ibs) polymer per time/ft<2>] reaktortverrsnittsareal på over 2441 kg/time-m<2> (500 lb/time-ft<2>), spesielt 2929 kg/time-m<2> (600 lb/time-ft<2>) som innebærer en entalpi-endring i resirkuleringsstrømmen fra reaktorinnløpsbetingelsene til reaktorutløps-betingelsene på minst 22 kal/g (40 Btu/lb), fortrinnsvis 27 kal/g (50 Btu/lb). Væsken og gasskomponenten i strømmen blir fortrinnsvis tilsatt i en blanding under en reaktor-fordelerplate. Denne reaktorproduktiviteten er lik rom-tid-utbytte multiplisert med det fluidiserte sjiktets høyde.

I den foretrukne utførelsen av foreliggende oppfinnelse blir den væsken som innføres i reaktoren 10 fordampet for å oppnå de forøkede reaktorkjølekapasitet-nyttevirkningene i foreliggende polymerisasjonsprosess. Høye nivåer av væske i sjiktet kan fremme dannelsen av agglomerater som ikke kan brytes opp ved hjelp av mekaniske krefter som forefinnes i sjiktet, og dermed lede potensielt til defluidisering, sjiktkollaps og reaktorstopp. I tillegg kan tilstedeværelsen av væsker innvirke på lokale sjikt-temperaturer og påvirke prosessens evne til å produsere polymer som har ensartede egenskaper, fordi dette krever en vesentlig konstant temperatur gjennom hele sjiktet. Av disse grunner bør den mengde væske som innføres i det fluidiserte sjiktet under et gitt sett av betingelser ikke materielt overskride den mengde som vil fordampe i det nedre området av det fluidiserte sjiktet, hvor mekaniske krefter forbundet med inngangen av resirkuleringsstrømmen gjennom fordelerplaten er tilstrekkelige til å bryte opp agglomerater dannet ved væske-partikkelsamvirke.

Det har i forbindelse med foreliggende oppfinnelse blitt oppdaget at for gitt sammensetning og fysikalske egenskaper for produktpartiklene i det fluidiserte sjiktet og ellers gitte eller relaterte reaktor- og resirkuleringsbetingelser, ved definisjon av grensebetingelser relatert til sammensetningen av gassen som strømmer gjennom sjiktet, så kan det opprettholdes et vedvarende fluidisert sjikt ved høye avkjølingsnivåer.

Mens det ikke er ønskelig å bindes av noen teori, så skal det antydes at den observerte minsking i fluidisert bulkdensitet kan reflektere en ekspansjon av den tette partikkelfasen og endring i typen av bobling i det fluidiserte sjiktet.

Under henvisning til Figur 1, blir en katalysatoraktivator, dersom en slik er nødvendig avhengig av den benyttede katalysatoren, generelt tilsatt nedstrøms fra varmeveksleren 26. Katalysatoraktivatoren kan innføres fra en dispenser 32 i resirkuleringsstrømmen 16. Foreliggende forbedrede fremgangsmåte er imidlertid ikke begrenset til stedet for innføring av katalysatoraktivatoren eller noen andre nødvendige komponenter slik som katalysatorpromotorer.

Katalysatoren fra katalysatorreservoaret kan injiseres enten intermitterende eller kontinuerlig i reaksjonssonen 12 med det fluidiserte sjiktet ved en foretrukket hastighet ved et punkt 34 som er over gassfordelerplaten 18.1 den foretrukne utførelsen som er beskrevet i det ovenstående blir katalysatoren injisert ved et punkt der blanding med polymerpartikler i det fluidiserte sjiktet 12 best oppnås. På grunn av at noen katalysatorer er meget aktive, bør den foretrukne injeksjon i reaktoren 10 foretas over gassfordelerplaten 18, ikke under. Injeksjon av katalysator i området under gassfordelerplaten 18 kan resultere i polymerisasjon av produkt i dette område, hvilket etter hvert ville resultere i gjentetning av gassfordelerplaten 18. Videre, innføring av katalysatoren over gassfordelerplaten 18 hjelper den jevne fordelingen av katalysatoren gjennom hele det fluidiserte sjiktet 12 og hjelper derfor utelukkelse av dannelsen av "varme flekker" som resulterer fra høye lokale katalysatorkonsentrasjoner. Injisering foretas fortrinnsvis i den nedre delen av det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12 for oppnåelse av jevn fordeling og for å minimalisere katalysatormedrivning inn i resirkuleringsledningen der polymerisasjon kan lede til sluttelig gjentetning av resirkuleringsledningen og varmeveksleren.

