TWI432456B - 用於觸媒注射之泡騰噴嘴 - Google Patents

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John H Oskam
Timothy R Lynn
Bruce J Savatsky
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Description

用於觸媒注射之泡騰噴嘴
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。
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5,317,036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4,163,040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5,693,727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。
所提供為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歛外表面。
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。
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為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為本“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概略圖。在一或多個具體例中，該噴嘴100包括第一導管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的斷面可為任何形狀。舉例來說，該第一導管120、第二導管140及支撐組件150各自的斷面可為圓形、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各自為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為同心的。
在一或多個具體例中，該第一導管120環繞第二導管140的外表面(即外徑)，且該支撐組件150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的放大概略圖。對照第1及1A圖，該第一導管120或“外管”為環繞第二導管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”)185。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，較佳為外徑，及該支撐組件150的內表面，較佳為內徑，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160可配置於該支撐組件150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160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120置於該環190的中心。任何數目的間隔物160都可使用。各間隔物160較佳為儘可能薄以便不會妨礙或阻擋該環190內的流徑，且係由具有足以使噴嘴100操作的期間該第一導管120與支撐組件150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10：1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1A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160A、160B及160C。較佳地，該間隔物160A、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 in.(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。
第二導管140
第3圖描述第1圖所示的第二導管140的概略圖。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較佳為焊接合到半球形尖端。在該第二導管為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，較佳為約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140的多個開口、洞或孔口145。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，較佳為10至100，更佳為10至20。在一或多個具體例中，各孔口145具有約0.01 cm、0.03 cm或0.05 cm的低值至約0.06 cm、0.08 cm或1.0 cm的高值。
較佳地，該等孔口145等間隔置於第二導管140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，一排中各孔口145可相互呈輻射且軸向間隔。
同樣地，一排中的各孔口145可呈輻射偏離另一排的孔口145。例如，在第3圖所示的兩排配置中，第一排的孔口145較佳為第二排的軸向對應孔口145偏離約90度至180度。在三排配置中，軸向對應孔口145較佳為相互偏離約120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145A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180度之間，較佳為約10至約160度，更佳為約20度至約100度，且更佳為約60至約90度。
對照第3及4圖，各孔口145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145的外形可為圓形、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145可為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145具有如一或多個不同排的孔口145的相同外形及大小。在指定排中的孔口145具有與一或多個不同排的孔口145不同的外形及大小。
第二導管140的部分，在其上面鑽洞，的長度可介於約0.5與25 cm，但是該等洞較佳為出現在第二導管140最後(即離第一端141)約1至2 cm。
相對於第一導管120，可將第二導管140設置成使該第一端141位在離第一導管120的尖端121(“噴霧點”)小於約3”(7.6 cm)。在一或多個具體例中，第二導管140的第一端141位在離第一導管120的尖端121約0.5 in.(1.27 cm)至約3 in.(7.62 cm)。在一或多個具體例中，第二導管140的第一端141位在離第一導管120的尖端121約0.5 in.(1.27 cm)至約1.5 in.(3.81 cm)。在一或多個具體例中，第二導管140的第一端141位在離第一導管120的尖端121約0.5 in.(1.27 cm)至約1 in.(2.54 cm)。
第一導管120
更詳細地考量第一導管120，第5圖描述第一導管120的放大局部概略圖。第一導管120可包括本體122、過渡段126及第一端或尖端段127。該本體122具有界定通過彼的通道或環帶185之內表面或直徑122A。該內表面或直徑122A從第一導管120的第二端120B至過渡段126較不變。該過渡段126的內表面或直徑126A也界定通過彼的通道或環帶且逐漸減小或收歛(即漸縮)至尖端段127的內表面或直徑128。該尖端段127的內表面或直徑128也界定通過彼的通道或環帶且橫跨該尖端段127的長度較不變。
該內表面或直徑122A至少一部分及該內表面或直徑126A至少一部分界定彼內的混合區180。該混合區180的長度取決於製程需求且可藉由與第一導管120的內表面或直徑126A相關的第二導管140的長度及間隔來操縱。
在第一導管120為管狀或環形的較佳具體例中，內徑126A的斜率會隨觸媒注射的製程需求及流速而改變。在一或多個具體例中，該過渡段126內徑126A的斜率(y/x)介於約2：1、2：1或5：1的低值至約7：1、10：1或20：1的高值。
操作時，該噴嘴100所排出的紊流將產生可將觸媒沈積在第一導管120外徑上的背流。此沈積物接下來可進行聚合且阻塞噴嘴100。因此，尖端段127的直徑124外表面係漸縮或收歛至尖端121(“噴霧點”)。適當的漸縮角介於約4°、5°或6°的低值至約10°、15°或20°的高值。較高的漸縮角可容許使逐漸尖細的水平物變得平緩。較佳地，該漸縮角介於約5°至約10°。在一或多個具體例中，該漸縮角為約7°。
