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      流化床中用于霧化流體的噴嘴的制作方法

      文檔序號(hào):3763658閱讀:485來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:流化床中用于霧化流體的噴嘴的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種適于在鏈烯氣相聚合反應(yīng)的連續(xù)過(guò)程中將液體噴射到一個(gè)流化床中的噴嘴,特別涉及一種可對(duì)進(jìn)入所述流化床的液體的噴射進(jìn)行有效控制的噴嘴。
      鏈烯在氣相狀態(tài)下聚合和共聚的方法是已有技術(shù)。例如可通過(guò)將氣態(tài)單體引入一個(gè)攪拌和/或流化的床中來(lái)實(shí)現(xiàn)這些方法,所述攪拌和/或流化床中含有聚烯烴和一種用于聚合反應(yīng)的催化劑。
      在鏈烯的流化床聚合反應(yīng)中,聚合反應(yīng)是在一個(gè)流化床反應(yīng)裝置中進(jìn)行的,在該流化床反應(yīng)裝置中利用一種含有氣態(tài)反應(yīng)單體的上行氣流使聚合物顆粒床保持流態(tài)。這樣一種聚合反應(yīng)的啟動(dòng)通常使用與所要求制造的聚合物相似的預(yù)制聚合物顆粒床。在聚合過(guò)程中,由單體的催化聚合產(chǎn)生新的聚合物,并且排出所產(chǎn)生的聚合物以便使所述流化床維持在大體恒定的容量下。一種在工業(yè)上比較受歡迎的方法使用了一種流化爐柵以將流化氣體分配到所述流化床,并且當(dāng)停止供氣時(shí)該流化爐柵還可用作所述流化床的一個(gè)支承體。所生產(chǎn)的聚合物通過(guò)一個(gè)排出管道從所述流化床反應(yīng)裝置中排出,所述排出管道設(shè)置在流化床反應(yīng)裝置的下部并且靠近所述流化爐柵。所述流化床中含有一個(gè)生長(zhǎng)聚合物顆粒床。通過(guò)流化氣體從所述流化床反應(yīng)裝置底部向上的連續(xù)流動(dòng)使所述流化床保持在一種流化狀態(tài)中。
      鏈烯聚合反應(yīng)是一種放熱反應(yīng),因此必須設(shè)置用于冷卻流化床的裝置以將聚合反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量放出。如果缺少這樣的冷卻裝置,那么流化床的溫度將會(huì)升高,最后聚合物顆粒開(kāi)始熔化。在鏈烯的流化床聚合反應(yīng)中,一種常用的用于放出聚合反應(yīng)所產(chǎn)生熱量的方法是將一種氣體提供到所述流化床反應(yīng)裝置中,溫度低于聚合反應(yīng)所要求溫度的流化氣體通過(guò)流過(guò)流化床中的氣體以將聚合反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量帶走,將這種氣體從流化床反應(yīng)裝置中排出,并且利用使其通過(guò)一個(gè)外部換熱器的方式將其冷卻,再使其循環(huán)到流化床中??稍趽Q熱器中調(diào)節(jié)所述循環(huán)氣體的溫度以使流化床維持在聚合反應(yīng)所要求的溫度。在這樣的聚合α-烯烴類的方法中,所述循環(huán)氣體通常含有單體烯烴,還可選擇地加入例如稀釋劑氣體或一種諸如氫的氣態(tài)鏈轉(zhuǎn)移劑。因此,所述循環(huán)氣體可為流化床提供單體,使流化床流化并且使流化床維持在所要求的溫度。通??赏ㄟ^(guò)在所述循環(huán)氣體流中加入補(bǔ)償氣體使聚合反應(yīng)中所消耗的單體得到補(bǔ)充。
