SK3593A3 - Method and apparatus for stopping reaction in a gas phase polymerization reactor system - Google Patents

Description

Z doterajšieho stavu techniky je všeobecne známe, že výroba alfa-olefínových homopolymérov alebo kopolymérov polymerizáciou, ako sú napríklad polymerizácie pri ktorých, sa pripravujú kopolyméry etylénu. sa v súčasnej dobe vykonávajú v značnom rozsahu v reaktoroch s fluidným lôžkom. V tomto smere je možné uviest patent Spojených štátov amerických č. 4 302 566 (autori Karol a kol.. ), v ktorom je popisovaný typický reaktor na vykonávanie reakcií vo fluidnom lôžku, ktorý je určený pre výrobu etylénových kopolymérov- V tomto patente sa uvádza, že pre tento postup je zásadne dôležité. aby prebiehal vo fluidnom lôžku uvedeného reaktora za takých podmienok, kedy teplota v tomto fluidnom lôžku je pod teplotou. pri ktorej dochádza k spečeniu polymérnych častíc (viď- stĺpec 12. riadky 39 - 53 tohoto patentu Karola a kol- č- 4 302 566).

Pri normálnej prevádzke tohoto reaktora sa teplota vo fluidnom lôžku hlavne reguluje odvádzaním recyklového plynu z tohoto reaktora pomocou cirkulačnej jednotky, ako je napríklad kompresor a vedením tohoto plynu tepelným výmenníkom, v ktorom sa tento recyklovaný plyn ochladí a odoberie sa mu reakčné teplo a potom sa tento recyklovaný plyn zavedie spät do fluidného lôžka reaktora (viď. stĺpec 11. riadky 35 - 53 vyššie uvedeného patentu).

Ak však dôjde k poruche tejto cirkulačnej jednotky, ktorá je napojená na fluidný systém. napríklad v dôsledku prerušenia dodávky elektrického prúdu alebo v dôsledku mechanickej poruchy, potom sa chladiace prostriedky pre regulovanie teploty v tomto fluidnom lôžku stanú nefunkčnými. Vzhľadom na to, že olefinické reakčné zložky za tejto situácie sú vždy v kontakte s aktívnym katalyzátorom, spôsobí teplo uvoľnené exotermickou reakciou zvýšenie teploty vo fluidnom lôžku v tejto dobehovej fáze až na teplotu, kedy dochádza k spečeniu polymérnych častíc.

Ak by sa za tejto havarijnej situácie nechala uvedená polymerizačná reakcia voľne prebiehať, ďalej, potom by bohužiaľ mohlo dôjsť v ďalšej fáze procesu k vážnym prevádzkovým problémom. Pri vykonávaní polymerizačných reakcií v plynnej fáze reakčného systému s fluidným množstva f 1 uidizačného plynu reakcii za následok stavenie lôžkom má pokles prietokového pri kontinuálne prebiehajúcej polymérneho prášku a tvorbu spečených kusov polyméru. Najhorší prípad by mohol nastať pri úplnej poruche všetkých zdrojov, to znamená pri prerušení dodávky elektrického prúdu, chladiacej vody, zastavení ventilácie zariadenia, poruche dodávky pary atď.

Pre tieto situácie sa metódy podľa doterajšieho stavu techniky, používané v prípade potreby na zakončovanie polymerizačných procesov prebiehajúcich vo fluidnom lôžku reaktora v čo možno najkratšom časovom intervale, rozdeľujú na niekoľko skupín. Do jednej z týchto skupín patrí napríklad postup podľa Stevensa a kol., ktorý je popisovaný v patente Spojených štátov amerických č. 4 326 048, podľa ktorého sa rieši problém so zakončovaním olefinickej polymérizačnej reakcie prebiehajúcej v plynnej fáze nástrekom oxidu uhlíka do reakcie. Toto nastrekovanie oxidu uhlíka je možné uskutočniť za polymérizačným reaktorom. to znamená do potrubia s recyklovaným plynom (viď. stĺpec 4, riadky 29 - 33 uvedeného patentu Stevensa a kol., č. 4 326 048).

Podľa iného postupu, popisovaného v patente Spojených štátov amerických č. 4 306 404. ktorého autorom je Charsley, sa navrhuje ako prostriedok na prinajmenšom zmenšenie rýchlosti polymerizácie zavádzanie oxidu uhličitého do plynnej fázy systému. v ktorom prebieha polymerizácia olefínu. V tejto súvislosti je možné uviesť, že oxid uhličitý je možné v prípade, kedy polymerácia nereaguje na zásahy vykonávané inými regulačnými prostriedkami, napríklad nastrekovať do pynnej fázy manuálnym spôsobom. Ďalším prostriedkom na regulovanie priebehu polymerizácie je odventilovanie reaktora čo možno najrýchlejším spôsobom, čím je možné takisto kontrolovať dobehovú fázu tejto polymerizačnej reakcie. V tejto súvislosti je treba uviesť, že systém s fluidným lôžkom, popisovaný vo vyššie uvedenom patente Spojených štátoch amerických č. 4 302 566. ktorého autorom je Karol a kol.. je špeciálne vybavený ventilačným systémom používaným na odstavenie reaktora z prevádzky. Tieto ventilačné systémy podľa doterajšieho stavu techniky sú však relatívne veľké a ich použitie predstavuje d'a1š i e problémy.

