TW200902559A - Effervescent nozzle for catalyst injection - Google Patents

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Kersten Anne Terry
Mark W Blood
John H Oskam
Timothy R Lynn
Bruce J Savatsky
Mark Bradley Davis
Zilker, Jr
Charles W Lipp
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Univation Tech Llc
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Description

200902559 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明的具體例一般係有關用於觸媒注射之噴嘴及方 法。更特別地，本發明的具體例係有關用於聚烯烴製造的 觸媒注射之泡騰噴嘴及其製造方法。 【先前技術】 用於氣相聚合的液態觸媒提供許多優於傳統固體支撐 的觸媒。例如，液態觸媒必需採用較少設備及原料。液態 觸媒也賦予最終的聚合物產物較少的雜質。再者，液態觸 媒的活性不會受到支撐材料表面積的負面影響。美國專利 案號5,3 1 7,03 6揭示液態觸媒用於氣相聚合的額外詳細內 容。 不管觸媒類型，烯烴聚合，尤其是氣相聚合，取決於 該觸媒注射入該化學反應的均勻性及再現性。該觸媒應該 均勻分散在該反應材料以促進均勻的聚合。該反應器內的 觸媒有效分散將避免阻塞且促進聚合物產物的均勻一致的 生產。 然而，液態觸媒注入反應器系統將產生數個挑戰。例 如，該液態觸媒通常可溶於該反應介質且可沈積在該反應 器中形成的樹脂或聚合物上，加速在該床粒子表面上的聚 合。當經塗佈的樹脂粒子的大小提高時，該等粒子由於提 高的斷面尺寸而被暴露於較高比例的觸媒溶液或噴霧液。 若該等粒子上沈積太多觸媒，該聚合物粒子可能長到大到 -5- 200902559 該等粒子無法被流體化，造成該反應器停機。 再者’液態觸媒注入該反應器時，初始聚合速率可能 高到新形成的聚合物或樹脂粒子被軟化或熔融。此等被軟 化或熔融的聚合物可相互黏著而在流體化床中形成較大的 粒子。這些大粒子無法被流體化及/或可能阻塞該反應器 ，其必需停止該反應器。反過來說，若該聚合物粒子太小 會發生挾帶。挾帶的粒子會阻塞再循環線路、壓縮機及冷 卻器。挾帶的粒子也會提高會在該反應器中引起全面覆蓋 的靜電。全面覆蓋時必需停止該反應器以便移除。 不同的噴嘴已被提出以將液態觸媒注入反應器系統中 。美國專利案號4，163,〇4〇揭示利用偏壓閥組件來調節觸 媒流量的觸媒噴霧液噴嘴。例如，美國專利案號 5,69 3,72 7揭示利用中央注射管四周的覆緣的觸媒噴霧液 噴嘴。美國專利案號5,962,606及6,075,101揭示垂直的 觸媒噴霧液噴嘴及泡騰觸媒噴霧液噴嘴。美國專利案號 6,211,310及6,500,905揭示一種觸媒噴霧液噴嘴，其具有 同心圓管使清潔氣體及偏向氣體與該觸媒一同流動。 此噴嘴設計可被改善以解決上面討論的加速聚合物成 長及粒子成長及累積在噴嘴本身上的問題。此粒子成長及 累積會阻塞該噴嘴，若沒有全部同時阻塞注射時將降低觸 媒射出速率。結果，該觸媒注射及分散變得不可預測且不 可靠，導致被阻塞的反應器及不符規格的產物。 再者，具有高觸媒活性的新發展的觸媒顯現許多新的 挑戰。此等新觸媒通常具有高動力學曲線且在被分散於該 -6- 200902559 反應器床中之前聚合。果真如此，這些高活性觸媒又更傾 向於不想要的團塊形成及阻塞。 因此，需要能均勻且反覆將液態觸媒輸送至反應器系 統的注射噴嘴。也需要用於均勻運送液態觸媒至反應器系 統的聚合方法。再者，需要使用液態觸媒來聚合且能控制 聚合物成長及粒子大小的方法。 【發明內容】 所提供爲一種用於烯烴聚合的觸媒注射之噴嘴。在至 少一個特定具體例中，該噴嘴包括第一導管，其包含本體 、漸縮段及注射尖端。該噴嘴也包括具有內表面及外表面 的第二導管。該第一導管係配置在該第二導管周圍，該第 二導管界定在彼等之間的第一個環。該噴嘴進一步包括至 少部分配置在該第一導管外表面周圍的支撐組件，該第一 導管界定在彼等之間的第二個環。該支撐組件具有在其第 一端的收歛外表面。 另一個特定具體例中，該噴嘴包括第一導管，其包含 本體、漸縮段及注射尖端；具有內表面及外表面的第二導 管，其中該第一導管係配置在該第二導管周圍，該第二導 管界定在彼等之間的第一個環；及至少部分配置在該第一 導管外表面周圍的支撐組件，該第一導管界定在彼等之間 的第二個環，該支撐組件具有在其第一端的收歛外表面。 該第一及第二導管的至少一部分延伸超越該支撐組件的收 欽外表面。 200902559 又提供一種用於觸媒注射之方法。在至少一個特定具 體例中’該方法包含提供一個噴嘴至該反應器。該噴嘴包 含：第一導管，其包含本體、漸縮段及注射尖端；具有內 表面及外表面的第二導管，其中該第一導管係配置在該第 二導管周圍，該第二導管界定在彼等之間的第一個環；及 至少部分配置在該第一導管外表面周圍的支撐組件，該第 一導管界定在彼等之間的第二個環，該支撐組件具有在其 第一端的收歛外表面。該方法進一步包含使觸媒漿液流經 該第一個環且進入該反應器；使一或多種單體流經該第二 個環且進入該反應器；及使一或多種鈍性氣體流經該第二 導管的環進入該第一個環且進入該反應器。 【實施方式】 現在將提供詳細的說明。後附的申請專利範圍各自界 定單獨的發明，其就侵犯用途而言係認知爲包括申請專利 範圍中指明的不同元件或限制的等效例。根據內文，下文 所有本“發明”的參考例有時候只表示特定的指定具體例。 在其他情形中將其認定爲本“發明”的參考例表示一或多個 ，但是不一定全部，申請專利範圍中列舉的內容。現在將 在下文中更詳細說明各發明，包括指定具體例、變型及實 施例，當本專利中的資訊與可取得的資訊及技術結合時， 其包括使普通熟悉此技藝者能完成且利用本發明。 第1圖描述根據所述之一或多個具體例的注射噴嘴 100槪略圖。在一或多個具體例中，該噴嘴100包括第一 -8 - 200902559 導管120、第二導管140及支撐組件150。該第一導管 120、第二導管140及支撐組件150的斷面可爲任何形狀 。舉例來說，該第一導管120、第二導管140及支撐組件 150各自的斷面可爲圓形、方形、矩形、多邊形、橢圓形 或橄欖形，這只道出一部分。較佳地，該第一導管120、 第二導管140及支撐組件150各自爲具有內及外徑的管狀 或環狀組件。在一或多個具體例中，該第一導管120、第 二導管140及支撐組件150爲同心的。 在一或多個具體例中，該第一導管120環繞第二導管 1 4 0的外表面（即外徑），且該支撐組件1 5 0至少部分環 繞該第一導管120的外徑。因此，該第一導管120及第二 導管140至少部分同時被該支撐組件150環繞。 第1A圖描述第1圖所示的注射噴嘴100的放大槪略 圖。對照第1及1A圖，該第一導管120或“外管”爲環繞 第二導管140或“內管”的外表面之導管，該第二導管界定 在彼等之間的一個環或區（“第一個環”）1 8 5。該第一導 管120、第二導管140及環185至少部分配置在該支撐組 件150內。該第一導管120的外表面，較佳爲外徑，及該 支撐組件1 5 0的內表面，較佳爲內徑，界定在彼等之間的 一個環或區（“第二個環”）190。 一或多個間隔物1 6 0可配置於該支撐組件1 5 0內表面 (即內徑）周圍或該第一導管120外表面（即外徑）周圍 。較佳地，該一或多個間隔物1 60係接附於該第一導管 120外表面。該一或多個間隔物160將該第一導管12〇置 -9- 200902559 於該環1 90的中心。任何數目的間隔物1 60都可使用。