      眾所周知,上述類型工業(yè)用氣體流化床反應(yīng)裝置中生產(chǎn)率(由即每單位時(shí)間反應(yīng)裝置每單位體積所生產(chǎn)的聚合物重量所表示的時(shí)空產(chǎn)率)受到從流化床反應(yīng)裝置中最大排熱速度的制約??梢酝ㄟ^(guò)提高循環(huán)氣體的流速和/或降低循環(huán)氣體的溫度和/或改變循環(huán)氣體的熱容量來(lái)提高排熱速度。但是,工業(yè)實(shí)施上所用的循環(huán)氣體流速具有一個(gè)極限。流速一旦超過(guò)這個(gè)極限,流化床將會(huì)變得不穩(wěn)定,甚至?xí)狗磻?yīng)裝置在氣流中升起,從而使循環(huán)路徑堵塞并且使循環(huán)氣體壓縮機(jī)或吹風(fēng)機(jī)受到損壞。在實(shí)施過(guò)程中,循環(huán)氣體的冷卻在一定程度上也具有一個(gè)極限。這主要是受到經(jīng)濟(jì)條件的制約,實(shí)施中通常受使用地點(diǎn)工業(yè)冷卻水溫度的制約。如果需要,可使用制冷劑,但是加入制冷劑會(huì)提高產(chǎn)品的成本。因此,在工業(yè)實(shí)施上,使用冷卻的循環(huán)氣體作為從鏈烯的氣體流化床聚合反應(yīng)中排出聚合反應(yīng)所放出熱量的唯一的方法會(huì)使所能得到的最大生產(chǎn)率受到很大限制。
      現(xiàn)有技術(shù)提供了多種能夠提高循環(huán)氣流排熱性能的方法,例如引入一種揮發(fā)性液體。
      英國(guó)專利GB1415442涉及在一個(gè)攪拌或流化床反應(yīng)裝置中進(jìn)行氯乙烯的氣相聚合反應(yīng),該聚合反應(yīng)是在加入至少一種沸點(diǎn)低于氯乙烯沸點(diǎn)的氣態(tài)稀釋劑的條件下進(jìn)行的。這篇參考文獻(xiàn)的實(shí)施例1描述了通過(guò)向流化的聚氯乙烯材料間歇式地加入液態(tài)氯乙烯來(lái)控制聚合反應(yīng)溫度的方法。這種液態(tài)氯乙烯在流化床中直接揮發(fā),從而放出聚合反應(yīng)中所產(chǎn)生的熱量。
      美國(guó)專利US3625932描述了一種氯乙烯的聚合方法,其中通過(guò)在一個(gè)多級(jí)流化床反應(yīng)裝置底部加入氣態(tài)氯乙烯單體使得在一多級(jí)流化床反應(yīng)器中的各個(gè)聚氯乙烯顆粒床保持流化狀態(tài)。通過(guò)將液態(tài)氯乙烯單體噴射到底板下方的上升氣流中來(lái)冷卻每一個(gè)流化床以排出在流化床聚合反應(yīng)中所產(chǎn)生的熱量,流化床在所述底板上流化。
      法國(guó)專利FR2215802涉及一種適于如在不飽和烯類單體的氣態(tài)流化床聚合反應(yīng)中將液體噴射到流化床中的單向閥式噴嘴。用于冷卻流化床的液體可以是需要聚合的單體,或者如果需要聚合乙稀,那么這種液體可以是一種液態(tài)飽和烴。該噴嘴參照氯乙烯聚合反應(yīng)流化床進(jìn)行描述。
      英國(guó)專利GB1398965披露了一種不飽和烯類單體的流化床聚合的方法,特別是氯乙烯的流化床聚合的方法,其中利用一個(gè)或多個(gè)噴嘴將液態(tài)單體噴射到流化床中以對(duì)聚合反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行有效的控制,在反應(yīng)裝置中的所述噴嘴的高度在流化材料高度的0-75%之間。