Det kan anvendes en rekke forskjellige teknikker for katalysatoirnjeksjon i foreliggende forbedrede fremgangsmåte, for eksempel den teknikk som er beskrevet i US-patent 3.779.712. En inert gass slik som nitrogen eller en inert væske som lett flyktiggjøres under reaktorbetingelser blir fortrinnsvis benyttet for å bringe katalysatoren inn i reaksjonssonens 12 fluidiserte sjikt. Katalysatorinjeksjonshastigheten og monomer-konsentrasjonen i resirkuleringsstrømmen 16 bestemmer hastigheten på polymerproduksjonen i reaksjonssonens 12 fluidiserte sjikt. Det er mulig å regulere produksjonshastigheten av fremstilt polymer ved enkel justering av katalysatoirnjeksjons-hastighet.

I den foretrukne driftsmodus av reaktoren 10 som benytter foreliggende forbedrede fremgangsmåte blir høyden på reaksjonssonens 12 fluidiserte sjikt opprettholdt ved fjerning av en del av polymerproduktet ved en hastighet som er i overensstemmelse med dannelsen av polymerproduktet. Instrumentering for detektering av eventuelle temperatur- eller trykkendringer gjennom reaktoren 10 og resirkuleringsstrømmen 16 er nyttig for å overvåke endringer i tilstanden til det fluidiserte sjiktet i reaksjonssonen 12. Denne instrumenteringen sørger også for enten den manuelle eller automatiske justering av katalysatorinjeksjonshastigheten og/eller resirkuleringsstrømmens temperatur.

Ved drift av reaktoren 10 blir produktet fjernet fra reaktoren gjennom et utløpssystem 36. Utføringen av polymerprodukt etterfølges fortrinnsvis av separering av fluider fra polymerproduktet. Disse fluidene kan returneres til resirkuleringsstrømmen 16 som en gass ved punkt 38 og/eller som en kondensert væske ved punkt 40. Polymerproduktet føres til nedstrømsprosessering ved punkt 42. Utføringen av polymerprodukt er ikke begrenset til den metoden som er vist på Figur 1, som illustrerer nettopp en spesiell utføringsmetode. Andre utløpssystemer kan anvendes, for eksempel de som er beskrevet i US-patenter 4.543.399 og 4.588.790 til Jenkins, et al.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for økning av reaktorproduktiviteten av polymerproduksjon i en reaktor med fluidisert sjikt under anvendelse av en eksoterm polymerisasjonsreaksjon ved avkjøling av resirkulerings-strømmen til under dens duggpunkt og returnering av den resulterende resirkuleirngsstrøm til reaktoren. Resirkuleringsstrømmen som inneholder mer enn 15, fortrinnsvis mer enn 20 vekt-% væske kan resirkuleres til reaktoren for å opprettholde det fluidiserte sjiktet ved en ønsket temperatur.

I foreliggende fremgangsmåter kan kjølekapasiteten til resirkuleringsstrømmen eller det fluidiserende mediet økes signifikant ved både fordampning av de kondenserte væskene som er medrevet i resirkuleringsstrømmen og som et resultat av den større temperaturforskjellen mellom den innkommende resirkuleringsstrømmen og temperaturen til det fluidiserte sjiktet.

I en utførelse har polymerproduktet som fremstilles ved foreliggende fremgangsmåte en densitet i området fra 0,90 g/cm<3> til 0,939 g/cm<3>.

I den foretrukne utførelsen velges polymerene, homopolymerene eller kopolymerene som fremstilles fra en harpiks av filmkvalitet som har en MI-verdi fra 0,01 til 5,0, fortrinnsvis fra 0,5 til 5,0 og en densitet fra 0,900 til 0,930; eller en harpiks av støpekvalitet som har en MI-verdi fra 0,10 til 150,0, fortrinnsvis fra 4,0 til 150,0 og en densitet fra 0,920 til 0,939; eller en harpiks av høy densitet som har en MI-verdi fra 0,01 til 70,0, fortrinnsvis fra 2,0 til 70,0 og en densitet fra 0,940 til 0,970; hvor alle densitetenheter er i g/cm<3> og smelteindeksen er i g/10 min bestemt ifølge ASTM-1238 betingelse E.