各 間隔物1 60較佳爲儘可能薄以便不會妨礙或阻擋該環1 90 內的流徑，且係由具有足以使噴嘴1 00操作的期間該第一 導管1 20與支撐組件1 50之間維持一固定距離的強度之材 料構成。適當的材料包括，例如，鋁及不鏽鋼。在一或多 個具體例中，該間隔物160具有約1〇:1或20·.1或30:1或 40:1或50:1的長度對厚度比。 第2圖描述第1Α圖沿著線2-2取得的斷面圖。該支 撐組件150及該第一導管120所界定的環190內顯示三個 間隔物1 6 0 A、1 6 0 Β及1 6 0 C。較佳地，該間隔物1 6 0 A、 160B及160C係在該第一導管120的外徑周圍被等間隔隔 開。無論如何，任何輻射結構及間隔都可使用。 再對照第1A圖，該間隔物160A、160B及160C可位 在離該噴嘴100末端約0·5 ίη·(1·27 cm)、約1 in.( 2.54 cm)、約 1.5 in. (3.81 cm)、約 2 in. (5.08 cm) 或約3 in_ (7.62 cm)處。在一或多個具體例中，該間隔 物160A、160B及160C係位在離該噴嘴100末端約0.5 in. ( 1.27 cm )與約1 in. ( 2.54 cm )之間。例如，該間隔 物160A、160B及160C可位在離該噴嘴100末端約1-5/8 吋（in.) (4.1 cm)處。在上述或本文他處之一或多個具 體例中，各間隔物160A、160B及160C可位在離該噴嘴 100不同的距離處。例如，各間隔物160A、160B及160C 可位在離該噴嘴100末端約0.5 in. (1.27 cm)與約3 in. (7.62 cm )之間。 -10- 200902559 第二導管1 40 第3圖描述第1圖所示的第二導管140的槪略圖。在 一或多個具體例中，該第二導管140具有封閉的第一端 141及開放的第二端142。該第二端142可改成能接收一 或多個流體以流經該第二導管140的環187 (第1圖）。 該第一端141較佳爲焊接合到半球形尖端。在該第二導管 爲管狀或環形的具體例中，該第二導管140可具有約1/6” (0.159 cm )至1/2”（ 1 ·27 cm )的內徑，較佳爲約 0.085，，（ 0.2159 cm)至 1/4”（ 0.635 cm)。 在一或多個具體例中，該第二導管140包括使一或多 種流體能排出該第二導管1 4 0的多個開口、洞或孔口 1 4 5 。該等孔口 145可被設計且設置於第二導管140的周圍以 提供流過彼進入圍繞環帶185的流體的一致且均勻分散。 在一或多個具體例中，第二導管140中所形成的孔口 145 數目介於約1至1000，較佳爲10至1〇〇，更佳爲1〇至 20。在一或多個具體例中，各孔口 145具有約〇.〇1 cm、 0.03 cm 或 0·05 cm 的低値至約 0.06 cm、0.08 cm 或 1.0 cm的高値。 較佳地’該等孔口 1 45等間隔置於第二導管丨40直徑 周圍。在至少一個指定具體例中，兩排二或多個孔口 145 係軸向配置於第二導管140的直徑周圍，但是如三或四排 的任何排數目都可使用’其取決於流速及製造需求。各排 可沿著第二導管140的長度排成螺旋圖案。換句話說，一 -11 - 200902559 排中各孔口 1 4 5可相互呈輻射且軸向間隔。 同樣地，一排中的各孔口 1 4 5可呈輻射偏離另一排的 孔口 1 4 5。例如’在第3圖所示的兩排配置中，第一排的 孔口 145較佳爲第二排的軸向對應孔口 145偏離約9〇度 至180度。在三排配置中，軸向對應孔口 145較佳爲相互 偏離約1 20度，但是任何度數的間隔都可使用。 第4圖描述第3圖沿著線4-4取得的第二導管140斷 面圖。第4圖描述第一排孔口 145A與第二排孔口 145B 的例示性輻射間隔。據顯示第一排孔口 1 4 5 A與第二排孔 口 145B偏離約90度。然而，任何度數的間隔都可使用。 例如，不同排的孔口可呈輻射間隔在約5度至約1 80度之 間，較佳爲約1 〇至約1 60度，更佳爲約20度至約1 00度 ，且更佳爲約6 0至約9 0度。 對照第3及4圖，各孔口 1 45可塑成相互獨立的外形 及大小。在一或多個具體例中，任何指定孔口 1 的外形 可爲圓形、彎曲形、橄欖形、橢圓形、方形、矩形或任可 其他多邊形。例如，呈指定螺旋排的孔口 1 4 5可爲任何二 或多種外形的組合，其包括圓形、彎曲形、橄欖形、橢圓 形、方形、矩形或任可其他多邊形。同樣地’偏離排的孔 口 145A、145B可具有相同的外形組合。 在一或多個具體例中，在指定排中的孔口 145具有相 同外形及大小。在一或多個具體例中，在指定排中的孔口 145具有不同外形及大小。在一或多個具體例中’在指定 排中的孔口 1 45具有如一或多個不同排的孔口 1 45的相同 -12- 200902559 外形及大小。在指定排中的孔口 1 45具莘 排的孔口 1 4 5不同的外形及大小。 第二導管1 40的部分，在其上面鑽希 約0.5與25 cm，但是該等洞較佳爲出ξ! 最後（即離第一端141 )約1至2 cm。 相對於第一導管1 20，可將第二導管 第一端1 4 1位在離第一導管1 20的尖端 小於約3 ”（ 7 · 6 cm )。在一或多個具體 140的第一端141位在離第一導管120 & in. ( 1.27 cm)至約 3 in. ( 7.62 cm)。右 中，第二導管140的第一端141位在離第 端 121 約 0.5 in. ( 1.27 cm)至約 1.5 in. 一或多個具體例中，第二導管140的第一 一導管 120 的尖端 121 約 0.5 in. (1·27 « 2.54 cm)。 第一導管120 更詳細地考量第一導管120，第5 120的放大局部槪略圖。第一導管120互 過渡段126及第一端或尖端段127。該本 通過彼的通道或環帶185之內表面或直ί 面或直徑122Α從第一導管120的第二頭 126較不變。該過渡段126的內表面或漬 通過彼的通道或環帶且逐漸減小或收歛（ 「與一或多個不同 丨’的長度可介於 ί在第二導管140 140設置成使該 121 ( “噴霧點”） 例中，第二導管 ?尖端1 2 1約0.5 :一或多個具體例 —導管1 2 0的尖 (3.81 cm )。在 端1 4 1位在離第 :m)至約 1 in.( 圖描述第一導管 包括本體1 2 2、 體122具有界定 | 1 22A。該內表 1 2 0 B至過渡段 徑 1 2 6 A也界定 即漸縮）至尖端 -13- 200902559 段127的內表面或直徑128。該尖端段127的內 徑128也界定通過彼的通道或環帶且橫跨該尖端 長度較不變。 該內表面或直徑122A至少一部分及該內表 126A至少一部分界定彼內的混合區180。該混 的長度取決於製程需求且可藉由與第一導管120 或直徑126A相關的第二導管14〇的長度及間隔2 在第一導管120爲管狀或環形的較佳具體例 1 2 6 A的斜率會隨觸媒注射的製程需求及流速而 一或多個具體例中，該過渡段126內徑126A的i )介於約2 : 1、2 : 1或5 : 1的低値至約7 : 1、1 0 : 1 j 高値。 操作時，該噴嘴1 〇〇所排出的紊流將產生可 積在第一導管1 20外徑上的背流。此沈積物接下 聚合且阻塞噴嘴1 〇 〇。因此，尖端段1 2 7的直徑 面係漸縮或收歛至尖端1 2 1 ( “噴霧點”）。適當 介於約4°、5 °或6°的低値至約1 〇°、1 5 °或2 0°的 高的漸縮角可容許使逐漸尖細的水平物變得平緩 ，該漸縮角介於約5°至約10°。在一或多個具體 漸縮角爲約7 °。 該尖端段127可具有各式各樣斷面結構，其 限於圓形、橢圓形、橄欖形、方形、矩形、多邊 線形。該尖端段1 2 7的外表面或直徑1 2 4會隨觸 製程需求及流速而改變。在一或多個具體例中 表面或直 段127的 面或直徑 合區 1 80 的內表面 Η操縱。 中，內徑 改變。在 科率（y/x 获20:1的 將觸媒沈 來可進行 1 2 4外表 的漸縮角 高値。較 。