該尖端段127可具有各式各樣斷面結構，其包括但不限於圓形、橢圓形、橄欖形、方形、矩形、多邊形或拋物線形。該尖端段127的外表面或直徑124會隨觸媒注射的製程需求及流速而改變。在一或多個具體例中，該外徑124的斜率(y/x)可介於約2：1、2：1或5：1的低值至約7：1、10：1或20：1的高值。
小尖端121可助於經由提供較小表面積給觸媒及聚合物而防止阻塞物累積。較佳地，該尖端段127具有在0.01 in.(2.54 mm)及0.062 in.(1.57 mm)之間的環形厚度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 cm)至約3 in.(7.62 cm)的內徑。在一或多個具體例中，第一導管120具有約0.125 in.(0.318 cm)至約1.5 in.(3.81 cm)。在一或多個具體例中，第一導管120具有約0.125 in.(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係位於該支撐組件150內使第一導管120的尖端121超出支撐組件150的末端約1”(2.5 cm)。在一或多個具體例中，該第一導管120的尖端121超出支撐組件150的末端約1吋至約3吋。在一或多個具體例中，該第一導管120的尖端121超出支撐組件150的末端約1.5吋。
如上所述，第一導管120可被設置成使第一導管120的尖端121超出第二導管140的第一端141約3”(7.6 cm)或更小。在一或多個具體例中，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(1.27 cm)至約3吋(7.62 cm)。在一或多個具體例中，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(1.27 cm)至約1.5吋(3.81 cm)。在一或多個具體例中，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(1.27 cm)至約1吋(2.54 cm)。
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150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150係固定反應器壁110。較佳地，該支撐組件150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110的凸緣部分105。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150為管狀或環狀組件。該支撐組件150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的內徑為約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)的低值至約0.75 in.(1.91 cm)的高值。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)的低值至約0.625 in.(1.59 cm)的高值。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)的低值至約0.75 in.(1.91 cm)的高值。
在一或多個具體例中，該支撐組件150至少一部分具有如第1A圖所描述的漸縮外徑151。該支撐組件150的第二端(“開放端”)較佳為漸縮以降低該支撐組件150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150的尖端處面積滅至最小有助於防止阻塞。由於噴嘴100上的聚合物團塊形成會造成阻塞。
供料管道
對照第1及1A圖，注射噴嘴100與一或多個供料管道(第1圖所示為三個)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”)120A可與第一導管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”)140A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”)150A可與支撐組件150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120A、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140A(“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150A(“單體供料管道”)注入支撐組件150中。該供料管道120A、140A及150A可為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100。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150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)、英高鎳(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、鉭、鈦、鋯、碳化鎢及特定的聚合組成物。特佳為不鏽鋼。
噴嘴操作
操作時，經由第1圖中描述的管道120A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140之間的環帶185。該觸媒漿液可具有經過該環帶185約每小時1磅(1b/hr)(0.4 kg/hr)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，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烷等；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140A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。
對照第1A及5圖，該觸媒漿液與鈍性洗淨氣體流過注射尖端127且經由尖端121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121的一次霧化及與支撐管道流交互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/hr)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)的低值至約8 lb/hr(3.2 kg/hr)、13 lb/hr(5.9 kg/hr)或20 lb/hr(9.1 kg/hr)的高值。
排出噴嘴100所得的每液滴的觸媒粒子群族較佳為小到足以防止或降低團塊形成。例如，排出噴嘴100所得的液滴大小較佳為大於約30微米且小於約200微米。在一或多個具體例中，排出噴嘴100所得的液滴大小可介於約50微米至約150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150A加入該噴嘴100。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120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190中的單體流的另一個功能為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(907 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(907 kg/hr)的低值至約2,200 lb/hr(1,000 kg/hr)、2,500 lb/hr(1,136 kg/hr)或3,000 lb/hr(1,360 kg/hr)的高值。
聚合
該注射噴嘴100適合與任何聚合法一起使用。適合的聚合法包括溶液、氣相、漿液相及高壓法，或其組合。理想的方法為至少其一為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(僅顯示一個)、緩衝槽(surge tank)260(僅顯示一個)、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或者，共用槽255、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。為求簡化且易於說明，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240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245的再循環流體。
供料流或補充流210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250或該再循環流215內的任何點。較佳地，該供料流或補充流210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215。
