專利名稱：反應(yīng)器卸料裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應(yīng)器卸料裝置和方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及裝有粉末和氣體的帶壓反應(yīng)器如聚合反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器的卸料裝置和方法。最后，本發(fā)明涉及使用該裝置進(jìn)行α-烯烴聚合的方法。
借助于含有過(guò)渡金屬化合物和活化劑的催化劑體系進(jìn)行α-烯烴的聚合是公知的。所述過(guò)渡金屬為周期表(HandbookofChemistryandPhysics，第50版，第B-3頁(yè)，1969-1970出版的版本)第Ⅲb，Ⅳb，Ⅴb和Ⅵb族;所述活化劑為選自周期表第Ⅰ至Ⅲ族的金屬有機(jī)化合物。金屬有機(jī)化合物優(yōu)選鋁化合物，過(guò)渡金屬化合物優(yōu)選基于鈦的金屬有機(jī)化合物。通過(guò)將單體保持在氣相來(lái)進(jìn)行該聚合反應(yīng)也是已知的。因而該聚合反應(yīng)通常在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行，大多數(shù)情況下，流化床化應(yīng)器的軸是垂直的，其中通過(guò)含有待聚合的一種或多種烯烴的上升氣流將形式中的聚合物保持在流化態(tài)。在該反應(yīng)器下部，通常包括一多孔板，一般稱為流化柵板，它能夠?qū)⑺铓饬鬟M(jìn)行分布以保持聚合物顆粒處于流化態(tài)。一個(gè)支管用來(lái)將一部分在反應(yīng)器中形成的聚合物從中排出。
已知的出料方法包括通過(guò)氣流的中介并借助于適當(dāng)?shù)膸чy門(mén)的設(shè)備，不連續(xù)地將一部分含有分散在氣相中的聚合物的流化床從流化床頂部下面、流化柵板上面的部位送到在低于聚合反應(yīng)器壓力下操作的一系列容器中。在這些容器中，由于重力而將固體從氣相中分離出來(lái)，氣相又直接或間接地從上述傳送部位上面的部位被再送入聚合反應(yīng)器中。然后，將固體送到下一容器中(EP-0071430)。
先有技術(shù)的卸料系統(tǒng)有某些缺點(diǎn)，即
-由于包含大理閥門(mén)，其使用較為復(fù)雜。此外，因?yàn)檫@些閥門(mén)反復(fù)動(dòng)作，所以出現(xiàn)磨損問(wèn)題，需要大量的保養(yǎng)。
-在反應(yīng)器常用壓力下，有時(shí)波動(dòng)很大。
-由于流化床的排出部分含有一部分來(lái)自反應(yīng)器的氣相并含有單體，聚合反應(yīng)在卸料容器中以不正常的方式繼續(xù)反應(yīng)。而且，在大多數(shù)情況下，必須在將這樣排出的聚合物粉末存放和/或使用前，將其脫氣，這樣便增加了對(duì)脫氣產(chǎn)生的氣體的處理步驟。
-最后，由于在卸料容器中，聚合物粉末被重力作用而壓緊，可見(jiàn)到結(jié)快的形成，它易于干擾甚至阻斷卸料過(guò)程。在粘性粉末的卸料過(guò)程中主要遇到這樣的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明致力于得到一種包含粉末和氣體的帶壓容器的卸料方法，它不存在先有技術(shù)方法的缺點(diǎn)。
為此目的，本發(fā)明涉及用包括至少一個(gè)致密區(qū)的裝置從包含粉末和氣體的帶壓容器中卸料的方法。
按照本方法，致密區(qū)是指反應(yīng)器發(fā)生的粉末可利用的體積被減少，但并不使粉末壓實(shí)。粉末的致密優(yōu)選通過(guò)降低反應(yīng)器發(fā)生的氣相的量來(lái)完成。