Z vyššie uvedeného vyplýva. že z hľadiska ekonomického a z hľadiska ochrany životného prostredia nie sú tieto kontrolné prostriedky podľa doterajšieho stavu techniky celkom vyhovujúce. Takisto je možné konštatovať, že v tomto obore vyvstáva potreba vyvinúť postup utlmenia reakcie takým spôsobom. ktorý by nevyžadoval veľký ventilačný systém.

Podstata vynálezu

Pri vykonávaní polymerizačných reakcií v plynnej fáze v reaktorovom systéme s fluidným lôžkom sa pokles prietokového množstva f 1 uidizačného plynu pri kontinuálne vykonávanej reakcii prejaví v roztavení polymérneho prášku, čím vzniknú stavené kusy polymérneho produktu. Najhorší prípad by mohol nastať pri úplnom havarijnom stave všetkých zdrojov, to znamená pri prerušení dodávky elektrického prúdu, chladiacej vody. zastavení ventilácie zariadenia, prerušení dodávky pary atď. Ako už bolo uvedené vyššie, bolo podľa doterajšieho stavu techniky navrhnuté použiť '•utlmenie reakcie vo fluidnom lôžku reaktora vstrekovanie na jedov, ako napr. oxidu uhoľnatého a rýchle odtlakovanie systému a odvedenie plynov do likvidačného systému alebo do atmosféry. V tomto obore nastáva potreba vyvinutia nového systému, pri ktorom by nebolo nutné používat rýchle zastavenie prevádzky, reaktora.

Uvedený vynález sa týka spôsobu zastavenia alebo utlmenia polymerizačnej reakcie vo fluidnom pomocných prostriedkov umožňujúcich cirkulátora pre recyklovanie plynu pri a recirkulovaní katalytického jedu po v tomto fluidnom lôžku. Pri vykonávaní postupu podľa vynálezu sa vo výhodnom uskutočnení používajú pomocné prostriedky poháňané napríklad expander lôžku prostredníctvom neprerušenú prevádzku poruche zdroja energie dostatočne dlhú dobu plynom. ako recyklovanie spojený plynu. pričom na pohon s cirkulátorom pre expartdera v prípade prerušenia dodávky elektrického prúdu z reaktora ako taký alebo plynný z nástrekového systému reaktora.

sa používa buďto plyn monomér privádzaný

Vo všeobecnom uskutočnení sa uvedený vynález týka spôsobu zakončenia reakcie polymerizácie olefínu vykonávanej v prítomnosti katalyzátora na báze prechodného kovu v plynnej fáze reaktora za havarijného stavu. pričom do tohotó reaktora sa privádza nastrekovaný prúd monoméru a z uvedeného reaktora sa odvádza recyklovaný plyn obsahujúci monomér. komonomér, vodík a riediace látky a tento prúd sa zavádza do cirkulátora a prinajmenšom jedného tepelného výmenníka a potom sa takto ochladený recyklovaný plyn vedie spät do uvedeného reaktora, ktorého podstata spočíva v tom, že pri tomto postupe zakončovania reakcie v tomto reaktore, prinajmenšom čast uvedeného recyklovaného plynu z uvedeného reaktora alebo čast uvedeného nástrekového prúdu sa vedie do pomocných hnacích prostriedkov spojených s uvedeným cirkulátorom na udržanie prevádzky tohoto cirkulátora na úrovni, pri ktorej sa udržujú fluidné podmienky v uvedenom reaktore a tento tlmiaci plyn sa vedie týmto reaktorom po dostatočne dlhú dobu na zaistenie kontaktu tohoto tlmiaceho plynu s v podstate celým katalyzátorom v uvedenom reaktore.

Uvedený vynález sa polymérizačnej s fluidným lôžkom, ktorý cirkulačnú jednotku pre odvádzaného chladiacich takisto týka zariadenia na zakončenie reakcie v polymérizačnom reakčnom systéme obsahuje polymerizačný reaktor, cirkulovanie recyklovaného prúdu z uvedeného reaktora a prinajmenšom jednu zostavu prostriedkov pre chladenie uvedeného recyklovaného prúdu, pričom toto zariadenie obsahuje prostriedky pre prívod tlmiaceho plynu a rozvedenie tohoto tlmiaceho plynu v uvedenom reaktore, ďalej pomocné prostriedky poháňané plynom pripojené k uvedenému cirkulátoru na udržanie prevádzky tohoto cirkulátora počas poruchy prívodu energie a ventilový systém napojený na uvedené pomocné prostriedky poháňané plynom pre zvolené nasmerovanie plynu do týchto pomocných prostriedkov poháňaných plynom.