較佳地 例中，該 包括但不 形或拋物 媒注射的 ，該外徑 -14- 200902559 124的斜率（y/x )可介於約2:1、2:1或5:1 7:1、10:1 或 20:1 的高値。 小尖端1 2 1可助於經由提供較小表面積給 物而防止阻塞物累積。較佳地，該尖端段1 27 in. (2.54 mm)及 0.062 in. (1.57 mm)之間 以將阻塞降至最低同時維持適當的強度。 第一導管120可具有約0.125 in. (0.318 in. (7.62 cm)的內徑。在一或多個具體例中 120 具有約 0.125 in. (0.318 cm)至約 1.5 in. 。在一或多個具體例中，第一導管120具有約 0.318 cm)至約 0.5 in. ( 1.27 cm)。 在一或多個具體例中，該第一導管120係 組件150內使第一導管120的尖端121超出5 的末端約1”（ 2·5 cm)。在一或多個具體例中 管120的尖端121超出支撐組件150的末端約 吋。在一或多個具體例中，該第一導管120的 出支撐組件1 5 0的末端約1 . 5吋。 如上所述，第一導管120可被設置成使第 的尖端121超出第二導管140的第一端141約 )或更小。在一或多個具體例中，該第一導管 121超出第二導管140的第一端141約0.5吋 至約3吋（7.62 cm)。在一或多個具體例中 管120的尖端121超出第二導管140的第一端 吋（1.27 cm)至約 1.5 吋（3.81 cm)。在一 的低値至約 觸媒及聚合 具有在0.01 的環形厚度 cm )至約3 ，第一導管 (3.81 cm) 0.125 in.( 位於該支撐 :撐組件1 5 0 ，該第一導 1吋至約3 尖端1 2 1超 一導管120 3”（ 7.6 cm 1 2 0的尖端 (1.27 cm ) ，該第一導 ί 141 約 0.5 或多個具體 -15- 200902559 例中，該第一導管120的尖端121超出第二導管140的第 一端 141 約 0_5 吋（l_27cm)至約 1 吋（2.54cm)。 支撐組件150 再對照第1圖，支撐組件150可包括具有凸緣段152 的第一端。該支撐組件1 50也可包括打開使流體能流過彼 的第一端。在一或多個具體例中’該支撐組件1 5 0係固定 反應器壁1 1 〇。較佳地’該支撐組件1 5 0係固定至反應器 壁110。在一或多個具體例中，該凸緣段152可改成對接 或毗鄰所示的反應器壁1 1 〇的凸緣部分1 〇 5。任何其他固 定或繫牢管路或配管的傳統方式都可使用。 在較佳的具體例中，該支撐組件1 5 0爲管狀或環狀組 件。該支撐組件1 5 0較佳地具有大到足以圍繞第一導管 120的內徑。在一或多個具體例中，該支撐組件150的內 徑爲約 0.5 in. ( 1.27 cm)、約 0.625 in. ( 1_59 cm)或約 0.75 in. ( 1.91 cm)。在一或多個具體例中，該支撐組件 150的內徑介於約0.5 in. (1.27 cm)的低値至約〇.75【11· (1.9 1 cm)的高値。在一或多個具體例中’該支撐組件 1 5 0的內徑介於約〇 · 5 i η . ( 1 _ 2 7 c m )的低値至約〇 . 6 2 5 in. ( 1.5 9 cm )的高値。在一或多個具體例中，該支撐組 件150的內徑介於約0.625 in. (1.59 cm)的低値至約 0.75 in. ( 1.91 cm)的尚値。 在一或多個具體例中，該支撐組件1 5 0至少一部分具 有如第1Λ圖所描述的漸縮外徑151。該支撐組件15〇的 -16 - 200902559 第二端（“開放端，，）較佳爲漸縮以降低該支撐組件15 0尖 端處的壁厚度。如上所述對照第二導管120的尖端121 ’ 將支撐組件1 5 G的尖端處面積滅至最小有助於防止阻塞。 由於噴嘴1 0 0上的聚合物團塊形成會造成阻塞。 供料管道 對照第1及1 A圖，注射噴嘴1 0 〇與一或多個供料管 道（第1圖所示爲三個）120A、140A、150A流通。各供 料管道120A、140A、150A提供通到導管120、140、150 的一或多種單體、洗淨氣體及觸媒及/或觸媒系統的獨立 流道。例如，供料管道（“第一供料管道”）1 20A可與第 —導管120的內表面與第二導管140的外表面所界定的環 帶185流通。在上述或本文他處的一或多個具體例中’供 料管道（“第二供料管道”）140 A可與第二導管140內的 環帶187流通。在上述或本文他處的一或多個具體例中’ 供料管道（“第三供料管道”）1 50A可與支撐組件1 50的 內表面與第一導管120的外表面所界定的環帶190流通。 一或多種觸媒或觸媒系統、洗淨氣體及單體任何者都 可注入一或多個供料管道12〇A、140A、150A任何者中。 在上述或本文他處的一或多個具體例中，該一或多種觸媒 或觸媒系統可使用第一供料管道120A ( “觸媒供料管道” )注入第一導管120中。該一或多種洗淨氣體或鈍性氣體 可使用第二供料管道1 40A ( “洗淨氣體供料管道”）注入 第二導管140中。該一或多種單體可使用第三供料管道 -17- 200902559 1 5 0 A ( “單體供料管道，，）注入支撐組件1 5 0中。該供料管 道120Α、140Α及150Α可爲任何能在其內輸送流體的導 管。適當的導管可包括管路、軟管及配管。三通閥115可 用於加入及控制流體（即觸媒漿液、洗淨氣體及單體）'流 到注射噴嘴1 00。任何商業上可取得的三通閥都可使用。 建構材料 除了間隔物160之外所述的任何導管120、140及 1 5 0都可由任何在所選的聚合條件下沒有反應性的材料構 成。適當的材料包括，但不限於，鋁、鋁銅、海氏合金（ Hastalloy )、英高鎮 （Inconel)、因科洛依合金 （ Incoloy)、莫乃耳合金（monel)、碳化鉻、碳化硼、鑄 鐵、陶瓷、銅、鎳、碳化矽、鉬、鈦、鉻、碳化鎢及特定 的聚合組成物。特佳爲不鏽鋼。 噴嘴操作 操作時，經由第1圖中描述的管道1 20A將觸媒漿液 加入噴嘴100。該觸媒漿液流過第一導管120與第二導管 1 40之間的環帶1 8 5。該觸媒漿液可具有經過該環帶1 8 5 約每小時 1 磅（lb/hr ) ( 0.4 kg/h〇 至約 50 lb/hr ( 23 kg/hr)的流速；或約 3 lb/hr ( 1.4 kg/hr)至約 30 lb/hr ( 14 kg/hr )的流速；或約 5 lb/hr ( 2.3 kg/hr )至約 10 lb/hr ( 4_5 kg/hr )的流速。該觸媒漿液含有懸浮於一或多 種鈍性液體的完全形成的觸媒粒子。在一或多個具體例中 -18- 200902559 ’該等觸媒粒子至少局部溶於一或多種鈍性液體。在一或 多個具體例中’該等觸媒粒子若不完全也實質上溶於一或 多種鈍性液體。該等觸媒粒子可包括一或多種觸媒、觸媒 系統或其組合。 適當的液體包括但不限於非官能性烴類及脂族烴類， 如丁烷、異丁烷、乙烷、丙烷、戊烷、異戊烷、己烷、辛 烷、癸烷、十二烷、十六烷及十八烷等；脂環族烴類，如 環戊烷、甲基環戊烷、環己烷、環辛烷、降冰片烷及乙基 環己院等；芳族烴類，如苯、甲苯、乙基苯、丙基苯、丁 基苯及二甲苯等；及石油分餾物，如汽油、煤油及輕油等 。同樣地’鹵烴類，如二氯甲烷及氯苯等也可使用。而“ 非官能性”，其意指液體不含如可去除觸媒化合物的活性 過渡金屬基的活性之強極性基的基團。 一或多種鈍性洗淨氣體可經由管道1 40A加入噴嘴 100中。對照第1A與3圖’鈍性洗淨氣體流過第二導管 140內的環帶187且經由排在第二導管140周圍的一或多 個孔口 145而分散於環帶185至少一部分內。在環帶185 內接觸時排出的鈍性氣體與觸媒漿液混合且在進入注射尖 端127 (第5圖有描述）之前在混合區180中進一步混合 〇 對照第1 A及5圖，該觸媒漿液與鈍性洗淨氣體流過 注射尖端1 2 7且經由尖端1 2 1排出該噴嘴。該觸媒漿液與 鈍性氣體的混合物係噴霧進入該支撐管路洗淨流且混入聚 合物的流體化床。