      美國(guó)專利US4390669涉及一種鏈烯均聚或共聚反應(yīng)的多級(jí)氣相方法,該方法可在攪拌床反應(yīng)裝置、流化床反應(yīng)裝置、攪拌流化床反應(yīng)裝置或管式反應(yīng)裝置中進(jìn)行。在該方法中,從第一聚合區(qū)域得到的聚合物在一個(gè)中間區(qū)域懸浮在一種非常容易揮發(fā)的液態(tài)烴中,將所得到的懸浮物提供到一個(gè)第二聚合區(qū)域中,液態(tài)烴在所述第二聚合區(qū)域中揮發(fā)。在實(shí)施例1至5中,通過(guò)一個(gè)冷卻裝置(換熱裝置)輸送所述第二聚合區(qū)域中的氣體,這些氣體在所述冷卻裝置中冷凝成為一些液態(tài)烴(如果使用單體的話,氣體和單體一起冷凝)。部分揮發(fā)性冷凝液體以液態(tài)形式輸送到可使其汽化的聚合反應(yīng)容器中以便利用其揮發(fā)潛熱排出聚合反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量。
      歐洲專利EP89691涉及一種用于提高流動(dòng)單體在連續(xù)氣態(tài)流化床中聚合反應(yīng)時(shí)空產(chǎn)率的方法,該方法包括使部分或所有未反應(yīng)的流體冷卻以形成由氣體和被夾帶液體所構(gòu)成的低于露點(diǎn)的兩相混合物,并且使所述兩相混合物重新回到反應(yīng)裝置中。EP89691的說(shuō)明書(shū)中述及,若要使循環(huán)氣流冷卻到露點(diǎn)以下,那么必須使氣相和液相之間的比例維持在一個(gè)足以使兩相流體混合物中的液相在液體被汽化之前能夠保持一種夾帶或懸浮狀態(tài)的水平,并且還述及氣相中的液體重量百分比不超過(guò)約20%,氣相中的液體重量百分比最好不超過(guò)約10%,只要所述兩相循環(huán)流體流的流動(dòng)速度總是足夠高以使液相懸浮在氣相中并且在反應(yīng)裝置內(nèi)支承流化床。EP89691還披露,通過(guò)在能夠產(chǎn)生兩相流體流的條件下將噴射的氣體和液體分開(kāi)能夠在反應(yīng)裝置內(nèi)的噴射位置處形成一個(gè)兩相流體流,但是由于在冷卻之后將氣相和液相分開(kāi),這增加了不必要的負(fù)擔(dān)和成本,因此這種方式在實(shí)施上還是鮮見(jiàn)其優(yōu)點(diǎn)。
      歐洲專利EP173261涉及一種用于將循環(huán)氣流引入流化床反應(yīng)裝置中的特定裝置,特別是涉及了一種用于引入如EP89691(supra)所述由氣體和夾帶液體所組成的兩相混合物循環(huán)流體流的裝置。
      WO94/25495描述了一種流化床聚合方法,該方法包括使一種含有單體的氣流在存在有催化劑的反應(yīng)狀態(tài)下通過(guò)一個(gè)流化床反應(yīng)裝置以產(chǎn)生聚合物產(chǎn)品和一個(gè)含有未反應(yīng)氣態(tài)單體的氣流,對(duì)所述氣流進(jìn)行壓縮和冷卻,使所述氣流和供給的組分混合并使氣相和液相回到所述反應(yīng)裝置,一種確定穩(wěn)定操作環(huán)境的方法包括(a)觀測(cè)反應(yīng)裝置中流體容積密度隨流動(dòng)介質(zhì)組分變化的變化量;以及(b)在不超出使流體容積密度減小或表示其的參數(shù)值的減小成為不可逆的前提條件下,通過(guò)改變組分增加循環(huán)氣流的冷卻量。
      美國(guó)專利US5,436,304涉及一種在一個(gè)氣相反應(yīng)裝置中聚合α-烯烴(烯烴類)的方法,所述反應(yīng)裝置中具有一個(gè)流化床和一種流動(dòng)介質(zhì),所述流動(dòng)介質(zhì)用于控制反應(yīng)裝置的冷卻量,容積密度函數(shù)值(Z)等于或大于容積密度函數(shù)的計(jì)算極限值。