V praktických podmienkach je možné postup podľa uvedeného vynálezu aplikovat na ktorýkoľvek ľubovoľný postup používaný na ako je napríklad postup výroby etylénových alebo kopolymérov v plynnej Len pre ilustráciu je možné prípravu olefínov, alebo propylénových homopolymérov fáze reaktora s fluidným lôžkom.

v tejto súvislosti ako príklad možných použitých reaktorov s fluidným lôžkom uviest reaktory popísané v patentoch Spojených štátov amerických známe reaktory po1ypropylénových v plynnej fáze,

č. 4 482 687 alebo 4 302 566 alebo iné bežne používane pre výrobu polyetylénových, alebo etylénových kopolymérov a terpolymérov s tou podmienkou, že boli modifikované spôsobom ilustrovaným na ďalej popísaných obrázkoch č. 1 a 2. Lôžko v reaktore je obyčajne tvorené rovnakou granulovanou živicou ktorá je produkovaná v tomto reaktore. Takže je možné uviest, že počas vykonávania polymerizácie je lôžko v reaktore tvorené polymérnymi časticami, narastajúcimi polymérnymi časticami a časticami katalyzátora, ktoré sú fluidizované po1ymerizačnými a modifikačnými plynnými zložkami prietokovou rýchlosťou, ktorá jednotlivých častíc a ktorá spôsobí, že sa tieto častice chovajú ako tekutina. Fluidizačný plyn je tvorený počiatočným nástrekom, privádzanými do reaktora takou je dostatočná na oddelenie nástrekom procesného plynu a recyklovaným plynom, to znamená, ze obsahuje monomér a v prípade potreby modifikátory a/alebo inertný nosný plyn a/alebo privedené kondenzačné činidlo. V obvyklom uskkutočnení recyklovaný plyn obsahuje etylén. dusík, vodík a propylénové, buténové a hexénové inonoméry alebo diény. buďto samotné alebo v kombinácii.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Spôsob zastavenia reakcie prebiehajúci v plynnej fáze polymerizačného reaktorového systému podľa uvedeného vynálezu a zariadenie na vykonávanie tohoto postupu budú v ďalšom objasnené pomocou priložených obrázkov, na ktorých je zobrazené:

na obr. 1 schematické uskutočnenie jedného z príkladných riešení postupu a zariadenie podľa vynálezu, ktoré je možné aplikovat v praktických podmienkach a na obr. 2 schématické uskutočnenie ďalšieho z príkladných riešení postupu a zariadenie podľa vynálezu, ktoré takisto možno aplikovat v praktických podmienkach.

tepelné výmenníky cirkulačná jednotka

Čo sa týka jednotlivých častí tohoto systému, potom je možné uviesť, že týmito časťami sú bežne používané zariadenia používané pre polymerizačné jednotky pre prevádzku vo fluidnom lôžku známe z doterajšieho stavu techniky. To znamená, že podľa vynálezu je použitý bežný polymerizačný reaktor pracujúci s fluidným lôžkom a s vhodným recyklovým systémom a potrubným systémom pre vedenie nástreku a katalyzátora, ďalej bežné a kompresor alebo cirkulačná jednotka. Táto je však spojená s pomocnými poháňacími prostriedkami, ktoré sú skonštruované tak, aby pomocou nich bolo možné udržovať prevádzku tejto cirkulačnej jednotky počas poruchy prívodu energie. Tieto pomocné hnacie prostriedky sú poháňané energiou dodávanou pomocou stlačeného plynu. pričom týmto stlačeným plynom môže byť recyklovaný plyn z reaktora alebo v alternatívnom uskutočnení stlačený nastrekovaný plynný monomér. Týmto pomocným prostriedkom je vo výhodnom uskutočnení podľa vynálezu expander. ktorý je funkčne spojený s cirkulačnou jednotkou prostredníctvom motora.

Týmto expanderom techniky, pričom rôznych výrobcov.

je bežný expander podľa doterajšieho stavu toto zariadenie je možné získať od mnohých Toto zariadenie takisto obsahuje strategicky umiestnené kontrolné prístroje, ako napríklad ventily, pomocou ktorých je možné regulovať prívod do cirkulačnej jednotky a do reaktora.

Na obr. 1 je znázornené jedno z mnohých riešení postupu a zariadenia podľa vynálezu. Na tomto obr. 1 je znázornený bežne používaný reakčný systém s fluidným lôžkom, ktorý sa používa pre polymerizáciu alfa-olefínov, a ktorý je tvorený reaktorom 10 v ktorom je reakčná zóna 12 a zóna 14 pre znižovanie rýchlosti.

Reakčná zóna 12 obsahuje lôžko narastajúcich polymérnych častíc, vytvorených polymérnych častíc a malé množstvo katalytických častíc, ktoré sú fluidizované kontinuálnym prietokom polymerizačných a modi f ikačných plynných zložiek vo forme nástreku precesného plynu a recyk1ovaného prúdu, ktoré sú vedené touto reakčnou zónou. Na udržanie prevádzkyschopného f 1uidizačného lôžka je treba voliť hmotnostné prietokové množstvo plynu týmto lôžkom pri normálnej prevádzke nad minimálnym prietokovým množstvom požadovaným pre fluidizáciu častíc a vo výhodnom uskutočnení v rozmedzí od asi 1,5-násobku až do asi 10-násobku hodnoty Gmf a ešte výhodnejšie v rozmedzí od asi 3-násobku až asi 6-násobku tejto hodnoty Gmf- Táto hodnota Gmf sa všeobecne používa ako skratka pre vyjadrenie minimálneho prietokového množstva plynu, ktoré je potrebné na vytvorenie fluidizácie, viď. C. Y. Wen a Y. H. Yu, Mechanics of F1 u i d i zat i on, Chemical Engineering Progress Symposi um Šerieš. Vol. 62, str. 100-111 (1966).