從尖端1 2 1的一次霧化及與支撐管道流 -19- 200902559 交5作用的二次霧化的組合作用製成良好分散於流體化床 內的小液滴，藉以降低所進入之觸媒粒子的凝聚作用。 因此，洗淨氣體的流速應足以傳輸來自該噴嘴尖端 121的觸媒微細噴霧混合物。在一或多個具體例中，洗淨 氣體流速在約 1 lb/hr(0.4 kg/hr)與約 20 lb/hr(9.1 kg/h〇之間。在一或多個具體例中，洗淨氣體流速在約3 lb/hr ( 1,3 kg/hr)與約 15 lb/hr ( 6.8 kg/hr)之間。在一 或多個具體例中，洗淨氣體流速介於約1 lb/hr ( 0.4 kg/hr )' 2 lb/hr ( 0.8 kg/hr)或 4 lb/hr ( 1.6 kg/hr)的低値至 約 8 lb/hr ( 3.2 kg/hr) 、 13 lb/hr ( 5.9 kg/hr)或 20 lb/hr (9_1 kg/hr)的高値。 排出噴嘴1 00所得的每液滴的觸媒粒子群族較佳爲小 到足以防止或降低團塊形成。例如，排出噴嘴1 〇 〇所得的 液滴大小較佳爲大於約3 0微米且小於約2 0 0微米。在一 或多個具體例中，排出噴嘴1 〇〇所得的液滴大小可介於約 5 〇微米至約1 5 0微米。 對照第1及1A圖，一或多種單體流過支撐管路150 與第一導管120之間所界定的環帶190。該一或多種單體 經過管道1 50A加入該噴嘴1 〇〇。該單體流使觸媒注射保 持乾淨且經由防止第一導管120的外表面上的觸媒累積及 阻塞而提供穩定的操作。該單體應以足夠的速率流動而掃 過第一導管1 20的外徑。若單體流小的話，富含觸媒的聚 合性厚塊將會形成在第一導管120末端。這將降低觸媒效 率，其將顯示出降低的生產速率。上述噴嘴系統中之環帶 -20- 200902559 1 90中的單體流的另一個功能爲其將觸媒分散於反應器中 使得反應器中的聚合物團塊被減少或消除。 在一或多個具體例中，該單體流量在約1,000 lb/hr 與約 5,000 lb/hr( 455 kg/hr 至 2,273 kg/hr)之間。在一 或多個具體例中，該單體流量在2,000與3,000 lb/hr ( 90 7 kg/hr至1360 kg/hr)之間。在一或多個具體例中， 該單體流量介於約 1,000 lb/hr ( 455 kg/hr) 、1,500 lb/hr ( 682 kg/hr)或 2,000 lb/hr ( 9 07 kg/hr)的低値至約 2,200 lb/hr ( 1,000 kg/hr) 、 2,500 lb/hr ( 1,136 kg/hr) 或 3,000 lb/hr ( 1，3 60 kg/hr)的高値。 聚合 該注射噴嘴1 00適合與任何聚合法—起使用。適合的 聚合法包括溶液、氣相、漿液相及高壓法，或其組合。理 想的方法爲至少其一爲乙烯或丙烯的一或多種烯烴的氣相 或漿液相聚合。 第6圖描述用於製造聚烯烴的例示性氣相系統流程圖 。在一或多個具體例中，該系統200包括與一或多個卸料 槽255 (僅顯不一·個）、緩衝槽（surge tank) 260 (僅顯 不一個）、再循環壓縮器270(僅顯示一個）及熱交換器 275 (僅顯示一個）流通的反應器240。該聚合系統200 也可包括多於一個串聯、並聯或獨立於其他反應器建構而 排列的反應器240，各反應器具有其本身相關的槽255、 260、壓縮器270、再循環壓縮器270及熱交換器275或 -21 - 200902559 者，共用槽25 5、260、壓縮器270、再循環壓縮器270及 熱交換器275中之任一或多者。爲求簡化且易於說明，本 發明的具體例將在內文中進一步說明單一個反應器串。 在一或多個具體例中，該反應器24 0可包括與減速區 250流通的反應區245。該反應區245可包括生長聚合物 粒子的床、所形成的聚合物粒子及呈補充供料形式之被可 聚合且改變氣態成分的流續流所流體化的觸媒粒子及經過 該反應區24 5的再循環流體。 供料流或補充流2 1 0可在任何點處加入該聚合系統。 例如，該供料流或補充流210可在反應區245中加入該反 應器流體化床或加入擴張段2 5 0或該再循環流2 1 5內的任 何點。較佳地，該供料流或補充流2 1 0可在熱交換器275 之前或之後加入該再循環流215。在第6圖中，該供料流 或補充流210係描述成在冷卻器275之後進入該再循環流 2 15° 在此所用的“供料流”表示用於聚合法中製造聚合物產 物的原料，氣相或液相。例如，供料流可爲任何烯烴單體 ，其包括具有2至1 2個碳原子之經取代或未經取代的烯 類，如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基-1-戊烯、己嫌 、辛烯、癸烯、1-十二烯、苯乙烯及其衍生物。該供料流 包括非嫌烴氣體，如氮及氫。該等供料可在多個且不同的 位置進入該反應器。例如，單體可以不同方式加入該聚合 區，其包括經過噴嘴（圖中未顯示）進入該床的直接注射 法。該供料流可進一步包括一或多種用於除去反應熱的非 -22- 200902559 反應性烷類’其可能會在聚合法中凝聚。例示的非反應性 烷類包括’但不限於’丙烷、丁烷、異丁烷、戊烷、異戊 院、己院、其異構物及其衍生物。 該流體化床具有由經過該床的氣體滲透所產生之個別 移動粒子緻密團的一般外觀。經過該床的壓降等於或稍大 於該床的重量除以斷面積。因此與該反應器的幾何形狀有 關。爲了維持該反應區245中可變的流體化床，經過該床 的表層氣體速度必須超過流體化所需的最小流速。較佳地 ’該表層氣體速度爲最小流速的至少2倍。普通而言，該 表層氣體速度不超過5.0 ft/sec且通常不大於2.5 ft/sec 就足夠。 一般而言，該反應區2 4 5的高度對直徑比例可在約 2:1至約5 : 1的範圍內變化。該範圍，當然，可變成較大 或較小的比例且取決於預期的生產能力。該減速區2 5 0的 斷面區通常在約2至約3乘以反應區2 4 5的斷面積之範圍 內。 該減速區250具有比反應區245大的內徑。如其名所 暗示的，該減速區250由於提高的斷面積而減緩氣體的速 度。此氣體速度減低使向上移動氣體中夾帶的粒子落回該 床，使主要只有氣體能經過再循環氣流2 1 5排出該反應器 240的頭部。 該再循環流215可被壓縮在壓縮器/壓縮器27 0中接 著在其返回該床之前通過熱被除去的熱交換器275。該熱 交換器275可爲水平或垂直型。必要的話，可使用數個熱 -23- 200902559 交換器來降低數個階段中的循環氣流的溫度。也可將該壓 縮器位於該熱交換器的下游或數個熱交換器之間的中間點 。冷卻之後，該再循環流215將返回該反應器240。經冷 卻的再循環流將吸收聚合反應所產生的反應熱。 較佳地，使該再循環流2 1 5返回該反應器240且經過 氣體分配板280返回該流體化床。氣體偏向板280較佳爲 設在該反應器的入口以防止所含的聚合物粒子沈降且凝聚 成固體團塊且也防止該反應器底部的液體累積以促進循環 氣流中含有及不含液體的製程之間容易轉移且反之亦然。 適於此用途的例示性偏向板係說明於美國專利案號 4,933,415 及 6,627,713 中。 觸媒或觸媒系統較佳爲經過與物流2 3 0流通的一或多 個注射噴嘴1 00加入該反應器240內的流體化床。該觸媒 或觸媒系統較佳爲以預形成粒子的方式加入一或多種液態 載劑（即觸媒漿液）。適合的液態載劑包括礦物油及液態 烴’其包括但不限於丙烷、丁烷、異戊烷、己烷、庚烷及 辛烷或其混合物。例如氮或氬等對觸媒漿液具有鈍性的氣 體也可用於將該觸媒漿液帶到該反應器240中。在一或多 個具體例中，該觸媒或觸媒系統可爲乾燥粉末。在一或多 個I具體例中，該觸媒或觸媒系統可溶於該液態載劑中且以 溶液的方式加入該反應器240。 在指定的操作條件組合下，該流體化床係經由在該微 1立R聚合物產物形成的速率下以產物的形式抽取該床的一 維持在基本上不變的高度。因爲熱產生速率與產物 -24- 200902559 形成速率直接相關，所以若該入口流體中沒有或有可忽略 之可蒸發的液體出現時橫跨該反應器的流體溫度升高（入 口流體溫度與出口流體溫度之間的差異）的測量暗示在不 變的流體速度下微粒聚合物形成的速率。 