在本發(fā)明范圍內(nèi)，反應(yīng)器所包含的氣體是指任何含一種或多種化合物的組合物，所述化合物在所述反應(yīng)器的溫度和壓力條件下是氣態(tài)的。
本發(fā)明的方法適用于反應(yīng)物之一是氣相的反應(yīng)器的卸料，作為這種反應(yīng)器的實(shí)例，可提及的是氣相聚合反應(yīng)器。
本發(fā)明還適用于流化床反應(yīng)器的卸料。它特別適用于流化床氣相聚合反應(yīng)器卸料。
本發(fā)明還涉及從包含粉末和氣體的帶壓反應(yīng)器中卸出粉末的方法，包括至少一個(gè)上文定義的致密區(qū)。
本發(fā)明的優(yōu)選的卸料裝置包括一個(gè)致密區(qū)，其中在粉末從與反應(yīng)器連接點(diǎn)向所述區(qū)域的另一端輸送時(shí)被增密，所述連接點(diǎn)一般是反應(yīng)器卸料所用的接點(diǎn)。
當(dāng)反應(yīng)器是流化床反應(yīng)器時(shí)，連接點(diǎn)一般可位于流化床頂部和流化柵板之間任何部位。該點(diǎn)優(yōu)選位于上文定義區(qū)域的較低部位。
反應(yīng)器與致密區(qū)之間的連接可采用任何已知的連接方法，它優(yōu)選包括至少一個(gè)能將反應(yīng)器隔離開(kāi)的閥門(mén)。
特別適合的致密區(qū)由至少一個(gè)裝在料筒中的阿基米德螺桿構(gòu)成。在這種情況下，螺桿的旋轉(zhuǎn)用來(lái)確保將來(lái)自反應(yīng)器的粉末轉(zhuǎn)送到料筒的另一端。
粉末的增密可通過(guò)減小螺桿的螺距來(lái)保證。它也可通過(guò)逐漸增加桿的軸徑來(lái)保證，具有減小的螺距的增加的軸徑的阿基米德螺桿也被包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。致密區(qū)優(yōu)選由裝在料筒中的兩個(gè)同向或相向旋轉(zhuǎn)的并表現(xiàn)出螺距減小的螺桿組成。由兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)的螺桿構(gòu)成的致密區(qū)給出特別好的結(jié)果。
當(dāng)致密區(qū)由一個(gè)或多個(gè)阿基米德螺桿構(gòu)成時(shí)，可以在粉末移動(dòng)的同時(shí)觀察到來(lái)自反應(yīng)器的與粉末一起排出的氣相的量逐漸減少。
本發(fā)明的卸料裝置也可以包括致密區(qū)之后的第二個(gè)區(qū)域，下文稱之為致疏區(qū)(dedensificationzone)。根據(jù)本發(fā)明，致疏區(qū)是指這樣一個(gè)區(qū)域它包含壓力高于反應(yīng)器壓力的惰性氣體，并在其中使粉末可利用的容積增大。本發(fā)明范圍還包括這樣的卸料裝置，其中粉末的致密和致疏在包括致密區(qū)和致疏的單一容積內(nèi)完成，致密區(qū)和致疏區(qū)可相同或不同。
致疏區(qū)中的惰性氣體可以是例如氮。它全部或部分置換來(lái)自反應(yīng)器產(chǎn)生的并夾帶著粉末的氣相的殘留氣體。由可惰性氣體的壓力高于聚合反應(yīng)器的壓力，它也能夠避免這些氣體再向卸料裝置前進(jìn)。
本發(fā)明優(yōu)選的致疏區(qū)由一個(gè)或多個(gè)裝在保持在一定惰性氣體壓力下的一個(gè)或多個(gè)料筒中的阿基米德螺桿構(gòu)成。對(duì)于單螺桿的情況，粉末可利用的容器的增加由螺桿軸徑的減小和/或螺距的增加來(lái)保證。對(duì)于同向或相向旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)螺桿的情況，粉末可利用的容積的增加通過(guò)增加螺桿的螺距來(lái)產(chǎn)生。