Pri vykonávaní tohoto postupu je veľmi dôležité, aby toto lôžko vždy obsahovalo častice, ktoré zabraňujú vytváraniu lokalizovaných horúcich miest a zachycujú a distribuujú čiastočky katalyzátora v reakčnej zóne. Pri zahájení prevádzky je v obvyklom uskutočnení v reaktore pripravená vsádzka základného zvoleného polyméru vo forme častíc ešte pred zahájením prívodu plynu. Tieto častice môžu byt identické čo do povahy s polymérom pripravovaným alebo sa môžu od tohoto polyméru líšiť. V prípade, kedy sa používa odlišných polymérnych častíc, než aké sú pripravované, potom sú tieto základné polymérne častice odvodené s požadovanými vyrobenými polymérnymi časticami ako prvý produkt. Prípadne fluidné lôžko požadovaných vyrábaných polymérnych častíc vytlačí počiatočné lôžko.

Vhodný katalyzátor, použitý v reaktore s fluidným lôžkom, je vo výhodnom uskutočnení skladovaný pre prípadnú potrebu v zásobníku 16 pod atmosférou plynu, ktorý je inertný voči skladovanému materiálu, pričom týmto plynom je napríklad dusík alebo argón.

Fluidizácia fluidného lôžka je dosiahnutá vysokou prietokovou rýchlosťou recyklovaného plynu vedeného do tohoto lôžka a týmto lôžkom, ktorá v obvyklom uskutočnení predstavuje až asi 50-násobok rýchlostí nástreku procesného plynu. Toto fluidné lôžko má všeobecne vzhľad hutnej hmoty častíc schopných samostatnej existencie vo forme voľného vírového toku, ktorý vzniká perkoláciou plynu lôžkom. Pokles tlaku týmto lôžkom odpovedá hmotnosti lôžka deleno plochou prierezu alebo je väčší. To znamená, že tento parameter je závislý na geometrických rozmeroch reaktora.

Upravovací plyn alebo kvapalina sa privádza do tohoto lôžka rýchlosťou približne rovnakou ako je rýchlosť odvádzania polymérneho produktu z reaktora. Nad týmto lôžkom je umiestnený analyzátor plynu 18 . Pomocou tohoto analyzátora sa zisťuje zloženie plynu, ktorý sa recykluje a podľa tohoto údaju sa upravuje zloženie procesného plynu a/alebo kvapaliny za účelom udržania v podstate ustáleného stavu v plynnej fáze v reakčnej zóne.

Zaistenie úplnej fluidizácie sa dosahuje vracaním recykového plynu a v prípade potreby zavedením časti alebo všetkého procesného plynu a/alebo kvapaliny do reaktora v mieste pri dne 20 reaktora pod lôžkom. V tomto priestore je takisto nad miestom vracania recyk1ovaného plynu umiestnená rozdeľovač i a doska 22 plynu, ktorá slúži na zaistenie vhodného rozdelenia plynu a takisto na uloženie a nesenie lôžka v prípade zastavenia prietoku plynu lôžkom.

Čast prúdu, ktorý nezreaguje v lôžku, tvorí recyklovaný prúd plynu. ktorý sa odvádza z polymerizačnej zóny. vo výhodnom uskutočnení vedením tohoto prúdu cez zónu 14 pre znižovanie rýchlosti, ktorá je umiestnená nad lôžkom a v ktorej sú vytvorené podmienky pre oddelenie strhnutých častíc z prúdu plynu a na opätovné padanie týchto častíc do lôžka.

Recyklovaný prúd plynu sa potom vedie do cirkulátora 24 a do tepelného výmenníka 26, kde sa ochladí a týmto spôsobom sa tomuto prúdu plynu odoberie reakčné teplo pred zavedením tohoto prúdu spät do lôžka. Konštantným odstraňovaním reakčného tepla nenastáva v hornej časti lôžka žiadny vzostup teploty. Teplotný gradient sa vyskytuje v spodnej časti lôžka vo vrstve asi 15 centimetrov až 66 centimetrov, pričom tento teplotný gradient odpovedá teplotnému rozdielu medzi teplotou privádzaného plynu a teplotou zbytku lôžka. Pri vykonávaní tohoto postupu bolo pozorované, že lôžko účinkuje takmer okamžite v tom zmysle, že upravuje teplotu recyk1ovaného prúdu plynu nad uvedenou vrstvou pri dne v zóne lôžka na teplotu zvyšnej časti tohoto lôžka, čím sa udržuje v podstate konštantná teplota za ustálených podmienok. Recyklovaný prúd sa vracia do reaktora v priestore dna 20 a potom sa vedie do fluidného lôžka cez rozdeľovač i u dosku 22. Uvedená cirkulačná jednotka 24 môže byt takisto umiestnená za tepelným výmenníkom 26.

Pre bežné polyinerizačné reakcie vyššie uvedeného uvažovaného typu sa ako činidlo pre prenos retazca používa vodík. V prípade, že sa ako monomér používa etylén, potom sa pomer použitého vodíka k etylénu pohybuje v rozmedzí os asi 0 do asi 2.0 molov vodíka na mol monoméru v prúde plynu.

Nástreková surovina, t.j. vodík, dusík. monomér a komonomér (plynový nástrek) sa privádza do potrubia 29 prostredníctvom potrubia 28, pričom týmto potrubím sa privádza do spodnej časti reaktora 10.