從反應器240卸下微粒狀聚合物粒子時，預期且較佳 爲分離流體與產物且使該流體返回再循環管道215。在一 或多個具體例中，此分離在流體與產物離開該反應器24〇 且經過閥門257進入產物卸料槽255 (顯示一個）時完成 ’該閥門257可爲被設計成打開時具有最小流動限制的球 閥。位在該產物卸料槽25 5上方及下方爲傳統閥門25 9, 267。該閥門267使產物能通入該產物緩衝槽260 (只顯 不一個）。 在至少一個具體例中’爲了從反應器240卸下微粒狀 聚合物’當閥門25 9, 267在關閉位置時打開閥門2 5 7。將 閥門2 5 7關閉且令產物能沈降在該產物卸料槽2 5 5中。接 著將閥門2 5 9打開以允許流體從產物卸料槽2 5 5流至該反 應器245。接著將閥門259關閉且打開閥門267且使該產 物卸料槽2 5 5中的任何產物都流入該產物緩衝槽2 6 〇內。 接著將閥門267關閉。接著經過閥門264從該產物緩衝槽 260卸下產物。該產物可經由洗淨流263進一步洗淨以除 去殘餘烴類且輸送至造粒系統或儲存起來（未顯示）。該 等閥門25 7、259、267、264的特定時序藉由使用此技藝 中眾所周知的傳統可程式控制器來完成。 另一個可選擇性使用的較佳產物卸料系統爲美國專利 -25- 200902559 案號4,62 1，952中揭示且請求者。此系統使用至少一（並 聯）對槽’該至少一對槽包含串聯的沈降槽及轉移槽且具 有從該沈降槽頂部返回接近該流體化床頂部的反應器之處 〇 該流體化床係裝配適當的通風系統（未顯示）使該床 發動及停止時通風。該反應器不需要運用攪拌及/或壁刮 拭。該再循環管道215及其內的元件（壓縮器270、熱交 換器275 )都應該將表面弄平且沒有不必要的障礙物以便 不致阻礙再循環流體或夾帶粒子的流動。 用於防止該反應器阻塞及聚合物凝聚的不同技術都可 使用。這些技術的說明例爲加入微細切分的微粒物質以防 止凝聚，如美國專利案號4,994,534及5，200,477中說明 的；如美國專利案號4,803,2 5 1中說明的添加負電荷產生 化學藥品以平衡正電壓或添加正電荷產物化學藥品以中和 負電壓。也可添加抗靜電物質，無論是以連續或間歇的方 式以防止或中和靜電電荷產生。也可使用如美國專利案號 4,5 43,3 99及4,5 8 8,790中揭示的凝結模式操作來輔助該流 體床聚合反應器的熱移除。 用於聚合的條件根據單體、觸媒、觸媒系統及設備可 利用性而改變。指定條件乃習知或易由熟於此藝之士推衍 得到。例如，該等溫度在約-1 0 °C至約1 2 0 °C的範圍內， 經常約15 °C至約110 °C。約0.1巴至約100巴範圍內的壓 力，例如，如約5巴至約5 0巴。聚合的額外細節可在美 國專利案號6,627,7 1 3中見到，在此以引用方式至少將其 -26- 200902559 揭示聚合細節的範圍倂入本文。 觸媒系統 該觸媒系統可包括齊格那塔（Ziegler-Natta )觸媒、 絡爲底的觸媒、二茂金屬觸媒及其他包括第15族的觸媒 、雙金屬觸媒及混合觸媒的單點觸媒。該觸媒系統也可包 括A1 c 13、鈷、鐵、鈀、鉻/氧化鉻或“ p h丨丨丨丨p s，，觸媒。任 何觸媒都可單獨使用或與其他之物結合。在一或多個具體 例中’較佳爲“混合型”觸媒。 該措辭“觸媒系統”包括至少一種“觸媒成分，，及至少一 種“活化劑”，或至少一種共觸媒。該觸媒系統也可包括其 他成分’如支撐物，且不限於該觸媒成分及/或活化劑的 單劑或組合。該觸媒系統可以所說明的任何組合包括任何 數目的觸媒成分，及如所說明的任何組合的任何活化劑。 該措辭“觸媒成分”包括任何化合物，其一旦經適當地 活化就能催化烯烴的聚合或寡聚合。較佳地，該觸媒成分 包括至少一種第3族至第1 2族原子且視需要地至少一種 鍵結至彼的離去基。 該措辭“離去基”表示鍵結至該觸媒成分的金屬中心之 一或多個化學部分’其可藉由活化劑從該觸媒成分抽走， 藉以製造對烯烴聚合或寡聚合具有活性的物種。適合的活 化劑在下文中詳細說明。 如在此所用的，對照元素週期表“族群”’使用如CRC Handbook 〇f Chemistry and Physics ( David R. Lide 編輯 -27- 200902559 ’ CRC出版社’第81版，2000年）用於週期表族群的“ 新”命名法。 該措辭“經取代，，意指符合該措辭的基團具有代替任何 位置的一或多個氫之至少一部分，該等部分選自如鹵基（ 例如，Cl、F、Br )、羥基、羰基、羧基、胺基、膦基、 院氧基、本基、萘基、C1至C10烷基、C2至C10烯基及 其組合。經取代的炔基及芳基的例子包括，但不限於，醯 基、院胺基、院氧基、芳氧基、烷硫基、二烷胺基、烷氧 鑛基、芳氧擬基、胺基甲酸基烷基-及二烷基-胺基甲酸基 、醯氧基、醯胺基、芳胺基及其組合。 鉻觸媒 適當的鉻觸媒可包括經二取代的鉻酸酯，如 Cr02(0R)2 ;其中R爲三苯基矽烷或三級聚脂環族烷基。 該鉻觸媒系統可進一步包括CrO 3、二茂鉻、鉻酸甲矽烷 酯、氯化鉻（Cr02C12)、鉻己酸-2-乙酯及乙醯丙酮酸鉻 (Cr(AcAc)3 )等。 二茂金屬大體上係說明於，例如1&2二茂金屬爲底 的聚嫌烴（John Scheirs & W. Kaminsky 編輯，John Wiley & Sons, Ltd. 2000 年）；G.G. Hlatky 在 181 Coordination C hem. Rev. 243 至 296 頁(1 999 年）全文中 ，且特別如 1 Metallocene-Based Polyolefins 261-377 ( -28- 200902559 20 00 )中所述之聚乙烯合成。在此說明的二茂金屬觸媒成 分包括“半夾層”及“全夾層”化合物，其具有鍵結至至少一 個第3族至第12族金屬原子的一或多個Cp配位子（環戊 二烯基及環戊二烯基的等翼配位子）及鍵結至至少一個金 屬原子的一或多個離去基。後文中，這些化合物將被稱爲 “二茂金屬”或“二茂金屬觸媒成分”。有一個具體例中該二 茂金屬觸媒成分係支撐於支撐材料上，且可支撐或沒支撐 於另一種觸媒成分上。 該Cp配位子爲一或多個環系統，其至少一部分包括 π-鍵結系統，如環二烯基配位子及雜環族相似物。該環系 統通常包含選自第13至16族原子的原子，或構成該Cp 配位子的原子係選自碳、氮、氧、砂、硫、磷、鍺、硼及 鋁及其組合，其中碳構成至少50%的環組份。或該Cp配 位子係選自經取代或未經取代的環戊二烯基配位子及環戊 二烯基的等翼配位子，其非限定例子包括環戊二烯基、茚 基、莽基及其他結構。此等配位子的另外非限定例子包括 環戊二稀基、環五菲基（cyclopentaphenanthreneyl)、節 基、苯并茚基、荛基、八氫莽基、環辛四烯基、環五環癸 烯、菲啶基、3,4-苯并蒹基、9-苯基莽基、8-H-環五二氫 萘烯基、7H-二苯并莽基、茚并[1，2_ 9]蒽烯、噻吩并茚基 、噻吩并葬基、其氫化變體（例如，4,5,6,7-四氫茚基或 “H4 In d”）、其經取代的變體及其雜環族變體。 含第15族的觸媒 -29- 200902559 該“含第1 5族的觸媒，，可包括第3族至第1 2族金屬錯 合物’其中該金屬爲2至8配位，該配位部分包括至少2 個第15族原子，且至多4個第15族原子。在一個具體例 中’該含第15族的觸媒成分爲第4族金屬及I至4個配 位子的錯合物使該第4族金屬爲至少2配位，該配位部分 包括至少兩個氮。代表性含第1 5族的化合物係揭示於， 例如 ’ WO 99/01460; EP A 1 0 893 454; EP A 1 0 894 005 ;US 5,3 1 8,93 5 ; US 5,889,1 28 ; US 6,3 3 3，3 8 9 B2 及 US 6,271，325 B1。