當(dāng)致密區(qū)和致疏區(qū)由上述的一個(gè)或多個(gè)阿基米德螺桿構(gòu)成時(shí)，粉末的致密和致疏在裝有一個(gè)或多個(gè)螺桿的單個(gè)料筒(其中兩個(gè)區(qū)已先后定義)中進(jìn)行是有利的。作為這種裝置的實(shí)施。可提及包含兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)的螺桿的料筒，其中有螺桿的螺距被減小的第一區(qū)，接著是第二區(qū)，其中這些螺桿的螺距被增大，而惰性氣體經(jīng)過(guò)支管引入。
本發(fā)明的卸料裝置可包括一個(gè)或多個(gè)包含上文定義的致密區(qū)和致疏區(qū)的串聯(lián)排列。
最后，在大多數(shù)情況下，本發(fā)明的卸料裝置的終端是允許反應(yīng)器最終卸料的區(qū)域。該區(qū)域本文稱為終端區(qū)，它可以是例如進(jìn)行卸料或貯存形成的粉末的區(qū)域，或者是后接常用的粉末造?；蚣庸ぱb置的中間區(qū)域。
本發(fā)明范圍還包括包含附加部件的裝置。所述部件例如(僅為舉例，無(wú)任何限定之意)能夠?qū)⑻砑觿┮敕磻?yīng)器產(chǎn)生的粉末中的部件，或能夠?qū)⑺鲅b置中存在的氣相的一部分脫氣并對(duì)這部分氣相進(jìn)行處理的部件。該部件可裝在本發(fā)明裝置的任何地方。但是應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)本發(fā)明裝置使反應(yīng)器產(chǎn)生的氣相的量降低時(shí)，則免除脫氣操作是有利的。
本發(fā)明裝置適用于相聚合反應(yīng)器卸料。
它們還適用于流化床反應(yīng)器的卸料，特別適用于反應(yīng)器之一是氣相的流化床反應(yīng)器的卸料。
該裝置優(yōu)選用于流化床聚合反應(yīng)器的卸料。
將本發(fā)明裝置用于含2-22個(gè)碳原子的α-烯烴的氣相聚合反應(yīng)器，得到了很好的結(jié)果。
在本發(fā)明范圍內(nèi)，α-烯烴的聚合是指α-烯烴的均聚或α-烯烴之間的共聚或α-烯烴與其它不飽和單體(例如不飽和有機(jī)酸及其衍生物或二烯烴，可以是共軛或非共軛的)的共聚。
本發(fā)明的卸料裝置特別簡(jiǎn)單且能耗小。由于它沒(méi)在反應(yīng)器范圍外引入任何體積，這就使它有可能將產(chǎn)物的傳遞長(zhǎng)度減至最短。此外，它幾乎不包括什么閥門(mén)，因而無(wú)需什么保養(yǎng)和監(jiān)管。
本發(fā)明裝置能夠減少反應(yīng)器產(chǎn)生的氣相的量，它們還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即能夠限制甚至消除可能在所述裝置中發(fā)生的不正常反應(yīng)。在這一特定情況和上述情況下，而且在大多數(shù)情況下，附加的脫氣部件都是多余的。最后，本發(fā)明的裝置能夠緊接反應(yīng)器完成粉末的處理，從而省去了該處理通常必需的貯侖和風(fēng)力輸送機(jī)。
本發(fā)明還涉及用上述裝置將包含粉末和氣體的帶壓容器的反應(yīng)器卸料的方法。
根據(jù)本發(fā)明方法，一部分粉末被連續(xù)地或不連續(xù)地排入致密區(qū)，在致密區(qū)內(nèi)粉末可利用的容積減小但不會(huì)使其壓實(shí)。
在大多數(shù)情況下，離開(kāi)致密區(qū)終端的粉末在被惰性氣體稀釋的同時(shí)，在致疏區(qū)中被致疏。然后可選地將粉末送入進(jìn)行最終排出的終點(diǎn)區(qū)。
本發(fā)明范圍還包括這樣的卸料方法其中在可選地將粉末送入終點(diǎn)區(qū)之前，將一部分粉末排入包括致密區(qū)和致疏區(qū)的單一容積內(nèi)，致密區(qū)和致疏區(qū)可相同或不同。