V tomto plynovom prúde môže byt takisto obsiahnutý ktorýkoľvek ľubovoľný plyn, ktorý je inertný voči použitému katalyzátoru. Kokatalyzátor sa pridáva do prúdu recyklovaného plynu pred zavedením tohoto prúdu do reaktora, ako napríklad z podávača 30 kokatalyzátora potrubím.

Všeobecne je dobre známe, že pre uvedené postupy je celkom zásadnou podmienkou pracovať vo fluidnom lôžku reaktora pri teplote nižšej než je teplota, pri ktorej dochádza k spečeniu polymérnych častíc. Z vyššie uvedeného vyplýva, že na to, aby nedochádzalo k spekaniu častíc, je nutné zaistiť, prevádzku pod touto teplotou, pri ktorej dochádza k spečeniu častíc. Napríklad je možné uviesť, že pri výrobe etylénových polymérov sa vo výhodnom uskutočnení používa prevádzkových teplôt v rozmedzí od asi 90 °C do asi 100 °C, pričom sa pripravujú produkty o hustote v rozmedzí od asi 0,94 do asi 0,97, pričom použitie teplôt v rozmedzí od asi 75 °C do asi 95 °C je výhodné pre prípravu produktov s hustotou v rozmedzí od asi 0,91 do asi 0,94.

V obvyklom uskutočnení pracuje reaktor s fluidným lôžkom pri tlaku asi 6895 kPa, pričom vo výhodnom uskutočnení sa používajú tlaky v rozmedzí od asi 1034,25 kPa do 3792,25 kPa. Pri prevádzkovaní tohoto reaktora pri vyšších hodnotách tlaku v uvedených hraniciach je priaznivejší prenos tepla, pretože pri zvýšení tlaku sa zväčšuje tepelná kapacita plynu na jednotku objemu.

Katalyzátor sa privádza do lôžka rýchlosťou, ktorá zodpovedá rýchlosti jeho spotrebovania, pričom tento katalyzátor je do uvedeného procesu privádzaný v mieste 34 umiestnenom nad rozdeľovacou doskou 22. Ako nosný plyn. ktorý slúži na transport katalyzátora do fluidného lôžka, sa používa plyn, ktorý je inertný voči tomuto katalyzátoru, ako je napríklad dusík alebo argón. Privádzanie katalyzátora v mieste nad rozdeľovacou doskou 22 predstavuje dôležitý znak tohoto postupu podľa vynálezu. Vzhľadom na to. že sú tieto katalyzátory. bežne používané pri uvedených procesoch, vysoko aktívne, mohlo by ich privádzanie do priestoru pod uvedenou rozdeľovacou doskou spôsobi t to, že by polymerizácia nastala v tomto priestore pod uvedenou rozdeľovacou doskou a týmto by mohlo dôjst k upchaniu rozdeľovacej dosky. Naproti tomu privádzanie katalyzátora do funkčného prevádzkyschopného lôžka napomáha v rozptyľovaní tohoto katalyzátora v tomto fluidnom lôžku a takisto prispieva k obmedzovaniu vzniku lokalizovaných miest o vysokej koncentrácii katalyzátora, čo by mohlo viest k vzniku takzvaných horúcich miest“ vo fluidnom lôžku.

Za daných prevádzkových podmienok sa fluidné lôžko udržuje na v podstate konštantnej výške tým. že sa z tohoto lôžka odvádza podiel tohoto lôžka tvoriaci produkt rýchlosťou zodpovedajúcou rýchlosti tvorby čiastočkového polymérneho produktu. Vzhľadom na to, že rýchlosť tvorby tepla priamo závisí na rýchlosti tvorby produktu, predstavuje meranie vzrastu teploty pozdĺž reaktora (to znamená rozdiel medzi teplotou v mieste privádzania plynu a teplotou v mieste odvádzania plynu) charakteristickú hodnotu určujúcu rýchlosť tvorby čiastočkového polyméru pri konštantnej rýchlosti plynu.

Takto pripravený čiastočkový polymérny produkt je vo výhodnom uskutočnení odvádzaný v mieste 36 alebo v mieste blízko uvedenej rozdeľovacej dosky 22. Pripravený čiastočkový polymérny materiál je obvykle výhodne odvádzaný z tohoto procesu postupne pomocou následne radených prevádzkových operácií za použitia dvoch časovo spínaných ventilov 38 a 40, medzi ktorými je vytvorená oddeľovacia zóna 42. V okamžiku, kedy je ventil 40 zavretý, je ventil 38 otvorený a umožňuje zavedenie dávky plynu a produktu procesu do oddeľovacej zóny 42 umiestnenej medzi týmito ventilmi, pričom potom sa ventil 38 uzatvorí. V ďalšej fáze sa ventil 40 otvorí, čím sa umožní odvedenie produktu do vonkajšej oddeľovacej zóny a po vypustení tohoto podielu sa ventil 40 uzatvorí a vykoná sa ďalšia fáza odvádzania produktu z fluidného lôžka.

Nakoniec je ešte treba uviest. že tento reaktor s fluidným lôžkom je takisto vybavený adekvátnym ventilačným systémom <i keď je tento systém podstatne menší než ventilačné systémy u podobných reaktorov s fluidným lôžkom podľa doterajšieho stavu techniky), pričom tento ventilačný systém umožňuje odventi 1 ovaňie lôžka počas fázy naštartovania procesu a ukončovania prevádzky. Prevádzka v tomto reaktore nevyžaduje použitie miešacích prostriedkov a/alebo stenových stieracích prostriedkov.