在一個具體例中，該含第15族的觸媒包括 對烯烴聚合具有任何程度的活性之第4族亞胺基-酚錯合 物、第4族雙（醯胺）錯合物及第4族吡啶-醯胺錯合物 活化劑 該措辭“活化劑”包括任何化合物或化合物組合，被支 撐或未被支撐，其可活化單點觸媒化合物（例如，二茂金 屬、含第15族的觸媒），如藉由該觸媒成分來產生陽離 子物種。經常地’這涉及從該觸媒成分的金屬中心抽走至 少一個離去基（上述化學式/結構中的X基團）。前述具 體例的觸媒成分因此使用此等活化劑而對烯烴聚合具有活 化。此等活化劑的具體例包括如環狀或寡聚合性聚（氧化 烴基鋁）的路易士酸及所謂的非配位活化劑（“NCA”）（ 或者’“離子化活化劑”或“化學計量活化劑”），或任何可 將中性二茂金屬觸媒成分轉化成就烯烴聚合來看具有活性 -30- 200902559 的二茂金屬陽離子的其他化合物。 路易士酸可用於活化所述的二茂金屬。例示性路易士 酸包括，但不限於，鋁氧烷（例如，“Μ AO”）、改質的鋁 氧烷（例如，“TIB AO”）及烷基鋁化合物。如肆（五氟苯 基）硼三（正丁基）銨的離子化活化劑（中性或離子性） 也可使用。再者，可使用叁全氟苯基硼類金屬前驅物。那 些活化劑/前驅物之任何者都可單獨或相互結合使用。 Μ A◦及其他鋁爲底的活化劑爲此技藝中習知的。離 子化活化劑爲此技藝中習知的且由，例W，EugeneYou-Xi an Chen & Tobin J. Marks，用於金屬催化的烯烴聚合的 共觸媒：活化劑、活化製程及結構活性關係100(4) Chemical Revi ews 1 3 9 1 至 1 43 4 頁（200 0 年）來說明。該 等活化劑可聯合或鍵結至支撐物，無論聯合該觸媒成分（ 例如，二茂金屬）或與該觸媒成分分開，如Gregory G. HI atky，用於烯烴聚合的異質單點觸媒100 ( 4 ) Chemical Reviews 1347 至 1374 頁（ 2000 年）所說明的。 齊格那塔觸媒 例示性齊格那塔觸媒化合物係揭示於 Ziegler Catalysts 3 63 至 3 86 頁（G. Fink、R. Mulhaupt 及 H.H. Brintzinger 編輯，Springer-Verlag 1 99 5 年）；或在 EP 1 03 1 2 0； EP 1 02 5 03 ； EP 0 23 1 1 02 ; EP 0 703 246 ； RE 3 3,683 ； US 4,3 02,5 65 ; US 5,5 1 8,973 ; US 5,5 2 5,6 7 8 ； US 5,288,933 ; US 5，290,745 ; US 5,093,415 及 US 6,562,905 -31 - 200902559 中。此等觸媒的例子包括那些包含第4、5或6族過渡金 屬氧化物、烷氧化物及鹵化物，或鈦、鉻或釩的氧化物、 烷氧化物及鹵化物者；視需要與鎂化合物、內部及/或外 部電子供體（醇、醚、矽氧烷等等）、烷基及烷基鹵化金呂 或硼，及無機氧化物支撐物的組合。 傳統類型的過渡金屬觸媒爲那些此技藝中眾所周知的 傳統齊格那塔觸媒者。傳統類型的過渡金屬觸媒的例子係 討論於美國專利案號 4,115,639、 4,077,904、 4,482,687、 4,564,605 ' 4,72 1,763、4，8 7 9，3 5 9 及 4，9 6 0,7 4 1 中。可使 用的傳統類型的過渡金屬觸媒化合物包括元素週期表第3 至17族或第4至12族或第4至6族的過渡金屬化合物。 該傳統類型的過渡金屬觸媒可由下式來表示：MRx， 其中Μ爲第3至17族的金屬、第4至6族的金屬或第4 族的金屬或鈦；R爲鹵素或烴氧基；X爲金屬Μ的價數。 R的例子包括烷氧基、苯氧基、溴化物、氯化物及氟化物 。Μ爲鈦的傳統類型的過渡金屬觸媒包括TiC14、TiBr4、 Ti ( OC2H5 ) 3 Cl、Ti ( OC2H5 ) C13、Ti ( OC4H9 ) 3C1、 Ti ( OC3H7) 2C12、Ti ( OC2H5 ) 2Br2、TiC13. 1 /3 A1C13 及 Ti ( OC12H25 ) C13。 以鎂/鈦電子供體錯合物爲底的傳統類型的過渡金屬 觸媒係說明於，例如，美國專利案號 4,3 02,5 6 5及 4,302,566中。亦期待衍生自M g/Ti/Cl/THF的觸媒’其係 普通熟悉此技藝者眾所周知者。此觸媒一般製備法的一個 例子包括下列步驟：將TiC14溶於THF中，使用Mg將該 -32- 200902559 化合物還原成TiC13，添加MgC12，及除去溶劑。 用於上述傳統類型的過渡金屬觸媒化合物的傳統類型 共觸媒化合物可藉由下式M3M4vX2cR3b-c來表示，其中 M3爲元素週期表第丨族至第3族及第12族至第13族的 金屬；M4爲元素週期表第1族的金屬；v爲〇至1的數 字；各X2爲任何鹵素；c爲0至3的數字；各R3爲單會 烴基或氫；b爲1至4的數字；及其中b減c爲至少1。 其他用於上述傳統類型的過渡金屬觸媒化合物的傳統類型 有機金屬共觸媒化合物具有下式M3R3k，其中M3爲第 ΙΑ、IIA、IIB或IIIA族金屬，如鋰、鈉、鈹、鋇、硼、 鋁、鋅、鎘及鎵；k等於1、2或3，其取決於M3的價數 ’該價數依次正常取決於M3歸屬的特定族群；且各R3 可爲包括烴基及含第1 3至1 6族元素的烴基（像是氟化物 、鋁或氧或其組合）之任何單價基。 混合觸媒系統 該混合觸媒可爲雙金屬觸媒組成物或多觸媒組成物。 如在此所用的’該措辭“雙金屬觸媒組成物，，及“雙金屬觸 媒”包括含二或多種不同觸媒成分（其各自具有不同金屬 基團）的任何組成物、混合物或系統。該措辭“多觸媒組 成物”及“多觸媒”包括含二或多種不同觸媒成分而不管金 屬的任何組成物、混合物或系統。因此，該等措辭“雙金 屬觸媒組成物”、“雙金屬觸媒，，、“多金屬觸媒組成物，，及“ 多金屬觸媒”在此將總括表示成“混合觸媒”，除非另行明 -33- 200902559 確註示。在一個較佳的具體例中，該混合觸媒包括至少一 種二茂金屬觸媒成分及至少一種非二茂金屬觸媒成分。 就適當的特定權限而言，本發明亦提供下列具體例： 1 · 一種用於烯烴聚合的觸媒注射之噴嘴，其包含： 第一導管，其包含本體、漸縮段及注射尖端； 具有內表面及外表面的第二導管，其中該第一導 管係配置在該第二導管周圍，該第二導管界定在彼等之間 的第一個環；及 至少部分配置在該第一導管外表面周圍的支撐組 件’該第一導管界定在彼等之間的第二個環，該支撐組件 具有在其第一端的收欽外表面。 2_如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第一導管的 本體係配置於該第二導管周圍。 3.如申請專利範圍第1或2項之噴嘴，其中該第一導 管注射尖端的外表面收歛。 4 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項之噴嘴，其中 該注射尖端的內表面係不變的。 5 _如申請專利範圍第4項之噴嘴，其中該注射尖端的 內表面界定流經彼的流徑。 6 ·如申請專利範圍第1至5項中任一項之噴嘴，其中 該第一導管過渡段的內表面朝該注射尖端收歛。 7.如申請專利範圍第1至6項中任一項之噴嘴，其中 該第一導管本體的內表面係不變的。 8 .如申請專利範圍第1至7項中任一項之噴嘴，其中 -34- 200902559 該第二導管具有第一開放端及第二封閉端。 9.如申請專利範圍第1至8項中任一項之噴嘴，其中 該第二導管包含多個在其附近呈輻射且軸向間隔的孔口。 1 〇.如申請專利範圍第1至9項中任一項之噴嘴，其 中該第二導管包含螺旋配置於該第二導管周圍的第一排呈 軸向間隔的孔口。 1 1 .如申請專利範圍第1至1 0項中任一項之噴嘴，其 中該第二導管包含第一排軸向間隔之孔口及第二排軸向間 隔之孔口，其中各排係螺旋配置於該第二導管周圍使該第 一及第二排中的對應軸向孔口係輻射地間隔開。 12.如申請專利範圍第1至11項中任一項之噴嘴，其 中該第一導管的至少一部分延伸超越該支撐組件的收歛外 表面。 1 3 .