向終點(diǎn)區(qū)的傳送可直接在致疏區(qū)后進(jìn)行或間接地通過(guò)包括致密區(qū)和致疏區(qū)的一個(gè)或數(shù)個(gè)串聯(lián)排列中介進(jìn)行。
通過(guò)本發(fā)明的裝置進(jìn)行粉末傳送可按任何已知的粉末傳送方法進(jìn)行。
反應(yīng)器的卸料通過(guò)將致密區(qū)傾斜使遠(yuǎn)離連接點(diǎn)的另一端位于低于所述連接點(diǎn)的高度來(lái)進(jìn)行是有利的。也可以給卸料裝置施以低于反應(yīng)器壓力的壓力。
本發(fā)明特別優(yōu)選的卸料方法包括用裝在一個(gè)或多個(gè)粒筒中的一個(gè)或多個(gè)阿基米德螺桿進(jìn)行反應(yīng)器卸料，料筒中致密區(qū)和致疏區(qū)已依次定義且如上文說(shuō)述。粉末的致密由螺桿的螺距的減小來(lái)保證。其致疏隨后的螺距的增加來(lái)保證。惰性氣體可通過(guò)支管引入致疏區(qū)。
在此特定情況下，粉末從反應(yīng)器被傳送到致疏區(qū)的末端，這由螺桿的旋轉(zhuǎn)來(lái)保證。旋轉(zhuǎn)必須足夠快，以確保粉末被傳送但不被壓實(shí)。而且，在大多數(shù)情況下都選用這種方法以免所述粉末顆粒粘合。在此傳送過(guò)程中觀察到來(lái)自反應(yīng)器的氣相的量減少。
該粉末接著被排入終點(diǎn)區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)器最好連續(xù)卸料。每單體時(shí)間所排出的粉末的量取決于許多參數(shù)，例如致密區(qū)與反應(yīng)器的連接點(diǎn)、所述區(qū)選定的梯度以及選定的壓差和/或阿基米德螺桿的轉(zhuǎn)速差。當(dāng)致密區(qū)由一個(gè)或多個(gè)螺桿構(gòu)成時(shí)，這些螺桿的轉(zhuǎn)速應(yīng)予以調(diào)節(jié)，使得每單位時(shí)間排出粉末的量等于反應(yīng)器中生成的粉末的量。
上述方法適用于氣相聚合反應(yīng)器的卸料。
它也適用于流化床反應(yīng)器，尤其是其中至少反應(yīng)物之一是氣相的反應(yīng)器的卸料。在這種情況下，粉末通常從反應(yīng)器流化床頂部和流化柵板之間的部位排出，進(jìn)入致密區(qū)。該方法優(yōu)選用于流化床聚合反應(yīng)器的卸料。采用此方法將含2-22個(gè)碳原子的α-烯烴氣相(共)聚合反應(yīng)器卸料得到了很好的結(jié)果。
本發(fā)明的卸料方法有許多優(yōu)點(diǎn)。它可在反應(yīng)器壓力保持不變的情況下將包含粉末和氣體的帶壓反應(yīng)器容易地卸料。此外，當(dāng)卸料過(guò)程連續(xù)進(jìn)行時(shí)，可隨粉末形成的反應(yīng)速率調(diào)整卸料速率，這樣便使得反應(yīng)器中粉末的量保持不變。
本發(fā)明卸料方法的另一優(yōu)點(diǎn)是有可能大幅度降低來(lái)自反應(yīng)器的氣相和離開(kāi)卸料裝置的粉末中氣相的量。結(jié)果，該粉末不需進(jìn)一步加工并且可安全地處理。例如，通過(guò)調(diào)節(jié)卸料裝置中致密區(qū)的長(zhǎng)度和/或致密區(qū)/致疏區(qū)序列數(shù)目便可容易地獲得上述優(yōu)勢(shì)。
我們還發(fā)現(xiàn)粉末的排出被大大地促進(jìn)了。這一優(yōu)點(diǎn)對(duì)于粘性粉末的排出特別需要。
最后，本發(fā)明涉及使用上述卸料裝置用流化床反應(yīng)器進(jìn)行氣相聚合的方法。聚合反應(yīng)通常在催化劑體系存在下進(jìn)行，所述催化劑體系含有周期表第Ⅲb、Ⅳb、Ⅴb和Ⅵb族過(guò)渡金屬化合物，并可含有選自周期表第Ⅰ至Ⅲ類(lèi)的金屬機(jī)化合物活化劑。過(guò)渡金屬化合物優(yōu)選基于鈦的固體并且金屬有機(jī)化合物是鉛化合物。聚合反應(yīng)也可用附著于基于二氧化硅的載體上的基于鉻的催化劑。