      已公開(kāi)的申請(qǐng)WO94/28032作為本發(fā)明的參考文獻(xiàn),該申請(qǐng)中涉及一種連續(xù)氣相流化床方法,其中通過(guò)將循環(huán)氣流冷卻到一個(gè)足以形成一種液體和氣體的溫度,將液體和氣體分離并將分離的液體直接供給流化床,從而使該方法的生產(chǎn)率得到提高。也可利用設(shè)置在流化床中的一個(gè)噴嘴或多個(gè)噴嘴將所述液體適當(dāng)?shù)貒娚涞搅骰仓小,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn),在這樣一個(gè)方法中,利用一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的噴嘴可以更加有效地將液體引入到流化床中,由于在噴嘴區(qū)域內(nèi)改進(jìn)了液體的分配,因此可對(duì)流化床的冷卻進(jìn)行有效的控制。該方法其它的優(yōu)點(diǎn)包括排空噴嘴中氣體的要求降低并且大大地節(jié)省了成本。
      因此,本發(fā)明提供一種用于在一個(gè)流化床反應(yīng)裝置中聚合鏈烯單體的連續(xù)氣體流化床方法,所述鏈烯單體是從(a)乙烯、(b)丙烯、(c)乙烯和丙烯的混合物以及(d)與(a)、(b)和(c)所混合的一種或多種其它α-烯烴類中選擇出來(lái)的,該方法通過(guò)連續(xù)地使一個(gè)包括至少一些乙烯和/或丙烯的氣流在存在一種聚合反應(yīng)催化劑的反應(yīng)條件下循環(huán)通過(guò)所述流化床反應(yīng)裝置中的流化床來(lái)使所述單體聚合,至少使從所述反應(yīng)裝置排出的部分所述氣流冷卻到一個(gè)能使之冷凝為液體的溫度,至少?gòu)乃鰵饬髦蟹蛛x出部分所述冷凝液體,并且利用下列方式至少將部分所述分離液體直接引入所述流化床中,這些方式包括(a)對(duì)所述液體進(jìn)行加壓;(b)將所述加壓液體供給一個(gè)噴嘴的一個(gè)液體輸入口;以及(c)利用所述噴嘴的一個(gè)輸出口將所述液體排放到所述流化床中,其中利用位于所述輸出口內(nèi)的一個(gè)機(jī)械裝置使所述液體霧化并在所述輸出口的噴霧形成區(qū)域形成噴霧。
      現(xiàn)已發(fā)現(xiàn),如果缺少噴霧形成區(qū)域,那么所述液體不能深深地滲入流化床并且后續(xù)液體在噴嘴周圍的聚集會(huì)導(dǎo)致流化床在噴嘴區(qū)域中反流態(tài)化。應(yīng)該肯定的是,流化床的顆粒存在于噴嘴的輸出口處或在其附近會(huì)防礙液體霧化和噴霧的形成。噴霧形成區(qū)域與流化床分隔開(kāi),從而使霧化過(guò)程得以進(jìn)行且形成噴霧。
      輸出口的噴霧形成區(qū)域可位于噴嘴內(nèi),或者是一個(gè)與從噴嘴突出的一個(gè)元件相關(guān)的區(qū)域,或者是一個(gè)與噴嘴形成空間固定關(guān)系的區(qū)域。
      當(dāng)霧化過(guò)程開(kāi)始進(jìn)行以及噴霧開(kāi)始形成時(shí),噴霧形成區(qū)域包括一個(gè)液體沿其輸送的防護(hù)通道。所述噴霧形成區(qū)域最好被一個(gè)壁限定,所述壁可以是噴嘴的一個(gè)整體部分,或者可從噴嘴中突出,或者與噴嘴形成一個(gè)空間固定關(guān)系。所述壁例如可包括一個(gè)管或板。當(dāng)所述壁為管狀時(shí),其橫截面可為例如圓形、矩形、正方形、三角形、六邊形或橢圓形。所述管狀壁的內(nèi)部截面在其整個(gè)長(zhǎng)度上可以是均勻的或非均勻的。例如,截面可以是大體圓柱狀、橢圓形柱狀、截頭圓錐狀、截頭錐體狀、一個(gè)橢球截面、單葉雙曲面、鐘形或喇叭狀。所述管狀壁的截面在液體噴射方向上最好是遞增的。當(dāng)所述壁包括一個(gè)板時(shí),該板可是平面或曲面狀,例如一個(gè)平板、一個(gè)帶角度的板、一個(gè)碟狀板、一個(gè)槽形板、一個(gè)螺旋形板或一個(gè)螺線形板。