Reakčná nádoba je v obvyklom uskutočnení vyrobená z uhlíkovej ocele. pričom je obvykle konštruovaná na vyššie uvedené prevádzkové podm i enkyV prípade. že je potrebné uskutočnit zakončenie vyššie uvedenej reakcie v prípade poruchy dodávky energie alebo v prípade, kedy nastane iný havarijný stav. je však potrebné v tomto procese podľa doterajšieho stavu techniky vykonat určité modifikácie. Zo schémy zobrazenej na obr. 1 je zrejmé, že v uskutočnení podľa vynálezu je cirkulačná jednotka 24 poháňaná motorom 44 s dvojitým výstupným hriadeľom, ktorý je spojený s expanderom 46 takým spôsobom, že pri rotácii uvedeného dvojitého výstupného hriadeľa 48 sa súčasne dosiahne prevádzka cirkulačnej jednotky 24 i v prípade, kedy motor 44 nie je v prevádzke. Toto je umožnené spojením hriadeľa 48 so spojkami 49 a 50. pomocou ktorých sa dosiahne pripojenie hriadeľa 48 k hriadeľu 51 cirkulačnej jednotky 24 a hriadeľa 48 k hriadeľu 53 expandera 46. Tento expander 466 je poháňaný energiou·pomocou recyk1ovaného obtokového potrubia 52, v ktorom je umiestnený ventil 54. V prípade, že je tento ventil 54 otvorený, je zrejmé, že aspoň čast recyklovaného plynu prúdi do expandera 46 a týmto spôsobom slúži tento podiel recyklovaného plynu ako hnacia energia pre uvedený expander. Prietok plynu expanderom 46 poskytuje potrebnú energiu na udržanie prevádzky cirkulačnej jednotky 24 a motora 44 na takej úrovni, ktorá je dostačujúca na udržanie fluidizácie fluidného lôžka- Týmto spôsobom je udržovaná cirkulácia plynu v celom reakčnom systéme, pričom sa fluidné lôžko 12 udržuje vo fluidizovanom stave. Na pohon expandera 46 sa použije, ako už bolo uvedené, podiel recyk1ovaného plynu, pričom takto použitý plyn sa potom odvádza z reakčného systému potrubím 56 s relatívne nízkym tlakom. V bežnom uskutočnení predstavuje tento podiel relatívne malé prietokové množstvo plynu a tento podiel je možné odviesť do bežného likvidačného systému alebo iných odvádzacích prostriedkov.

Tento modifikovaný reakčný systém podľa uvedeného vynálezu obsahuje takisto prostriedky pre zavádzanie tlmiaceho plynu do uvedeného systému. Zo schémy na obr. 1 je zrejmé, že v tomto modifikovanom reakčnom systéme je možné tento tlmiaci plyn, ako je napríklad oxid uhlíka, vo výhodnom uskutočnení oxid uhoľnatý, privádzať do reaktora 10 pomocou otvoreného ventilu 58, ktorým sa privádza tento tlmiaci plyn do potrubia 60 zaústeným prípadne do spodnej časti reaktora 10. Toto potrubie 60 môže byť v alternatívnom uskutočnení pripojené priamo na reaktor 10 alebo na niektorú inú časť tohoto reakčného systému. Z funkcie vyššie popísaného usporiadania je zrejmé, že touto cirkuláciou plynu, ktorá je udržiavaná pomocou expandera 46, sa katalytický jed dopraví do fluidného lôžka i v prípade, kedy sa zastaví priebeh po1ymerizačnej reakcie.

V alternatívnom uskutočnení postupu a zariadení podľa uvedeného vynálezu môže byť hnacia sila na prevádzku expandera 46 odvodená od nástrekového plynu uvádzaného do tohoto reakčného systému. V uskutočnení na obr. 2, na ktorom rovnaké vzťahové značky označujú rovnaké časti, je potrubie 28 pre prívod nástrekového monomérneho plynu opatrené ventilom 68 pre reguláciu prietokového množstva nástrekového plynu do reaktora. Pomocou obtokového potrubia 62 sa privádza tento nastrekovariý monomérny plyn do expandera 46, pričom v tomto potrubí je umiestnený ventil 64 regulovanie prietoku tohoto plynu do expandera. V prípade, kedy je ventil 68 otvorený a ventil 64 je zatvorený, potom prebieha v tomto reakčnom systéme bežná polymerizácia. Avšak v prípade, kedy je ventil 68 zatvorený a ventil 64 je otvorený, potom sa nastrekovaný plyn privádza priamo prostredníctvom potrubia 62 a potrubia 66 do expandera 46. Prevádzka potom prebieha podobným spôsobom ako bolo popísané v súvislosti s obr.

1.

Pri typickom vykonávaní prevádzky v tomto reakčnom systéme, ktorý je zobrazený na obr. 1. kedy je potrebné zastavi t alebo utlmiť reakciu, sa ventil 54 otvorí, čím sa dosiahne to. že plyn z reakčného systému prúdi z potrubia 52 do potrubia 54 a do expandera 46. Prietok plynu uvedeným expanderom poskytne energiu nutnú na udržanie prevádzky cirkulačnej jednotky 24 a motora 44 aspoň pri určitej zníženej rýchlosti, obyčajne predstavujúcej asi polovicu svojej normálnej prevádzkovej rýchlosti. V reakčnom systéme sa týmto spôsobom udržuje cirkulácia plynu, pričom sa fluidné lôžko udržuje vo f 1 u id izovanom stave. Tento plyn, ktorý bol použitý na pohon prostredníctvom potrubia o relatívne nízkom tlaku.