下述實(shí)施例用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，它涉及附圖
，附圖中示出了下列單元-流化床反應(yīng)器(1);
-可使包含流化床的反應(yīng)器分隔開(kāi)的閥門(mén)(2);
-致密區(qū)(3)。該區(qū)域由裝在料筒(5)中的雙螺桿(4)構(gòu)成，其螺距逐漸減小。
-致疏區(qū)(6)。該區(qū)域也由裝在料筒(8)并通過(guò)支管(9)保持氮?dú)鈮毫Φ碾p螺桿(7)構(gòu)成，其螺距逐漸增大。
-允許反應(yīng)器最終卸料的終端區(qū)(10);
-使螺桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)(11)。
實(shí)施例1使供丙烯聚合用的軸垂直于地面的流化床反應(yīng)器(1)在約500磅/英寸2(35×105Pa)(表壓)的壓力和80-110℃的溫度下操作。通過(guò)閥門(mén)(2)并使用包括由常用的帶有兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)螺桿的擠出機(jī)構(gòu)件構(gòu)成的同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿的裝置連續(xù)卸料。常用的擠出機(jī)構(gòu)件如“S-chneckenmaschinen in der Verfahrenstechnik”，Springer Verlag(1972)出版，第60-66頁(yè)，第120-128頁(yè)和第151-154頁(yè)所述，該文獻(xiàn)的內(nèi)容作為本說(shuō)明書(shū)的參改文獻(xiàn)。致密區(qū)(3)和致疏區(qū)(6)為兩個(gè)螺桿的串聯(lián)排列。在致密區(qū)中螺桿(4)的螺距逐漸變小，使得粉末在不發(fā)生壓實(shí)的情況下致密。我們還發(fā)現(xiàn)，聚合物顆粒并未粘合。在致疏區(qū)中，通過(guò)支管(9)使之保持520磅/英寸2(36.4×105Pa)(表壓)的氮?dú)鈮毫?，螺桿(7)的螺距逐漸變大，使得粉末可利用的容積增加。雙螺桿的旋轉(zhuǎn)用電機(jī)(11)來(lái)保證，應(yīng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使得流化床頂部高度保持不變。在致疏區(qū)末端，聚合物粉末被卸料到容器(10)中。
權(quán)利要求
1.一種從包含粉末和氣體的帶壓反應(yīng)器中排出粉末的方法，它是通過(guò)一個(gè)包括致密區(qū)的裝置進(jìn)行的。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于反應(yīng)器中一部分粉末被排入致密區(qū)，在致密區(qū)中粉末可利用的容積減小，但并不使其壓實(shí)。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，它被用于反應(yīng)物之一是氣態(tài)的反應(yīng)器的卸料。
4.按照權(quán)利要求1-3之任一項(xiàng)的方法，它被用于流化床反應(yīng)器的卸料。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于粉末從流化床頂部和流化柵板之間的部位排出。
6.按照權(quán)利要求1-5之任一項(xiàng)的方法，它被用于聚合反應(yīng)器的卸料。
7.按照權(quán)利要求6的方法，它被用于含2-22個(gè)碳原子的α-烯烴的氣相聚合反應(yīng)器的卸料。