Avhengig av målharpiksen kan forskjellige resirkuleringsbetingelser velges hvorved det oppnås reaktorproduktivitetsnivåer som tidligere ikke har kunnet forutses.

For det første kan det fremstilles for eksempel en harpiks av filmkvalitet hvor resirkuleringsstrømmen har et buten/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,60, fortrinnsvis fra 0,30 til 0,50 eller et 4-metylpenten-l/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,50, fortrinnsvis fra 0,08 til 0,33 eller et heksen/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,30, fortrinnsvis fra 0,05 til 0,20; eller et okten-l/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,10, fortrinnsvis fra 0,02 til 0,07; et hydrogen/etylen-molforhold fra 0,00 til 0,4, fortrinnsvis fra 0,1 til 0,3; og et isopentannivå fra 3 til 20 mol-% eller et isoheksannivå fra 1,5 til 10 mol-% og hvor kjølekapasiteten til resirkuleringsstrømmen er minst 22 kal/g (40 Btu/lb), fortrinnsvis minst 27,5 kal/g (50 Btu/lb) eller den kondenserte vektprosentandelen er minst 15, fortrinnsvis over 20.

For det annet kan fremgangsmåten anvendes for oppnåelse av en harpiks av støpekvalitet hvor resirkuleringsstrømmen har et buten-l/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,60, fortrinnsvis fra 0,10 til 0,50 eller et 4-metylpenten-l/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,50, fortrinnsvis fra 0,08 til 0,20 eller et heksen/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,30, fortrinnsvis fra 0,05 til 0,12 eller et okten-l/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,10, fortrinnsvis fra 0,02 til 0,04; et hydrogen/etylen-molforhold fra 0,00 til 1,6, fortrinnsvis fra 0,3 til 1,4; og et isopentannivå fra 3 til 30 mol-% eller et isoheksannivå fra 1,5 til 15 mol-% og hvor kjølekapasiteten til resirkuleringsstrømmen er minst 22 kal/g (40 Btu/lb), fortrinnsvis minst 27,5 kal/g (50 Btu/lb) eller den kondenserte vektprosentandelen er minst 15, fortrinnsvis over 20.

Videre kan det fremstilles harpikskvaliteter av høy densitet ved en fremgangsmåte hvor resirkuleringsstrømmen har et buten-etylen-molforhold fra 0,001 til 0,30, fortrinnsvis fra 0,001 til 0,15 eller et 4-metylpenten-l/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,25, fortrinnsvis fra 0,001 til 0,12 eller et heksen/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,15, fortrinnsvis fra 0,001 til 0,07 eller et okten-l/etylen-molforhold fra 0,001 til 0,05, fortrinnsvis fra 0,001 til 0,02; et hydrogen/etylen-molforhold fra 0,00 til 1,5, fortrinnsvis fra 0,3 til 1,0; og et isopentannivå fra 10 til 40 mol-% eller et isoheksannivå fra 5 til 20 mol-% og hvor resirkuleringsstrømmens kjølekapasitet er minst 33 kal/g (60 Btu/lb), fortrinnsvis større enn 40 kal/g (73 Btu/lb), og mest foretrukket større enn minst 42 kal/g (75 Btu/lb) eller den kondenserte vektprosentandelen er minst 12, fortrinnsvis over 20.

EKSEMPLER

For å gi en bedre forståelse av foreliggende oppfinnelse innbefattende representative fordeler og begrensninger for denne, gis følgende eksempler i forbindelse med aktuelle forsøk utført ved utførelse av oppfinnelsen.

EKSEMPEL 1

En fluidisert gassfasereaktor ble operert slik at den fremstilte en kopolymer inneholdende etylen og buten. Den benyttede katalysatoren er et kompleks av tetrahydrofuran, magnesiumklorid og titanklorid redusert med dietylaluminiumklorid (dietylalurmmumklorid-til-tetrahydrofuran-molarforhold på 0,50) og tri-n-heksylaluminium (tri-n-heksylaluminium-til-tetrahydrofuran-molarforhold på 0,30) impregnert på trietylaluminiumbehandlet silisiumdioksid. Aktivatoren er trietylaluminium

(TEAL).

