Pierwszenstwo: 28.IX.1961 Wlochy Opublikowano: 25.Y.1965 Twórca wynalazku: Giovanni di Drusco Wlasciciel patentu: Montecatini, Societa Generale per 1'Industria Mine- raria e Chimica, Mediolan (Wiochy) Urzadzenie do wytwarzania warstwy fluidalnej Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wy¬ twarzania warstwy fluidalnej, zapewniajace jed¬ nakowy rozdzial temperatury i stezenia, jak tez zapobiegajace zatykaniu sie otworów rozdzielacza.W dolnej czesci znanych aparatów fluidalnych znajduje sie perforowana plyta, która zapewnia równomierny rozklad predkosci przeplywu gazu i cisnienia w warstwie fluidalnej.W znanych rozwiazaniach wystepuje niedogod¬ nosc polegajaca na tym, ze czastki niektórych cial stalych zlepiaja sie i przylepiaja sie do scian apa¬ ratu, co powoduje niejednorodnosc warstwy flui¬ dalnej i zatykanie sie otworów w .plycie rozdziel¬ czej, a zatem nierównomiernosc pracy reaktora.Niedogodnosci te zwiekszaja sie jeszcze, gdy ga¬ zy zawieraja substancje, które przez reakcje tworza ciala stale. Jezeli tego rodzaju zjawisko za¬ chodzi przy przechodzeniu gazów przez perforo¬ wana plyte, otwory jej zatykaja sie w krótkim czasie.Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wy¬ twarzania warstwy fluidalnej usuwajace te niedo¬ godnosci.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z dol¬ nej czesci nieruchomej, o która uderza czynnik fluidyzujacy oraz z czesci ruchomej, ponad która ustala sie warstwa fluidalna, przy czym kazda z tych czesci jest podzielona na pewna liczbe wspól- srodlkowych, elementów w postaci tarcz lub plyt, umieszczonych w róznych poziomych lub prawie 15 20 poziomych plaszczyznach, a przestrzen pomiedzy kazdym ruchomym i kazdym nieruchomym elemen¬ tem tworzy szczeline przeznaczona do przeplywu czynnika fluidyzujacego, przy czym przewody dla tego czynnika fluidyzujacego sa zawsze wolne od jakiegokolwiek osadu stalego, a to wskutek wzgled¬ nego ruchu czesci nieruchomej i czesci ruchomej.Korzystne jest zastosowanie ruchomych tarcz lub plyt, których srednica zwieksza sie w kierunku ku górze i zaopatrzonych w pianowe obrzeze na wew¬ netrznej stronie pierscieniowej strefy plaskiej, do której przymocowany jest pret laczacy te tarcze lub plyty z obracana za pomoca walu napedzajace¬ go czescia urzadzenia. Nieruchome tarcze zaopa¬ trzone sa w dwa pionowe obrzeza i isa umieszczone na czesci urzadzenia o ksztalcie schodkowym.Urzadzenie wedlug wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 jest schematycznym pio¬ nowym przekrojem kompletnego reaktora, zaopa¬ trzonego w urzadzenie, fig. 2 przedstawia samo urzadzenie wedlug wynalazku, fig 3— powiekszo¬ ny pionowy przekrój, oraz fig. 4 —¦¦ rzut z góry elementu ruchomej tarczy i odpowiadajacych mu elementów nieruchomych.Na fig. 1 litera R oznaczono reaktor zaopatrzony w urzadzenie do wytwarzania warstwy fluidalnej wedlug wynalazku, przy czym urzadzenie to za¬ sadniczo sklada isie z czesci ruchomej A, wprawia¬ nej w ruch za pomoca walu napedzajacego M, oraz z czesci nieruchomej B, podtrzymywanej przez 4924749247 30 wspornik S, wbudowany w dolna czesc reaktora R.Reaktor jest ponadto zaopatrzony w przewód lub króciec C, przeznaczony do wprowadzania gazu fluidyzujacego GF, przewód lub króciec E, prze¬ znaczony do wprowadzania katalizatora CP (za- 5 równo wstepnie przygotowanego jak i nieprzygoto¬ wanego), w króciec F, przeznaczony do odprowa¬ dzania gazów fluidyzujacych, w króciec G, prze¬ znaczony do odprowadzania fluidalnego ciala sta¬ lego SF, i wreszcie w zgarniacz I, uruchomiany