      所述輸出口的噴霧形成區(qū)域的長(zhǎng)度至少應(yīng)為10毫米,其長(zhǎng)度最好是25毫米以便形成噴霧并使噴霧與流化床充分隔離開(kāi)。
      噴嘴可位于流化床內(nèi)或透過(guò)反應(yīng)裝置的壁伸出以便使噴嘴的輸出口與流化床相通(最好具有位于反應(yīng)裝置外部的輸送管線)。
      上述噴嘴可具有一個(gè)輸出口或多個(gè)輸出口。
      位于流化床內(nèi)的噴嘴具有1至4個(gè)輸出口較好,最好具有2至4個(gè)輸出口。
      透過(guò)反應(yīng)裝置的壁伸出的噴嘴具有1至20個(gè)輸出口較好。應(yīng)該肯定的是,這種噴嘴的噴霧分布(具有較寬的噴射角度)與位于流化床內(nèi)的噴嘴不同并且需要更多較小橫截面積的輸出口。
      所述輸出口可具有圓形孔、長(zhǎng)孔、橢圓狀或其它適宜形狀的孔。輸出口最好是橢圓形的長(zhǎng)孔。
      當(dāng)輸出口為長(zhǎng)孔時(shí),所述長(zhǎng)孔的寬度通常在2.5至12毫米的范圍內(nèi),其長(zhǎng)度在8至50毫米的范圍內(nèi)。所述長(zhǎng)孔的橫截面積可在26至580平方毫米的范圍內(nèi)。
      當(dāng)輸出口為圓形孔時(shí),所述孔的直徑可在5至25毫米的范圍內(nèi),所述圓形孔的橫截面積可在19.6至491平方毫米的范圍內(nèi)。
      重要的是,所述噴嘴的輸出口應(yīng)具有足夠的尺寸以便使可能存在于分離液體流中的一些碎屑通過(guò)。
      當(dāng)噴嘴具有多個(gè)輸出口時(shí),所述輸出口可設(shè)置在噴嘴內(nèi)不同的位置處,例如,可在噴嘴圓周周圍設(shè)置多排輸出口。每一排輸出口的數(shù)量為1至8個(gè)較好,最好為1至4個(gè)。
      多個(gè)輸出口最好圍繞噴嘴的圓周等間距排列。
      當(dāng)在噴嘴圓周周圍設(shè)置多排輸出口,各相鄰排的輸出口位置最好相互錯(cuò)開(kāi)。
      所述機(jī)械裝置可以是任何類型的能夠?qū)⒘鲃?dòng)形態(tài)賦予液體以促使其霧化的機(jī)械裝置。優(yōu)選的機(jī)械裝置是那些能夠提供一個(gè)較寬噴射分布和尺寸合理均勻的霧滴的裝置。如果需要的話,也可使用通常用于霧化諸如水(用于滅火)和霧化漆料(用于噴涂)的裝置。例如,可利用從一個(gè)孔射出的液體的壓降或者利用諸如電能或機(jī)械能的外部裝置來(lái)提供用于霧化的能量。適用于使液體霧化的機(jī)械裝置包括例如當(dāng)液體從一個(gè)孔中射出時(shí)用于使液體產(chǎn)生渦旋流動(dòng)以促進(jìn)液體分裂和霧化的漩流裝置或擋板、沖擊裝置、葉片裝置和超聲裝置。一種簡(jiǎn)單的能夠產(chǎn)生噴霧的機(jī)械裝置包括一個(gè)均勻的圓筒形管,該管具有一個(gè)用于為液體加壓的輸入口和一個(gè)光滑的輸出口,液體從所述輸出口中射出。當(dāng)噴射流離開(kāi)所述輸出口時(shí),所述噴射流逐漸分解成液滴,從而形成一種液體噴霧。這種簡(jiǎn)單系統(tǒng)可用于本發(fā)明中,只要所述管子的尺寸和所述液體的壓力能夠調(diào)節(jié)以提供一個(gè)良好的噴霧結(jié)構(gòu)。但是,在使用這種系統(tǒng)時(shí),噴射的液體在分解成噴霧滴之前需要流動(dòng)較長(zhǎng)的距離,所形成的噴霧不一定具有理想的噴霧結(jié)構(gòu)。因此,在本發(fā)明中最好利用輔助裝置來(lái)促進(jìn)噴霧的產(chǎn)生,例如采用位于通向輸出口的液體流中的擋板、或者能夠?qū)娚湟后w分解成噴霧的沖擊裝置。