Dataene i Tabell 1 og illustrert på Figur 2 viser reaktorparametrene etter hvert som isopentannivået gradvis forøkes for oppnåelse av den ekstra kjøling som er nødvendig for oppnåelse av høyere reaktorproduktivitet. Dette eksemplet viser at overdrevne mengder av isopentan leder til endringer i det fluidiserte sjiktet og sluttelig til dets sammenbrudd i dannelsen av varme flekker og agglomerater som nødvendiggjør reaktorstopp. Etter hvert som konsentrasjonen av isopentan øker, avtar den fluidiserte bulkdensiteten, hvilket tyder på en endring i sjiktfluidiseringen hvilket også resulterte i en økning i sjikthøyde. Katalysatorhastigheten ble minsket for å redusere sjiktnivået. I tillegg ble isopentankonsentrasjonen redusert i et forsøk på å reversere endringen i det fluidiserte sjiktet. Selv om sjikthøyden returnerte til det normale, var sammenbruddet, som var ledsaget av varme flekker og agglomereringer i sjiktet, irreversibelt og reaktoren ble avstengt.

Videre, fra dataene i Tabell 1, fremgår det at reaktordriften var stabil så lenge som bulkdensitetfunksjons (Z)-verdien forble ved et nivå over den beregnede grensen (basert på verdier for X- og Y-funksjonene og tabeller A og B). Da bulkdensitetfunksjons (Z)-verdien gikk under den beregnede grenseverdien, ble reaktordrift ustabil og måtte avstenges. Videre, i et annet forsøk viser Tabell 2 og Figur 3 at etter hvert som konsentrasjonen av isopentan gradvis ble øket avtok den fluidiserte bulkdensiteten som forventet fra Tabell 1. Denne gangen øket imidlertid den fluidiserte bulkdensiteten gradvis som et resultat av nedsettelse av isopentankonsentrasjonen. I dette tilfelle var således fluidiseringsendringen i sjiktet gjenvinnbar og reversibel.

Dataene i Tabell 2 viser at ved opprettholdelse av bulkdensitetfunksjons (Z)-verdien lik eller større enn den beregnede grenseverdi (bestemt fra verdiene for X- og Y-funksjon og tabeller A og B) så forble endringen i sjiktfluidisering stabil. Bulkdensitetfunksjonen vist i Tabeller 1 og 2 illustrerer klart et punkt ved hvilket endringer i sjiktfluidisering ikke er reversible på grunn av den overdrevne bruk av et kondenserbart fluid. Dette punktet er definert til å være der bulkdensitetfunksjonen (Z) blir mindre enn den beregnede bulkdensitetfunksjonsgrenseverdi.

EKSEMPEL 2

Følgende eksempler ble utført på vesentlig samme måte som Eksempel 1 ved anvendelse av samme type katalysator og aktivator for fremstilling av homopolymerer og etylen/buten-kopolymerer av forskjellige densitet- og smelteindeksområder. Disse forsøkene viser fordelene ved oppnåelse av høyere reaktorproduktivitet ved nivåer av kondensert væske som overskrider 20 vekt-% under opprettholdelse av bulkdensitetfunksjonen (Z) over de beregnede grenseverdier for bulkdensitetfunksjonen som definert ovenfor.

På grunn av nedstrømhåndteringsprosessene, for eksempel produktutløpssystemer, ekstrudere og lignende, måtte visse reaktorbetingelser manipuleres for ikke å overskride den totale anleggskapasiteten. Derfor kan alle fordelene ved foreliggende oppfinnelse ikke fullt ut fremkomme fra eksemplene vist i Tabell 3.

