TW200902559A - Effervescent nozzle for catalyst injection - Google Patents
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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)
- 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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