      最好在高于所進(jìn)入流化氣體(供給反應(yīng)裝置的氣流)和流化床中剩余物質(zhì)之間的溫度梯度上限的狀態(tài)下直接將噴霧從所述輸出口的噴霧形成區(qū)域引入流化床。工業(yè)上所用的氣態(tài)流化床鏈烯聚合方法通常是在基本上等溫和穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行的。但是,雖然流化床的絕大部分區(qū)域都保持所需的基本上等溫聚合溫度,可是在流化床的下部區(qū)域通常存在一定的溫度梯度。所述溫度梯度會(huì)因用于使床體流化的循環(huán)氣體通常冷卻到流化床大部分區(qū)域中主要溫度以下這一事實(shí)而得以提高。在這樣的情況下,流化床的緊位于冷卻氣流向流化床引入的位置上方的區(qū)域溫度低于流化床大部分區(qū)域的溫度,存在溫度梯度的該區(qū)域的溫度下限是冷卻氣流進(jìn)入時(shí)的溫度,其溫度上限是基本上等溫的流化床溫度(即流化床大部分區(qū)域的溫度)。在一種使用流化爐柵且流化床高度一般大約為10至20米的工業(yè)用反應(yīng)裝置中,溫度梯度通常存在于爐柵上方大約15至30厘米(6至12英寸)的層中。
      可使用一個(gè)噴嘴,或者可在流化床內(nèi)設(shè)置多個(gè)噴嘴或透過(guò)反應(yīng)裝置壁伸出多個(gè)噴嘴。
      一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是在流化床內(nèi)以給定的節(jié)圓直徑等間距地設(shè)置多個(gè)噴嘴或在引入液體的區(qū)域中圍繞反應(yīng)裝置的周邊等間距地設(shè)置多個(gè)噴嘴。所用噴嘴的數(shù)量是使每一個(gè)噴嘴的噴霧能夠提供足夠的滲透和擴(kuò)散性能以使通過(guò)流化床的液體達(dá)到良好擴(kuò)散效果所需的數(shù)量。噴嘴的數(shù)量為1至8較好,數(shù)量為1至4更好,最好是在流化床內(nèi)設(shè)置4個(gè)噴嘴或者設(shè)置4至8個(gè)外部噴嘴。
      如果需要的話,可利用設(shè)置在反應(yīng)裝置內(nèi)的一個(gè)公共管道向每一個(gè)噴嘴提供加壓的分離液體。也可以利用一個(gè)貫通反應(yīng)裝置中心的一個(gè)管道向每一個(gè)噴嘴提供加壓的分離液體。
      每一個(gè)噴嘴具有一系列環(huán)繞所述噴嘴成組設(shè)置的輸出口,每一組輸出口分別與一個(gè)加壓液體的供給裝置相連。通常可圍繞噴嘴的周邊以多排的方式設(shè)置所述輸出口組。優(yōu)選的輸出口組的數(shù)量為兩組。
      在一個(gè)優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中,噴嘴具有兩組輸出口,所述輸出口組以相互錯(cuò)開(kāi)的方式排列成兩行。這樣,從下面一組輸出口排出的液體不會(huì)影響從上面一組輸出口排出的液體。
      最好利用設(shè)置在噴嘴內(nèi)的管線使每一組輸出口分別與用于將加壓液體輸送到噴嘴的供給裝置相連??衫靡恍┰O(shè)置合理的閥對(duì)加壓液體到每一組輸出口之間的供給進(jìn)行控制。這樣,為了控制從噴嘴排出的液體量,可對(duì)加壓液體到每一組輸出口之間的供給進(jìn)行控制。例如,可僅將液體導(dǎo)入設(shè)置在噴嘴頂部的輸出口組中。在流化床方法的啟動(dòng)過(guò)程中,對(duì)于從噴嘴排出的液體量的控制是特別重要的。減少或增加進(jìn)入流化床的液體量還有利于控制流化床操作過(guò)程且提高操作靈活性。