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，供料流可為任何烯烴單體，其包括具有2至12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、己烯、辛烯、癸烯、1－十二烯、苯乙烯及其衍生物。該供料流包括非烯烴氣體，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、異戊烷、己烷、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。為了維持該反應區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，該表層氣體速度為最小流速的至少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245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250的斷面區通常在約2至約3乘以反應區245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215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270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可為水平或垂直型。必要的話，可使用數個熱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215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較佳為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為經過與物流230流通的一或多個注射噴嘴100加入該反應器240內的流體化床。該觸媒或觸媒系統較佳為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為乾燥粉末。在一或多個具體例中，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粒狀聚合物產物形成的速率下以產物的形式抽取該床的一部分而維持在基本上不變的高度。因為熱產生速率與產物形成速率直接相關，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，預期且較佳為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240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可為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255上方及下方為傳統閥門259,267。該閥門267使產物能通入該產物緩衝槽260(只顯示一個)。
在至少一個具體例中，為了從反應器240卸下微粒狀聚合物，當閥門259,267在關閉位置時打開閥門257。將閥門257關閉且令產物能沈降在該產物卸料槽255中。接著將閥門259打開以允許流體從產物卸料槽255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255中的任何產物都流入該產物緩衝槽260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257、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為美國專利案號4,621,952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。
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。這些技術的說明例為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4,803,251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4,543,399及4,588,790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－10℃至約120℃的範圍內，經常約15℃至約110℃。約0.1巴至約100巴範圍內的壓力，例如，如約5巴至約50巴。聚合的額外細節可在美國專利案號6,627,713中見到，在此以引用方式至少將其揭示聚合細節的範圍併入本文。
觸媒系統
該觸媒系統可包括齊格那塔(Ziegler－Natta)觸媒、鉻為底的觸媒、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AlCl3 、鈷、鐵、鈀、鉻/氧化鉻或“Phillips”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，較佳為“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12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 of Chemistry and Physics(David R.Lide編輯，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、碳基、羧基、胺基、膦基、烷氧基、苯基、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、烷胺基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、二烷胺基、烷氧碳基、芳氧碳基、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CrO2(OR)2；其中R為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CrO3、二茂鉻、鉻酸甲矽烷酯、氯化鉻(CrO2Cl2)、鉻己酸－2－乙酯及乙醯丙酮酸鉻(Cr(AcAc)3)等。
二茂金屬
二茂金屬大體上係說明於，例如1&2二茂金屬為底的聚烯烴(John Scheirs & W.Kaminsky編輯，John Wiley & Sons,Ltd.2000年)；G.G.Hlatky在181 Coordination Chem.Rev.243至296頁(1999年)全文中，且特別如1 Metallocene－Based Polyolefins 261－377(2000)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，這些化合物將被稱為“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配位子為一或多個環系統，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、矽、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、茀基及其他結構。此等配位子的另外非限定例子包括環戊二烯基、環五菲基(cyclopentaphenanthreneyl)、茚基、苯并茚基、茀基、八氫茀基、環辛四烯基、環五環癸烯、菲啶基、3,4－苯并茀基、9－苯基茀基、8－H－環五二氫萘烯基、7H－二苯并茀基、茚并[1,2－9]蒽烯、噻吩并茚基、噻吩并茀基、其氫化變體(例如，4,5,6,7－四氫茚基或“H4Ind”)、其經取代的變體及其雜環族變體。
含第15族的觸媒
該“含第15族的觸媒”可包括第3族至第12族金屬錯合物，其中該金屬為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族的觸媒成分為第4族金屬及1至4個配位子的錯合物使該第4族金屬為至少2配位，該配位部分包括至少兩個氮。代表性含第15族的化合物係揭示於，例如，WO 99/01460；EP A1 0 893 454；EP A1 0 894 005；US 5,318,935；US 5,889,128；US 6,333,389 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，“MAO”)、改質的鋁氧烷(例如，“TIBAO”)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。