8.按照權(quán)利要求1-7之任一項(xiàng)的方法，其特征在于粉末隨后在致密區(qū)中在被惰性氣體稀釋的同時(shí)被致疏。
9.從包含粉末和氣體的帶壓反應(yīng)器中排出粉末的裝置，它包括至少一個(gè)致密區(qū)。
10.按照權(quán)利要求9的卸料裝置，它被用于流化床反應(yīng)器的卸料。
11.按照權(quán)利要求9或10的裝置，其特征在于致密區(qū)是這樣一個(gè)區(qū)域其中粉末可利用的容積減小，但不使其壓實(shí)。
12.按照權(quán)利要求9-11之任一項(xiàng)的裝置，其特征在于在粉末從與反應(yīng)器的連接點(diǎn)到致密區(qū)另一端的傳送過(guò)程中進(jìn)行粉末的致密。
13.按照權(quán)利要求9-12之任一項(xiàng)的裝置，其特征在于粉末的致密通過(guò)減少來(lái)自反應(yīng)器的氣相的量來(lái)進(jìn)行。
14.按照權(quán)利要求9-13之任一項(xiàng)的裝置，其特征在于致密區(qū)由裝在料筒中的至少一個(gè)阿基米德螺桿構(gòu)成。
15.按照權(quán)利要求14的裝置，其特征在于阿基米德螺桿的螺距表現(xiàn)出減小。
16.按照權(quán)利要求14或15的裝置，其特征在于螺桿的軸徑呈逐漸增加的形式。
17.按照權(quán)利要求14或15的裝置，其特征在于致密區(qū)由兩個(gè)同向或相向旋轉(zhuǎn)的螺桿構(gòu)成。
18.按照權(quán)利要求17的裝置，其特征在于兩個(gè)螺桿同向旋轉(zhuǎn)。
19.按照權(quán)利要求9-18之任一項(xiàng)的裝置，其特征在于致密區(qū)之后包括一個(gè)致疏區(qū)，致疏區(qū)包含壓力高于反應(yīng)器壓力的惰性氣體并且粉末可利用的容積增加。
20.按照權(quán)利要求19的裝置，其特征在于粉末的致密和致疏在包括致密區(qū)和致疏區(qū)的單一容積內(nèi)進(jìn)行，致密區(qū)和致疏我可分開(kāi)或不分開(kāi)。
21.按照權(quán)利要求19或20的裝置，其特征在于致疏區(qū)由裝在一個(gè)或多個(gè)料筒中的一個(gè)或多個(gè)阿基米德螺桿構(gòu)成。
22.按照權(quán)利要求21的裝置，其特征在于它由包含兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)螺桿的料筒組成，它有兩個(gè)區(qū)，在第一區(qū)中螺桿的螺距減小，在隨后的第二區(qū)中螺桿的螺距增加，惰性氣體通過(guò)支管引入。
23.按照權(quán)利要求9-22之任一項(xiàng)的裝置，其特征在于它包含數(shù)個(gè)由致密區(qū)和致疏區(qū)構(gòu)成的序列。
24.按照權(quán)利要求9-23之任一項(xiàng)的裝置，其特征在于它包含使反應(yīng)器最終排出的終端區(qū)。
25.α-烯烴的氣相聚合方法，其特征在于聚合物是用權(quán)利要求9-24之任一項(xiàng)的裝置排出的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了使用包括至少一個(gè)致密區(qū)的裝置將反應(yīng)器卸料的方法。在致密區(qū)中粉末可利用的容積減少但并不使其壓實(shí)。還公開(kāi)了包括至少一個(gè)致密區(qū)的反應(yīng)器卸料裝置。
文檔編號(hào)C08F2/00GK1097650SQ94106269
公開(kāi)日1995年1月25日 申請(qǐng)日期1994年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月27日
發(fā)明者J·-J·盧埃爾 申請(qǐng)人:索爾維公司