46. sa potom odvádza opúšfa reakčný systém expandera

56. pričom

V bežnej prevádzke predstavuje tento podiel relatívne malú čast prevádzkového plynu. pričom toto prietokové množstvo je možné zneškodňovať v bežnom likvidačnom zariadení alebo ho odvádzat inak.

V podstate v rovnakom okamžiku, kedy je ventil 54 otvorený je tiež otvorený ventil 58, pričom týmto spôsobom sa prostredníctvom potrubia 60, ktoré je zaústené do potrubia 29, umožní privádzanie plynu alebo kvapaliny do tohoto reakčného systému, ktoré predstavujú katalytický jed, ako je napríklad oxid uhoľnatý alebo oxid uhličitý. Cirkuláciou plynu udržiavanou účinkom expandera. ako už bolo vyššie popísané, sa zavádza do fluidného lôžka tohoto reakčného systému katalytický jed, čím sa dosiahne zastavenie priebehu polyméri začnej reakcie.

Postup podľa uvedeného vynálezu bude v ďalšom ilustrovaný pomocou príkladov konkrétneho uskutočnenia, ktoré tento postup len ilustrujú, bez toho aby ho akýmkoľvek spôsobom obmedzovali.

Príklad 1

Pri vykonávaní postupu podľa tohoto príkladu bol použitý bežný reakčný systém v plynnej fáze známy popísaný napríklad v pre výrobu polyetylénu vo fluidnom lôžku z doterajšieho stavu techniky, ktorý je patentoch Spojených štátoch amerických č.

482 6687 alebo 4 302 566. pričom tento reakčný systém bol modifikovaný spôsobom znázorneným na obr. 1. V tomto reakčnom systéme prebiehala prevádzka s celkovým objemom plynu asi

549,3 m³.

V reaktore bola prevádzka vykonávaná pri teplote asi 89 °C a polymérny produkt začal ag1omerovať v okamžiku, kedy teplota fluidného lôžka prevyšovala asi 102 °C. Povrchová rýchlosť plynu v reaktore bola 0,61 m/s. Cirkulačná jednotka pre recyklovanie i plynu bola vybavená prídavným plynovým expanderoín poháňaným plynom z reaktora. Pri výpadku dodávky energie bol otvorený ventil pre prívod prúdu plynu do expandera, pričom prietokové množstvo tohoto plynu bolo dostačujúce na udržanie fluidizácie vo fluidnom lôžku v reaktore, to znamená prietokové množstvo asi 11 340 kg/h. Plyn vypustený z expandera bol zavedený do malého likvidačného systému, ktorý sa používa na likvidovanie rôznych vypúšťaných prevádzkových plynov. Pomocou expandera bolo možné udržovať prevádzku cirkulačnej jednotky na asi polovicu svojej normálnej rýchlosti, to znamená asi 18 000 otáčok za minútu. Potom bol do tohoto reakčného systému privedený oxid uhoľnatý a tento plyn bol cirkulovaný týmto fluidným lôžkom po dobu približne 1 minúty, čím sa dosiahlo úplné zastavenie reakcie. Maximálna teplota dosahovaná v ľubovoľnom mieste fluidného lôžka reaktora bola približne 96 °C.

Porovnávací príklad 1

Na vykonávanie postupu podľa tohoto príkladu bol použitý rovnaký reakčný systém s fluidným lôžkom prebiehajúci v plynnej fáze ako v hore uvedenom príklade s tým rozdielom, že tento reakčný systém nebol vybavený plynovým expanderom. Miesto toho bolo k hornej časti reakčnej nádoby pripojené veľké ventilačné potrubie vybavené uzatváracím ventilom a toto potrubie bolo zaústené veľkých rozmerov. Medzi do likvidačného systému reaktorom a cirkulačnou jednotkou bol v potrubí pre recyklovanie plynu umiestnený uzatvárací ventil. Tento reakčný systém bol prevádzkovaný za rovnakých prevádzkových podmienok ako bol i podmienky uvedené v predchádzajúcom príklade.

dodávky energie bol ventil a ventil vo ventilačnom prerušenia zatvorený V rovnakom pod fluidným likvidačného systému až 181 440 kg/h.

V prípade v recyklovom potrubí potrubí bol otvorený.

okamžiku bol nastrekovaný do spodnej časti reaktora lôžkom oxid uhoľnatý.

s prietokovou rýchlosťou Po asi dvoch minútach

Plyn bol odventilovávaný do približne 136 080 bol oxid uhoľnatý rozptýlený v polymérnom lôžku, pričom sa celá reakcia zastavila.

Maximálna teplota dosahovaná v ľubovoľnej približne 102 °C.

časti lôžka bola

Z vykonania podľa tohoto porovnávacieho príkladu je zrejmé, že prietokové množstvo plynu do likvidačného systému je desaťkrát väčšie v porovnaní s množstvom. ktoré je potrebné odvádzať do expandera, pričom toto množstvo značne prevyšuje kapacitu malých likvidačných systémov, ktoré sa obvykle' používajú pre zneškodňovanie rôznych odventi 1ovávaných prevádzkových plynov. Vzhľadom k nutnosti zneškodniť toto odvádzané množstvo plynu bezpečným spôsobom vhodným i z hľadiska ochrany životného prostredia je z tohoto dôvodu nutné použiť likvidačný systém zvlášť konštruovaný pre daný účel.