za 10 pomoca walu napedzajacego H, w celu korzystania z niego w t*r*j^adku, gdy lepkie ziarna ciala sta¬ lego przylepia sie 4fr*£cianek reaktora.Urzadzenie wed£ii /wynalazku do wytwarzania warstwy fluidalnej jest przedstawione w wiekszej 15 skali na fig. 2. Ruchoma czesc A, która jest wpra¬ wiana w ruch z© pomoca walu napedzajacego M, obraca szereg Aichomych tarcz DFX, DR2, DR3 ....DRm, DR,.!, D*n.Kazda ruchoma tarcza DRi, DR2 itd. jest pola- 20 czona z czescia A za pomoca ipretów Si, S2, S3 ...Ruchome tarcze DFX, DR2 ... DRn sa wspólsrodko- we, zawieraja czesc pierscieniowa o prawie jedna¬ kowej szerokosci i sa umieszczone w plaszczyznach 2g poziomych lezacych na róznych poziomach.Kazdej ruchomej tarczy DRm odpowiada nieru¬ choma tarcza DFm umieszczona na czesci B, pod¬ trzymujacej cala nieruchoma czesc urzadzenia we¬ dlug wynalazku.Pomiedzy ruchomymi tarczami DRi, DR2, ... DFu i odpowiadajacymi im nieruchomymi tarczami DFX, DF2 ... DFn tworza sie szczeliny, przez które prze¬ chodza fluidyzujace gazy lub pary doplywajace z dolnego króccaC. 35 Wskutek obrotu ruchomych tarcz DRn osad cial stalych, utworzony z substancji zawartych w flui- dyzujacych gazach zostaje poruszany, co zapewnia wieksza czystosc przewodów wlotowych gazów w czasie dzialania reaktora.Na fig. 3 przedstawiono w powiekszeniu przekrój pionowy ruchomej tarczy DRm i odpowiadajacych jej nieruchomej tarczy dolnej DFm_i i tarczy gór¬ nej DFm, a na fig. 4 ich rzut z góry.Jak uwidoczniono na rysunku, ruchome tarcze 45 DRm posiadaja pierscieniowa czesc Z oraz obrze¬ ze 1, natomiast kazda nieruchoma tarcza zawiera dwa obrzeza fig oraz pierscieniowa czesc k.Na fig. 4 sa pokazane promienie ruchomej tarczy DRm oraz promienie nieruchomej tarczy DFm 50 Bardzo waznym parametrem sa wysokosci cibrze- zy 1, f i g ruchomych tarcz DRm i nieruchomych tarcz DFm..! i DFm; wysokosci te moga byc jedna¬ kowe lub rózne dla dwóch róznych rodzajów tarcz, 55 ale powinny one byc dobierane z wyjatkowa sta¬ rannoscia w zaleznosci od mechanicznych wlasci¬ wosci, a w szczególnosci od granulacji fluidyzowa- hego ciala stalego, od predkosci przeplywu gazu, od kata zsypu ciala stalego oraz od sklonnosci do za_ 60 nieczyszczenia sie fluidyzujacego gazu.Równiez promienie nieruchomych tarcz oraz pro¬ mienie ruchomych tarcz zaleza od rodzaju reakcji, od stosowanego ciala stalego, itd. Wazna rzecza jest równiez, aby te promienie byly dobierane nie tylko 65 40 w zaleznosci od wlasciwosci fluidalnego ciala sta¬ lego, ale równiez od wysokosci obrzezy 1, f i g.Stwierdzono, ze szczególne korzystne jest przyje¬ cie tych samych wysokosci obrzezy 1, f i g dla tarcz DFm, DRm i DFn_i — oraz przyjecie równiez jedna¬ kowych róznic (uii — m2) i (m3 — m4), tak, ze jezeli wysokosc obrzezy = const. to wówczas wystepuje zaleznosc: mi — m2 = 1TI3 — m4 Stwierdzono takze, ze najkorzystniej jest, gdy wysokosc obrzezy przekracza 20 mm i w takim przypadku mi — m2 = m3 — m4 moze byc ustalone w granicach od 0,5 do 3,5 mm.Predkosc przeplywu gazów w górnych szczeli¬ nach moze byc równiez uwazana za czynnik kry¬ tyczny. W przypadku polimeryzacji olefinowej stwierdzono, ze szczególne korzysci zostaly osiag¬ niete przy predkosci przeplywu zawartej w grani¬ cach od 4 do 5 m/sek.Wynalazek opisano w podanych nizej przykla¬ dach, które dotycza poszczególnych rodzajów po¬ limeryzacji, ale nie ograniczaja zakresu wynalazku.Urzadzenie moze byc równiez zastosowane do in¬ nego rodzaju reakcji przebiegajacych pomiedzy ga¬ zem i cialem stalym.Szczególnie dobre wyniki