      最好以基本上垂直伸入流化床的方式設(shè)置本發(fā)明方法中所用的噴嘴,但也可以基本上沿水平方向從反應(yīng)裝置的壁伸出的方式設(shè)置所述噴嘴。
      將所述液體引入流化床的速率主要取決于流化床中所要求的冷卻度,而這依次又取決于流化床所要求的生產(chǎn)率。用于鏈烯聚合的工業(yè)用流化床聚合方法的生產(chǎn)率特別取決于所使用催化劑的活性和動(dòng)力特性。因此,例如當(dāng)使用活性較高的催化劑并且要求較高的生產(chǎn)率時(shí),加入液體的速率也是較高的。例如,加入液體的一般速率可以為例如每小時(shí)每立方米流化床材料中加入0.1至4.9立方米液體的范圍,最好為每小時(shí)每立方米流化床材料中加入0.3至4.9立方米液體的范圍。例如在使用常用“超活性”類型的Ziegler催化劑(即以過(guò)渡金屬元素、鹵化鎂和有機(jī)金屬輔助催化劑為基礎(chǔ)的催化劑)時(shí),加入液體的速率可以為例如每小時(shí)每立方米流化床材料中加入0.5至1.5立方米液體的范圍。已知的以某些過(guò)渡金屬配合物為基的催化劑具有極高的活性,例如用烷基鋁氧烷活化的金屬茂。使用這樣的聚合催化劑會(huì)提高放熱速度,從而適合本發(fā)明方法特別要求的用途。在本發(fā)明中,通過(guò)引入活性較高的新鮮催化劑使所述液體加入一個(gè)氣態(tài)流化床中可以減少反應(yīng)裝置中產(chǎn)生熱點(diǎn)的機(jī)會(huì)。如果需要的話,催化劑本身可作為噴射到流化床中的液體的一種懸浮物或溶液來(lái)引入。由于以這種方式將液體噴射到流化床中,任何引入液體中的催化劑可有助于噴嘴周圍液體的定域冷卻效果,從而可避免熱點(diǎn)的出現(xiàn)和隨之出現(xiàn)的結(jié)塊現(xiàn)象。
      重要的是,本發(fā)明方法能夠使液體很好地?cái)U(kuò)散和滲入流化床中。得到良好的擴(kuò)散和滲入作用的重要因素是進(jìn)入流化床的霧化液體的噴射動(dòng)量和方向(即噴霧分布)、流化床每單位橫截面積的噴嘴數(shù)量以及噴嘴的空間分布。
      噴霧形成區(qū)域的壁最好是斜切的,以使噴霧具有合適的分布。例如,如果噴霧形成區(qū)域的壁與流化床的水平面的偏斜角度為60°角,那么噴霧將覆蓋與流化床的水平面大約呈60°角的范圍。
      最好以基本上水平方向?qū)㈧F化的液體噴霧噴射到流化床中。在這種情況下,輸出口以不同于水平方向的一個(gè)方向傳送所述霧化液體的噴霧,霧化液體噴霧的方向與水平面的角度不大于45°較好,最好不大于20°。
      在噴嘴的噴霧區(qū)域中,每小時(shí)每立方米噴嘴的噴霧區(qū)域攙入流化床中的液體體積可為16至656立方米,流化床中加入液體的速率可為50至300te/h。
      對(duì)于具有上述常用輸出口橫截面積的噴嘴,當(dāng)流化床中加入液體的速率可為50至300te/h的范圍內(nèi)時(shí),所述噴嘴中的液體流通量為每秒每平方米輸出口橫截面積通過(guò)1.5至200立方米的液體,所述液體流通量最好為每秒每平方米輸出口橫截面積通過(guò)9.5至70立方米的液體,所述噴嘴中液體流通量定義為流過(guò)每單位用于排出霧化液體噴霧的輸出口橫截面積(平方米)的液體體積流速(立方米/秒)。