Claims (12)

1. Spôsob zakončenia reakcie polymerizácie olefínu. vykonávanej v prítomnosti katalyzátora na báze prechodného kovu v plynnej fáze reaktora, za havarijného stavu. pričom do tohoto reaktora sa privádza nastrekovaný prúd monoméru a z uvedeného reaktora sa odvádza recyklovaný plyn obsahujúci monomér, komonomér. vodík a riediace látky a tento prúd sa zavádza do cirkulátora a prinajmenšom jedného tepelného výmenníka a potom sa takto ochladený recyklovaný plyn vedie spät do uvedeného reaktora, vyznačujúci sa tým, že pri tomto postupe zakončovania reakcie polymerizácie olefínu sa do uvedeného reaktora zavádza tlmiaci plyn v množstve dostatočnom na zakončenie reakcie v tomto reaktore, prinajmenšom čast uvedeného recyk1ovaného plynu z uvedeného reaktora alebo čast uvedeného nástrekového prúdu sa vedie do pomocných hnacích prostriedkov spojených s uvedeným cirkulátorom na udržanie prevádzky tohoto cirkulátora na úrovni, pri ktorej sa udržujú fluidné podmienky v uvedenom reaktore po dostatočne dlhú dobu na zaistenie kontaktu tohoto tlmiaceho plynu s v podstate celým katalyzátorom v uvedenom reaktore.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedeným hnacím prostriedkom je expander, ktorý je poháňaný uvedeným nástrekovým plynom alebo uvedeným recyklovaným prúdom.

3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým. že na zvolené nasmerovanie uvedeného recyk1ovaného plynu alebo uvedeného nástrekového prúdu do uvedených pomocných hnacích prostriedkov sa používajú ventilové prostriedky.

4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým. že uvedeným tlmiacim plynom je plynný oxid uhlíka.

5. Spôsob nároku 3, vyznačujúci sa tým. že uvedeným plynným oxidom uhlíka je oxid uhoľnatý.

6. Spôsob podľa nároku 1. vyznačujúci sa tým. že uvedeným olefínom je homopolymér alebo kopolymér etylénu.

7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým. že uvedeným olefínom je homopolymér alebo kopolymér propylénu.

8. Spôsob zakončenia polymerizačnej reakcie homopolymérp alebo kopolyméru etylénu homopolyméru alebo kopolyméru propylénu. vykonávanej v prítomnosti katalyzátora na báze prechodného kovu v plynnej fáze reaktora, za havarijného stavu. pričom do tohoto reaktora sa privádza nastrekovaný prúd monoméru a z uvedeného reaktora sa odvádza recyklovaný plyn obsahujúci moriomér, komonomér, vodík a riediace látky a tento prúd sa zavádza do cirkulátora a prinajmenšom jedného tepelného výmenníka a potom sa takto ochladený recyklovaný plyn vedie spät do uvedeného reaktora, vyznačujúci sa tým. že pri tomto postupe zakončovania polymerizačnej reakcie sa do uvedeného reaktora zavádza plynný oxid uhlíka v množstve dostatočnom na zakončenie reakcie v tomto reaktore, prinajmenšom čast uvedeného recyk1ovaného plynu z uvedeného reaktora alebo čast uvedeného nástrčkového prúdu sa vedie do expandera spojeného s uvedeným cirkulátorom na udržanie prevádzky tohoto cirkulátora na úrovni, pri ktorej sa udržujú fluidné podmienky v uvedenom reaktore a tento plynný oxid uhlíka sa vedie týmto reaktorom po dostatočne dlhú dobu na zaistenie kontaktu tohoto plynného oxidu uhlíka s v podstate celým katalyzátorom v uvedenom reaktore.

9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa týra. že na zvolené nasmerovanie uvedeného recyk1ovaného plynu alebo uvedeného nástrekového prúdu do uvedeného expandera sa používajú ventilové prostriedky.

10. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým. že uvedeným plynným oxidom uhlíka je oxid uhoľnatý.

11. Zariadenie na zakončenie polymerizačnej reakcie v polymérizačnon reakčnom systém s fluidným lôžkom, vyznačujúce sa tý·. že tento systém obsahuje polymérizačný reaktor, cirkulačnú jednotku pre cirkulovanie recyk1ovaného prúdu odvádzaného z uvedeného reaktora a prinajmenšom jednu zostavu chladiacich prostriedkov pre chladenie uvedeného recyklovaného prúdu, pričom toto zariadenie obsahuje prostriedky na prívod tlmiaceho plynu a na zavedenie tohoto tlmiaceho plynu v uvedenom reaktore, ďalej pomocné prostriedky poháňané plynom pripojené k uvedenému cirkulátoru na udržanie prevádzky tohoto cirkulátora počas poruchy prívodu energie a ventilový systém napojený na uvedené pomocné prostriedky poháňané plynom pre zvolené nasmerovanie tohoto plynu poháňaných plynom.

do týchto pomocných prostriedkov

12. Zariadenie podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, uvedeným pomocným prostriedkom poháňaným plynom je expander.