uzyskano przez zasto¬ sowanie rozpatrywanego urzadzenia przy utlenia¬ niu naftalenu na bezwodnik ftalowy w obecnosci Vz05 jako katalizatora oraz przy katalicznym kra¬ kowaniu frakcji ro'py naftowej w obecnosci kata¬ lizatorów krzemowo-glinowych.Przyklad I. Polimeryzacja propylenu.Zastosowano reaktor o nastepujacych wymia¬ rach: srednica plyty rozdzielczej 510 mm kat stozka 21° wysokosc od podstawy plyty rozdziel¬ czej do polaczenia czesci stozkowej z pokrywa 1300 mm objetosc warstwy fluidalnej 350 1 wysokosc warstwy fluidainej 900 mm pojemnosc reaktora 800 1 srednica podstawy reaktora 500 mm ruchometarcze 5 szt. nieruchometarcze 10 szt. wysokosc obrzezy 30 mm n?i—m2 = m3—m4 1,5 mm promien górnej tarczy nieruchomej 100 mm promien dolnej tarczy nieruchomej 400 mm Polimeryzacja odbywala sie w nastepujacych warunkach: predkosc obracania sie plyty rozdzielczej 15 obr/min predkosc obracania sie noza zeskrobujacego 10 obr/min temperatura gazu fluidyzujace¬ go, mierzona na wlocie (kró¬ ciecC) 72°C temperatura reaktora 82°C cisnienie robocze 4,5 ata natezenie przeplywu recyrku- lujacych gazów (propylenu) 400 Nm3/godz49247 6 10,000 90% 96% 200,000 50% TiCl3 dostarczany w ilosci 0,010 kg/godz.AlEt3 dostarczony w ilosci 0,038 kg/godz.Skladniki katalityczne w postaci uprzednio przy¬ gotowanego katalizatora byly dostarczane przez króciec E.Uzyskano 20 g/godz. polipropylenu na litr co od¬ powiada wydajnosci 160 g/g katalizatora.Uzyskany polimer mial nastepujace wlasciwosci: wytrzymalosc na zginanie (ASTM D 747/58) pozostalosc po ekstrakcji heptanem pozostalosc po ekstrakcji eterem sredni ciezar czasteczkowy krystalicznosc mierzona za pomoca promieni X Po 2000 godzin ciaglej i regularnej pracy otwo¬ rzono reaktor dla zbadania stanu jego czesci wew¬ netrznej i plyty rozdzielczej. Jak przewidywano nie znaleziono zanieczyszczen, poniewaz podczas biegu reaktora stwierdzono, ze spadek cisnienia na koncach plyty rozdzielczej zawsze utrzymywal sie na jednakowym poziomie.Przyklad II. Polimeryzacja etylenu.Za pomoca urzadzenia opisanego w poprzednim przykladzie przeprowadzono proces w nastepuja¬ cych warunkach: predkosc obracania sie plyty rozdzielczej predkosc obracania sie skro- baka temperatura fluidyzujacego ga¬ zu wchodzacego do reaktora temperatura w reaktorze cisnienie robocze natezenie przeplywu recyrfcu- lujacyeh gazów (etylenu) za¬ wierajacego 15% wodoru TiCl3 dostarczany w ilosci AlEt2Cl dostarczany w ilosci W tym przypadku skladniki katalizatora dostar¬ czano oddzielnie, a mianowicie TiCl3 przez kró¬ ciec C, natomiast organiczny zwiazek glinu dostar¬ czano w stanie pary razem z olefina stanowiaca czynnik fluidyzujacy. Wodór zastosowano do regu¬ lowania ciezaru czasteczkowego.Uzyskano 20 g/l godz. na litr polietylenu, co od¬ powiada wydajnosci 100 g polimeru na 1 G kata¬ lizatora.Uzyskany polimer wykazywal nastepujace wlas¬ ciwosci: 15 obr/min 10 bbr/min 72°C 90*C 3 ata 600 Nms/godz. 0,03 kg/godz. 0,04 kg/godz. 15 25 30 35 40 45 ciezar czasteczkowy 80 000 wytrzymalosc na zginanie 11 000 kG/cm2 krystalicznosc mierzona za pomoca promieniX 84% Równiez w tym przypadku bieg reaktora (prze¬ dluzony bez zadnych trudnosci do ponad 1000 go¬ dzin) byl regularny, a sam reaktor jak stwierdzono byl wolny od zanieczyszczen.W wynalazku moga byc czynione zmiany przez fachowców tej dziedziny, bez wykraczania jednak¬ ze poza jego zakres, przy czym wynalazek nie ogranicza sie do przytoczonych tu przykladów i ry¬ sunków, które zostaly podane tylko w celu lep¬ szego zrozumienia istoty wynalazku. PL