如申請專利範圍第〗至1 2項中任一項之噴嘴，其 中該第一導管的漸縮段延伸超越該支撐組件的收歛外表面 〇 1 4 ·如申請專利範圍第1至1 3項中任一項之噴嘴，其 中該第一導管的注射段延伸超越該支撐組件的收歛外表面 〇 I5·如申請專利範圍第8項之噴嘴，其中該第二導管 的封閉段延伸超越該支撐組件的收歛外表面。 1 6 ·如申請專利範圍第1至1 5項中任一項之噴嘴，其 進一步·包含一或多個伴隨該第二個環配置的輻射間隔物。 17.如申請專利範圍第16項之噴嘴，其中該一或多個 -35- 200902559 輻射間隔物包含三或更多個配置於該支撐組件內表面周圍 的等間隔間隔物。 1 8 · —種用於烯烴聚合的觸媒注射之噴嘴，其包含： 第一導管’其包含本體、漸縮段及注射尖端； 具有內表面及外表面的第二導管，其中該第一導 管係配置在該第二導管周圍，該第二導管界定在彼等之間 的第一個環；及 至少部分配置在該第一導管外表面周圍的支撐組 件’該第一導管界定在彼等之間的第二個環，該支撐組件 具有在其第一端的收歛外表面， 其中該桌一及桌一導管的至少一部分延伸超越該 支撐組件的收歛外表面。 19. 如申請專利範圍第18項之噴嘴，其中該第一導管 的本體係配置於該第二導管周圍。 20. 如申請專利範圍第18或19項之噴嘴，其中該第 一導管注射尖端的外表面收歛。 21. 如申請專利範圍第20項之噴嘴，其中該注射尖端 的內表面係不變的。 22. 如申請專利範圍第21項之噴嘴，其中該注射尖端 的內表面界定流經彼的流徑。 2 3 ·如申請專利範圍第1 8至2 2項中任一項之噴嘴， 其中該第一導管過渡段的內表面朝該注射尖端收歛。 2 4 ·如申請專利範圍第1 8至2 3項中任一項之噴嘴， 其中該第一導管本體的內表面係不變的。 -36- 200902559 2 5 .如申請專利範圍第1 8至2 4項中任一項之噴嘴， 其中該第二導管具有第一開放端及第二封閉端。 2 6 ·如申請專利範圍第1 8至2 5項中任一項之噴嘴， 其中該第二導管包含多個在其附近呈輻射且軸向間隔的孔 □。 2 7 .如申請專利範圍第1 8至2 6項中任一項之噴嘴， 其中該第二導管包含螺旋配置於該第二導管周圍的第一排 軸向間隔之孔口。 2 8 .如申請專利範圍第1 8至2 7項中任一項之噴嘴， 其中該第二導管包含第一排軸向間隔之孔口及第二排軸向 間隔之孔口，其中各排係螺旋配置於該第二導管周圍使該 第一及第二排中的對應軸向孔口係輻射地間隔開。 2 9 _如申請專利範圍第1 8至2 8項中任一項之噴嘴， 其中該第一導管的漸縮段延伸超越該支撐組件的收歛外表 面。 3 0 ·如申請專利範圍第1 8至2 9項中任一項之噴嘴， 其中該第一導管的注射尖端延伸超越該支撐組件的收歛外 表面。 3 1.如申請專利範圍第25項之噴嘴，其中該第二導管 的封閉段延伸超越該支撐組件的收歛外表面。 3 2 ·如申請專利範圍第1 8至3 1項中任一項之噴嘴， 其進一步包含一或多個伴隨該第二個環配置的輻射間隔物 〇 3 3 .如申請專利範圍第3 2項之噴嘴，其中該一或多個 -37- 200902559 輻射間隔物包含三或更多個配置於該支撐組件內表面周圍 的等間隔間隔物。 3 4 · —種用於觸媒注射至氣相聚合反應器內之方法’ 其包含： 提供一或多個噴嘴至該反應器，至少一個噴嘴包 含： 第一導管，其包含本體、漸縮段及注射尖端 » 具有內表面及外表面的第二導管，其中該第 一導管係配置在該第二導管周圍，該第二導管界定在彼等 之間的第一個環；及 至少部分配置在該第一導管外表面周圍的支 撐組件，該第一導管界定在彼等之間的第二個環，該支撐 組件具有在其第一端的收歛外表面； 使觸媒漿液流經該第一個環且進入該反應器； 使一或多種單體流經該第二個環且進入該反應器 :及 使一或多種鈍性氣體流經該第二導管的環進入該第一 個環且進入該反應器。 3 5 _如申請專利範圍第3 4項之方法，其中該觸媒漿液 包含一或多種觸媒粒子及一或多種液體。 36·如申請專利範圍第34或35項之方法，其中該觸 媒漿液包含一或多種選自齊格那塔（Ziegler-Natta )觸媒 、鉻爲底的觸媒、二茂金屬觸媒、含第15族的觸媒、雙 -38- 200902559 金屬觸媒及混合觸媒的觸媒成分。 3 7 ·如申請專利範圍第3 4至3 6中任一項之方法，其 中該觸媒漿液包含一或多種含第15族的觸媒。 3 8 _如申請專利範圍第3 4至3 7中任一項之方法，其 中該觸媒漿液包含一或多種選自第4族亞胺基酚錯合物、 第4族雙（醯胺）錯合物及第4族吡啶-醯胺錯合物的觸 媒成分。 39. 如申請專利範圍第34至38中任一項之方法，其 中該一或多種經過該第二個環的單體流速爲約45 5 kg/hr 至 2,273 kg/hr。 40. 如申請專利範圍第34至39中任一項之方法，其 中經過該第一個環的觸媒漿液流速爲約1.4 kg/hr至約14 kg/hr ° 4 1 ·如申請專利範圍第3 4至4 0中任一項之方法，：g： 進一步包含在該第一個環內混合該一或多種鈍性氣體及觸 媒漿液。 4 2 .如申請專利範圍第3 4至4 1中任一項之方法，其 進一步包含使經過該第一導管的注射尖端之該一或多種鈍 性氣體及觸媒漿液的混合物流入該反應器。 43·如申請專利範圍第34至42中任一項之方法，宜 進一步包含將該反應器中的一或多種鈍性氣體及觸媒槳液 的混合物與流經該第二個環的一或多種單體一同霧化。 特定具體例及特徵已經使用〜組數値上限及一組數値 下限予以說明。應該要明白除非另行指明否則預期在任何 -39- 200902559 下限至任何上限的範圍內。特定的下限、上限及範圍出現 在下文之一或多個申請專利範圍中。所有數値範圍皆爲“ 大約，，或“將近”所指出的値’且考量實驗誤差及普通熟悉 此技藝者能預期的變數。 不同措辭已界定於上文。只要是用於申請專利範圍中 的措辭未在上文中界定，就應該要給予相關技藝者從至少 一發行刊物或公開專利中所表達的措辭得知的最廣義的定 義。再者，本案中所有專利、測試步驟及其他文件全都以 引用的方式倂入至此揭示內容與此案沒有不一致的程度且 倂入此倂入允許的所有權限。 儘管前述係針對本發明的具體例，但是也可想出本發 明的其他及進一步的具體例而不會悖離其基本範圍，且其 範圍係由後文的申請專利範圍來決定。 【圖式簡單說明】 所以在上面列舉的發明特徵可詳細被了解的情況下， 本發明更明確的說明，簡要總結於上文，可參照具體例完 成’其部分在後附的圖式中例示。然而，要注意後附的圖 式僅例示本發明的典型具體例且因此不得視爲其範圍的限 制’本發明可容許其他等效的具體例。 第1圖描述根據所說明的一或多個具體例的注射噴嘴 槪略圖。 第1A圖描述第1圖所示的注射噴嘴的放大槪略圖。 第2圖描述第1A圖沿著線2-2取得的斷面圖。 -40- 200902559 第3圖描述例示性第二導管1 40的槪略圖。 第4圖描述第3圖沿著線4-4取得的第二導管140斷 面圖。 第5圖描述例示性第一導管1 20的放大局部槪略圖。 第6圖描述用於製造聚烯烴的例示性氣相系統流程圖 【主要元件符號說明】 100 :注射噴嘴 1 0 5 :凸緣部分 1 10 :反應器壁 1 1 5 :三通閥 120 :第一導管 120A :供料管道 1 2 0 B :第二端 1 2 1 :尖端 1 22 :本體 122A ：環帶直徑 124 :尖端段直徑 1 2 6 :過渡段 126A :過渡段直徑 1 2 7 :尖端段 1 2 8 :尖端段直徑 140 :第二導管 -41 - 200902559 140A :供料管道 1 4 1 :封閉的第一端 142 :開放的第二端 1 4 5 :孑L 口 1 4 5 A :孔口 1 4 5 B :孑L 口 1 5 0 :支撐組件 150A :供料管道 1 5 1 :漸縮外徑 1 5 2 :凸緣段 1 6 0 :間隔物 1 8 0 :混合區 1 8 5 :第一個環 187 :環 1 90 :第二個環 2 0 0 :聚合系統 2 1 0 :補充流 2 1 5 :再循環流 2 3 0 :物流 240 :反應器 2 4 5 :反應區 2 5 0 :減速區 2 5 5 :卸料槽 25 7 :閥門 -42 200902559 2 5 9 :閥門 2 6 0 :緩衝槽 2 6 3 :洗淨流 264 :閥門 2 6 7 :閥門 270:再循環壓縮器 27 5 :熱交換器 280:氣體偏向板