For eksempel, i forsøk 1 i Tabell 3, ble overflategasshastigheten holdt lav ved omkring 0,52 m/sek (1,69 ft/sek) og derfor er det reflekterte rom-tid-utbytte mye mindre enn tilfellet ellers ville vært. Dersom hastigheten ble holdt ved omkring 0,74 m/sek (2,4 ft/sek) ville det kunne oppnås et rom-tid-utbytte på over 244,8 kg//time-m<3> (15,3 lb/time-ft<3>). Forsøk 2 og 3 i Tabell 3 viser effekten av en reaktordrift ved en høy overflategasshastighet og en kondensert vektandel godt over 20%. De oppnådde rom-tid-utbyttene var omkring 228,8 og 208 kg/time-m<3> (14,3 og 13,0 lb/time-ft<3>) hvilket viser en signifikant økning i produksjonshastighet. Slike høye STY- eller produksjonshastigheter verken læres eller foreslås av Jenkins, et al. I likhet med forsøk 1 viser forsøk 4 i Tabell 3 en overflategasshastighet på 0,53 m/sek (1,74 ft/sek) ved 21,8 vekt-% kondensert væske. Dersom hastigheten i forsøk 4 økes til 0,92 m/sek (3,0 ft/sek) ville den oppnåelige STY-verdien øke fra 123,2 til 212,8 kg/time-m<3> (7,7 til 13,3 lb/time-ft<3>). Dersom hastigheten i forsøk 5 økes til 0,92 m/sek (3,0 ft/sek) ville det oppnåelige rom-tid-utbyttet øke fra 156,8 til 272 kg/time-m<3> (9,8 til 17,0 lb/time-ft<3>). For alle forsøk 1-5 ble den fluidiserte bulkdensitetfunksjonen (Z) opprettholdt over grenseverdien for bulkdensitetfunksjonen som definert ovenfor.

EKSEMPEL 3

Dataene vist for tilfellene i Eksempel 3, Tabell 4, ble oppnådd ved ekstrapolering av informasjon fra aktuelle operasjoner ved anvendelse av termodynamiske ligninger som er velkjent innen teknikken som angår prosjektmålbetingelser. Disse data i Tabell 4 illustrerer fordelene ved foreliggende oppfinnelse dersom begrensninger med hjelpereaktorutstyr fjernes. I forsøk 1 øker overflategasshastigheten fra 0,52 m/sek til 0,74 m/sek (1,69 ft/sek til 2,40 ft/sek) hvilket resulterer i en høyere STY på 244,8 kg/time-m<3> (15,3 lb/time-ft<3>) sammenlignet med det innledende 172,8 kg/time-m<3> (10,8 lb/time-ft<3>). I et videre trinn blir resirkuleringsinnløpsstrømmen avkjølt til 40,6°C fra 46,2°C. Denne avkjølingen øker det kondenserte resirkuleringsnivået til 34,4 vekt-% og gir ytterligere forbedring i STY til 289,6 kg/time-m<3> (18,1 lb/time-ft3). I det siste trinnet blir gassammensetningen endret ved økning av konsentrasjonen av den kondenserbare inerte, isopentanen, og derved forbedres avkjølingsevnen. På denne måten øker det kondenserte resirkuleirngsnivået ytterligere til 44,2 vekt-% og STY-verdien når 372,8 kg/time-m<3> (23,3 lb/time-ft<3>). Totalt blir de inkrementelle trinnene en 116% økning i produksjonskapasitet fra reaktor systemet.

I forsøk 2 avkjøles resirkuleringsinnløpstemperaturen til 37,8°C fra 42,1°C. Denne avkjøling øker det kondenserte resirkuleirngsnivået fra 25,4 vekt-% til 27,1 vekt-%» og gir en økning i STY fra 228,8 til 249,6 kg/time-m<3> (14,3 til 15,6 lb/time-ft<3>). I et videre trinn økes konsentrasjonen av C6-hydrokarboner fra 7 mol-% til 10 mol-%. Denne forbedringen i avkjølingsevne gir anledning til en økning i STY til 284,8 kg/time-m<3 >(17,8 lb/time-ft<3>). Som et sluttelig trinn for å vise verdien av denne forbedring, blir igjen resirkuleringsinnløpstemperaturen nedsatt til 29,4°C. Denne ytterligere avkjølingen gir en STY-verdi på 316,8 kg/time-m<3> (19,8 lb/time-ft<3>) idet resirkuleringsstrømmens kondenserte nivå når 38,6 vekt-%. Totalt gir de inkrementelle trinnene en 39% økning i produksjonskapasitet fra reaktorsystemet.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for polymerisasjon av alfa-olefin(er) i en gassfasereaktor med et fluidisert sjikt og et fluidiserende medium innbefattende en gassfase for fremstilling av et polymert produkt, hvor det fluidiserende mediet innbefatter kondenserbare fluider og mettede og umettede hydrokarboner og tjener til å regulere reaktorens avkjølings-kapasitet, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter anvendelse i det fluidiserende mediet av et nivå av væske som kommer inn i reaktoren som er mellom 18 og 50 vekt-% basert på det fluidiserende mediets totalvekt og opprettholdelse av bulkdensitetsfunksjonen (Z) ved en verdi lik eller større enn den beregnede grensen for bulkdensitetsfunksjonen i tabell A heri, hvor X og Y i tabell A beregnes ifølge ligningene: hvor pbf er den fluidiserte bulkdensiteten, pbs er den sedimenterte bulkdensiteten, pg er gassdensiteten, og ps er faststoff (harpiks)-densiteten og hvor dp er vektmidlere partikkeldiameter, g er tyngdeakselerasjonen (9,805 m/sek<2>), Uq er gassoverflatehastigheten, og u er gassviskositeten.