MAO及其他鋁為底的活化劑為此技藝中習知的。離子化活化劑為此技藝中習知的且由，例如，Eugene You－Xian 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 Reviews 1391至1434頁(2000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.Hlatky，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 363至386頁(G.Fink、R.Mulhaupt及H.H.Brintzinger編輯，Springer－Verlag 1995年)；或在EP 103 120；EP 102 503；EP 0 231 102；EP 0 703 246；RE 33,683；US 4,302,565；US 5,518,973；US 5,525,678；US 5,288,933；US 5,290,745；US 5,093,415及US 6,562,905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、鋯或釩的氧化物、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)、烷基及烷基鹵化鋁或硼，及無機氧化物支撐物的組合。
傳統類型的過渡金屬觸媒為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、4,721,763、4,879,359及4,960,741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M為第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為鹵素或烴氧基；x為金屬M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。M為鈦的傳統類型的過渡金屬觸媒包括TiCl4、TiBr4、Ti(OC2H5)3Cl、Ti(OC2H5)Cl3、Ti(OC4H9)3Cl、Ti(OC3H7)2Cl2、Ti(OC2H5)2Br2、TiCl3.1/3AlCl3及Ti(OCl2H25)Cl3。
以鎂/鈦電子供體錯合物為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4,302,565及4,302,566中。亦期待衍生自Mg/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TiCl4溶於THF中，使用Mg將該化合物還原成TiCl3，添加MgCl2，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為元素週期表第1族至第3族及第12族至第13族的金屬；M4為元素週期表第1族的金屬；v為0至1的數字；各X2為任何鹵素；c為0至3的數字；各R3為單會烴基或氫；b為1至4的數字；及其中b減c為至少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為第IA、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可為包括烴基及含第13至16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
該混合觸媒可為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。
10.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。
11.如申請專利範圍第1至10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。
13.如申請專利範圍第1至12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。
14.如申請專利範圍第1至13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。
15.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。
16.如申請專利範圍第1至15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。
18.一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，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。
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。
23.如申請專利範圍第18至22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。
24.如申請專利範圍第18至23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。
25.如申請專利範圍第18至24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。
26.如申請專利範圍第18至25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。
27.如申請專利範圍第18至26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。
28.如申請專利範圍第18至27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。
29.如申請專利範圍第18至28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。
30.如申請專利範圍第18至29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。
31.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。
32.如申請專利範圍第18至31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。
33.如申請專利範圍第32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。
34.一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。
35.如申請專利範圍第34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、鉻為底的觸媒、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。
37.如申請專利範圍第34至36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。
38.如申請專利範圍第34至37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為約455 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為約1.4 kg/hr至約14 kg/hr。
41.如申請專利範圍第34至40中任一項之方法，其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。
42.如申請專利範圍第34至41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，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。
特定具體例及特徵已經使用一組數值上限及一組數值下限予以說明。應該要明白除非另行指明否則預期在任何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。所有數值範圍皆為“大約”或“將近”所指出的值，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併入至此揭示內容與此案沒有不一致的程度且併入此併入允許的所有權限。
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。
100．．．注射噴嘴
105．．．凸緣部分
110．．．反應器壁
115．．．三通閥
120．．．第一導管
120A．．．供料管道
120B．．．第二端
121．．．尖端
122．．．本體
122A．．．環帶直徑
124．．．尖端段直徑
126．．．過渡段
126A．．．過渡段直徑
127．．．尖端段
128．．．尖端段直徑
140．．．第二導管
140A．．．供料管道
141．．．封閉的第一端
142．．．開放的第二端
145．．．孔口
145A．．．孔口
145B．．．孔口
150．．．支撐組件
150A．．．供料管道
151．．．漸縮外徑
152．．．凸緣段
160．．．間隔物
180．．．混合區