Claims (1)

  1. 200902559 十、申請專利範圍 1. 一種用於烯烴聚合的觸媒注射之噴嘴，其包含： 第一導管，其包含本體、漸縮段及注射尖端； 具有內表面及外表面的第二導管，其中該第一導管係 配置在該第二導管周圍’該第二導管界定在彼等之間的第 一個環；及 至少部分配置在該第一導管外表面周圍的支撐組件， 該第一導管界定在彼等之間的第二個環，該支撐組件具有 在其第一端的收歛外表面。 2 _如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第一導管的 本體係配置於該第二導管周圍。 3 .如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第一導管注 射尖端的外表面收歛。 4 .如申請專利範圍第3項之噴嘴，其中該注射尖端的 內表面係不變的。 5 ·如申請專利範圍第4項之噴嘴，其中該注射尖端的 內表面界定流經彼的流徑。 6. 如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第一導管過 渡段的內表面朝該注射尖端收歛。 7. 如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第一導管本 體的內表面係不變的。 8. 如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第二導管具 有第一開放端及第二封閉端。 9. 如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第二導管包 -44 - 200902559 含多個在其附近呈輻射且軸向間隔的孔口。 10.如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第二導管 包含螺旋配置於該第二導管周圍的第一排呈軸向間隔的孔 □。 1 1.如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第二導管 包含第一排軸向間隔之孔口及第二排軸向間隔之孔口，其 中各排係螺旋配置於該第二導管周圍使該第一及第二排中 的對應軸向孔口係輻射地間隔開。 12_如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第—導管 的至少一部分延伸超越該支撐組件的收歛外表面。 13_如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第一導管 的漸縮段延伸超越該支撐組件的收歛外表面。 1 4 .如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該第一導管 的注射尖端延伸超越該支撐組件的收歛外表面。 15.如申請專利範圍第8項之噴嘴，其中該第二導管 的封閉端延伸超越該支撐組件的收歛外表面。 1 6 .如申請專利範圍第1項之噴嘴，其進一步包含一 或多個伴隨該第二個環配置的輻射間隔物。 17.如申請專利範圍弟16項之噴嘴，其中該一或多個 輻射間隔物包含三或更多個配置於該支撐組件內表面周圍 的等間隔間隔物。 1 8 . —種用於烯烴聚合的觸媒注射之噴嘴，其包含： 第一導管，其包含本體、漸縮段及注射尖端； 具有內表面及外表面的第二導管，其中該第一導管係 -45- 200902559 配置在該第二導管周圍，該第二導管界定在彼等之間的第 一個環；及 至少部分配置在該第一導管外表面周圍的支撐組件’ 該第一導管界定在彼等之間的第二個環，該支撐組件具有 在其第一端的收歛外表面， 其中該第一及第二導管的至少一部分延伸超越該支撐 組件的收歛外表面。 1 9.如申請專利範圍第18項之噴嘴，其中該第一導管 的本體係配置於該第二導管周圍。 20.如申請專利範圍第18項之噴嘴，其中該第一導管 注射尖端的外表面收歛。 2 1 .如申請專利範圍第20項之噴嘴，其中該注射尖端 的內表面係不變的。 22 .如申請專利範圍第2 1項之噴嘴，其中該注射尖端 的內表面界定流經彼的流徑。 23. 如申請專利範圍第18項之噴嘴，其中該第一導管 過渡段的內表面朝該注射尖端收歛。 24. 如申請專利範圍第18項之噴嘴，其中該第一導管 本體的內表面係不變的。 2 5 .如申請專利範圍第1 8項之噴嘴，其中該第二導管 具有第一開放端及第二封閉端。 26. 如申請專利範圍第18項之噴嘴，其中該第二導管 包含多個在其附近呈輻射且軸向間隔的孔口。 27. 如申請專利範圍第18項之噴嘴，其中該第二導管 -46- 200902559 包含螺旋配置於該第二導管周圍的第一排軸向間隔之孔口 〇 2 8 .如申請專利範圍第1 8項之噴嘴，其中該第二導管 包含第一排軸向間隔之孔口及第二排軸向間隔之孔口，其 中各排係螺旋配置於該第二導管周圍使該第一及第二排中 的對應軸向孔口係輻射地間隔開。 29.如申請專利範圍第18項之噴嘴，其中該第一導管 的漸縮段延伸超越該支撐組件的收歛外表面。 3 〇 .如申請專利範圍第1 8項之噴嘴，其中該第一導管 的注射尖端延伸超越該支撐組件的收歛外表面。 3 1 ·如申請專利範圍第2 5項之噴嘴，其中該第二導管 的封閉端延伸超越該支撐組件的收歛外表面。 32.如申請專利範圍第18項之噴嘴，其進一步包含一 或多個伴隨該第二個環配置的輻射間隔物。 3 3 .如申請專利範圍第3 2項之噴嘴，其中該一或多個 輻射間隔物包含三或更多個配置於該支撐組件內表面周圍 的等間隔間隔物。 34.—種用於觸媒注射至氣相聚合反應器內之方法， 其包含： 提供一或多個噴嘴至該反應器，至少一個噴嘴包含： 第一導管，其包含本體、漸縮段及注射尖端； 具有內表面及外表面的第二導管，其中該第一導 管係配置在該第二導管周圍，該第二導管界定在彼等之間 的第一個環；及 -47- 200902559 至少部分配置在該第一導管外表面周圍的支撐組 件，該第一導管界定在彼等之間的第二個環，該支撐組件 具有在其第一端的收歛外表面； 使觸媒獎液流經該第一個環且進入該反應器； 使一或多種單體流經該第二個環且進入該反應器；及 使一或多種鈍性氣體流經該第二導管的環進入該第一 個環且進入該反應器。 3 5 .如申請專利範圍第3 4項之方法，其中該觸媒漿液 包含一或多種觸媒粒子及一或多種液體。 3 6 .如申請專利範圍第3 4項之方法，其中該觸媒漿液 包含一或多種選自齊格那塔（Ziegler-Natta)觸媒、鉻爲 底的觸媒、二茂金屬觸媒、含第15族的觸媒、雙金屬觸 媒及混合觸媒的觸媒成分。 3 7 .如申請專利範圍第3 4項之方法，其中該觸媒漿液 包含一或多種含第15族的觸媒。 3 8 .如申請專利範圍第3 4項之方法，其中該觸媒漿液 包含一或多種選自第4族亞胺基粉錯合物、第4族雙（酸 胺）錯合物及第4族吡啶-醯胺錯合物的觸媒成分。 3 9 ·如申請專利範圍第3 4項之方法，其中該一或多種 經過該第二個環的單體流速爲約4 5 5 kg/hr至2,273 kg/hr 〇 40. 如申請專利範圍第34項之方法，其中經過該第一 個環的觸媒漿液流速爲約1.4 kg/hr至約14 kg/hr。 41. 如申請專利範圍第34項之方法，其進一步包含在 -48- 200902559 該第一個環內混合該一或多種鈍性氣體及觸媒漿液。 4 2 .如申請專利範圍第41項之方法，其進一步包含使 經過該第一導管的注射尖端之該一或多種鈍性氣體及觸媒 漿液的混合物流入該反應器。 4 3 .如申請專利範圍第4 2項之方法，其進一步包含將 該反應器中的一或多種鈍性氣體及觸媒漿液的混合物與流 經該第二個環的一或多種單體一同霧化。 -49-
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