2. Kontinuerlig fremgangsmåte for å øke reaktorproduktivitet i en gassfasepolymerisasjonsreaktor som har et fluidiserende medium og et fluidisert sjikt, hvor fremgangsmåten innbefatter føring av en gassformig strøm innbefattende monomer gjennom en reaksjonssone i nærvær av en katalysator for fremstilling av et polymert produkt, fjerning av det polymere produktet, fjerning av det fluidiserende mediet innbefattende ureagert monomer fra reaksjonssonen, blanding av det fluidiserende mediet med hydrokarbon og polymeriserbar monomer(er) for dannelse av en væske- og en gassfase, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter anvendelse i det fluidiserende mediet av et nivå av væske som kommer inn i reaktoren som er mellom 18 og 50 vekt-% basert på det fluidiserende mediets totalvekt, og resirkulering av det fluidiserende mediet til reaktoren, og ved at fremgangsmåten innbefatter: a) innføring av nevnte hydrokarbon i det fluidiserende mediet for å tillate en økning i avkjølingskapasiteten til det fluidiserende mediet over minst 22 kal/g (40 Btu/lb); b) forøkelse av hastigheten for fjerning av polymerprodukt til over minst 2441 kg/time-m<2> (500 lb/time-ft<2>); c) opprettholdelse av en bulkdensitetfunksjons (Z)-verdi hvor pbf er den fluidiserte bulkdensiteten, pbs er den sedimenterte bulkdensiteten, pg er gassdensiteten, og ps er faststoff (harpiks)-densiteten og hvor dp er vektmidlere partikkeldiameter, g er tyngdeakselerasjonen (9,805 m/sek<2>), Uo er gassoverflatehastigheten, og u er gassviskositeten.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at nivået av væske er i området fra 20 til 40 vekt-% basert på totalvekten av det fluidiserende mediet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at nivået av væske er større enn 20 vekt-% væske basert på totalvekten av det fluidiserende mediet.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav 2 til 4, karakterisert ved at polymerprodukt fjernes ved en hastighet som er høyere enn 2441 kg/time-m<2> (500 lb/time-ft<2>).

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den beregnede grensen er i området fra 0,2 til 0,7.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at bulkdensitetfunksjonen (Z) er større enn 2 %, over den beregnede grensen for bulkdensitetfunksjonen.

8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det fluidiserende mediet innbefatter: i) buten-1 og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,60 eller 4-metylpenten-l og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,50 eller heksen- og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,30 eller okten-1 og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,10; ii) et kondenserbart fluid innbefattende fra 1,5 til 20 mol-% av det fluidiserende mediet, eller i) buten-1 og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,60 eller 4-metylpenten-l og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,50 eller heksen-1 og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,30 eller okten-1 og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,10; ii) et kondenserbart fluid innbefattende fra 1,5 til 30 mol-% av det fluidiserende mediet, eller i) buten-1 og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,30 eller 4-metylpenten-l og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,25 eller heksen-1 og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,15 eller okten-1 og etylen ved et molarforhold fra 0,001 til 0,05; ii) et kondenserbart fluid innbefattende fra 5 til 40 mol-% av det fluidiserende mediet.

9. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at gassfasen kommer inn i reaktoren separat, og adskilt fra væskefasen og/eller at væskefasen kommer inn i reaktoren under fordelerplaten.

10. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav 2 til 9, karakterisert ved at forholdet for den fluidiserte bulkdensiteten til den sedimenterte bulkdensiteten er mindre enn 0,59.

11. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at bulkdensitetfunksjonen (Z) er større enn eller lik (0,59-pg/pbs)/(-pg/ps) hvor pbf er den fluidiserte bulkdensitete, pbs er den sedimenterte bulkdensiteten, pg er gassdensiteten, og ps er faststoff (harpiks)-densiteten.