185．．．第一個環
187．．．環
190．．．第二個環
200．．．聚合系統
210．．．補充流
215．．．再循環流
230．．．物流
240．．．反應器
245．．．反應區
250．．．減速區
255．．．卸料槽
257．．．閥門
259．．．閥門
260．．．緩衝槽
263．．．洗淨流
264．．．閥門
267．．．閥門
270．．．再循環壓縮器
275．．．熱交換器
280．．．氣體偏向板
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為其範圍的限制，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概略圖。
第1A圖描述第1圖所示的注射噴嘴的放大概略圖。
第2圖描述第1A圖沿著線2－2取得的斷面圖。
第3圖描述例示性第二導管140的概略圖。
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120的放大局部概略圖。
第6圖描述用於製造聚烯烴的例示性氣相系統流程圖。
100．．．注射噴嘴
105．．．凸緣部分
110．．．反應器壁
115．．．三通閥
120．．．第一導管
120A．．．供料管道
140．．．第二導管
140A．．．供料管道
150．．．支撐組件
150A．．．供料管道
152．．．凸緣段

Claims (45)

  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；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；及一或多個伴隨該第二個環配置的輻射間隔物。
  2. 如申請專利範圍第1項之噴嘴，其中該輻射間隔物位在距離該支撐組件第一端0.5吋至3吋處。
  3. 如申請專利範圍第1或2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。
  4. 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。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之噴嘴，其中該注射尖端的內表面係不變的。
  6. 如申請專利範圍第5項之噴嘴，其中該注射尖端的內表面界定流經彼的流徑。
  7. 如申請專利範圍第1或2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。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之噴嘴，其中該第一導管本體的內表面係不變的。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之噴嘴，其中該第二導管具有第一開放端及第二封閉端。
  10. 如申請專利範圍第1或2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。
  11. 如申請專利範圍第1或2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。
  12. 如申請專利範圍第1或2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。
  13. 如申請專利範圍第1或2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。
  14. 如申請專利範圍第1或2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。
  15. 如申請專利範圍第1或2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。
  16. 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。
  17. 如申請專利範圍第1或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。
  18. 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；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；及一或多個伴隨該第二個環配置的輻射間隔物；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。
  19. 如申請專利範圍第18項之噴嘴，其中該輻射間隔物位在距離該支撐組件第一端0.5吋至3吋處。
  20. 如申請專利範圍第18或19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。
  21. 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。
  22. 如申請專利範圍第18或19項之噴嘴，其中該注射尖端的內表面係不變的。
  23. 如申請專利範圍第22項之噴嘴，其中該注射尖端的內表面界定流經彼的流徑。
  24. 如申請專利範圍第18或19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。
  25. 如申請專利範圍第18或19項之噴嘴，其中該第一導管本體的內表面係不變的。
  26. 如申請專利範圍第18或19項之噴嘴，其中該第 二導管具有第一開放端及第二封閉端。
  27. 如申請專利範圍第18或19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。
  28. 如申請專利範圍第18或19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。
  29. 如申請專利範圍第18或19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。
  30. 如申請專利範圍第18或19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。
  31. 如申請專利範圍第18或19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。
  32. 如申請專利範圍第26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。
  33. 如申請專利範圍第18或19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。
  34. 如申請專利範圍第33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。
  35. 一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；及一或多個伴隨該第二個環配置的輻射間隔物；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。
  36. 如申請專利範圍第35項之方法，其中該噴嘴中之輻射間隔物位在距離該支撐組件第一端0.5吋至3吋處。
  37. 如申請專利範圍第35或36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。
  38. 如申請專利範圍第35或36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、鉻為底的觸媒、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。
  39. 如申請專利範圍第35或36項之方法，其中該觸媒漿液包含一或多種含第15族的觸媒。
  40. 如申請專利範圍第35或36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。
  41. 如申請專利範圍第35或36項之方法，其中該一或多種經過該第二個環的單體流速為約455kg/hr至2,273kg/hr。
  42. 如申請專利範圍第35或36項之方法，其中經過該第一個環的觸媒漿液流速為約1.4kg/hr至約14kg/hr。
  43. 如申請專利範圍第35或36項之方法，其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。
  44. 如申請專利範圍第35或36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。
  45. 如申請專利範圍第35或36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。
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