      噴嘴上的壓力差必須足以防止流化床中的顆粒進(jìn)入所述噴嘴。所述壓力差可在0.5巴至100巴的范圍內(nèi),壓力差在0.5巴至70巴的范圍內(nèi)較好,壓力差最好在0.5巴至30巴的范圍內(nèi)。噴嘴上的壓力差還提供了一種用于控制通過(guò)所述噴嘴的液體流速的方式、液體流過(guò)位于噴嘴輸出口內(nèi)的機(jī)械裝置的質(zhì)量流速與所述機(jī)械裝置上的壓力差有關(guān)。下面的“關(guān)系式1”給出了一種用于確定施加于液體上的壓力變化對(duì)液體流速影響的精確合理的方法
      其中,Δp1為當(dāng)液體流速為m1時(shí)機(jī)械裝置上的壓力差,Δp2為當(dāng)液體流速為較高的m2時(shí)機(jī)械裝置上的壓力差,即m2>m1。
      表1中所給出的數(shù)據(jù)表明了在以液體流速為0.4立方米/小時(shí)和壓力差為0.5巴開(kāi)始霧化液體時(shí)一種常用的機(jī)械裝置中的壓力差和液體流速。
      表1<
      >為了提高液體通過(guò)所述機(jī)械裝置的流速,必須按照關(guān)系式1提高所述機(jī)械裝置上的壓力差。所希望的是,具有一定的上調(diào)或下調(diào)(即增加或減少)流過(guò)機(jī)械裝置的液體流量的能力。為了具有一定的能夠合理上調(diào)或下調(diào)液體流量的能力,表1中的所述機(jī)械裝置上的壓力差必須在0.5至100巴的范圍內(nèi)(上調(diào)能力的范圍從1至14.24)。但是,較高的壓力差是不希望得到的,這是因?yàn)閷⒁后w加壓到一個(gè)較高的壓力會(huì)增加成本,例如增加泵送投資和需要液體高壓管線和安全裝置。
      考慮到經(jīng)濟(jì)因素,在保持適當(dāng)?shù)囊后w噴霧分布和每一個(gè)噴嘴的上調(diào)/下調(diào)能力的同時(shí),需要使噴嘴的數(shù)量、每一個(gè)噴嘴中的機(jī)械裝置數(shù)量以及所述機(jī)械裝置上的壓力差最小化。
      現(xiàn)已發(fā)現(xiàn),如果在液體通過(guò)所述機(jī)械裝置之前將少量的氣體引入液體中,那么將會(huì)使一種常用機(jī)械裝置的操作下限(0.5巴壓力差)得到擴(kuò)展(下文稱之為在沸騰(effervescent)方式下的操作)。
      在常規(guī)的操作環(huán)境下,可以設(shè)計(jì)這種沸騰噴嘴的機(jī)械裝置以使其在一個(gè)中度的壓力差(例如30巴)下操作,其操作范圍(即下調(diào))可擴(kuò)展至0.5巴以下,從而使噴嘴在沸騰方式下操作。這樣能夠在該聚合方法啟動(dòng)的過(guò)程中很好地控制引入流化床中的液體量,在所述聚合方法中可要求將少量的液體引入流化床中,即控制在不沸騰的條件下噴嘴能霧化液體的能力之下。
      當(dāng)需要在沸騰方式下的操作時(shí),引入液體中的氣體為需要進(jìn)行聚合反應(yīng)的單體氣體(例如乙烯或丙烯)或者為惰性氣體(例如氮?dú)饣驓鍤?。
      用于這樣的沸騰噴嘴中氣體的重量百分比最好是在通過(guò)噴嘴的氣體和液體總重量的0.5%-10%之間。
      比較適合的是,氣體壓力比液體壓力大1-5巴。
      最好利用通向噴嘴的供給液體管線中的小孔將氣體引入加壓液體中以便在加壓液體中形成小氣泡。應(yīng)該相信的是,當(dāng)氣泡通過(guò)噴嘴的一個(gè)輸出口或多個(gè)輸出口時(shí),作用在噴嘴的輸出口上的壓力差使氣泡擴(kuò)展,從而增加了液體的分裂和霧化性能。
      本發(fā)明方法中所用的噴嘴可帶有一種輔助氣體清洗以防止因來(lái)自流化床的顆粒進(jìn)入噴嘴而使噴嘴堵塞,從而防止加壓液體到噴嘴的輸送被中斷。所述清洗氣體可從不會(huì)對(duì)聚合反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生負(fù)作用的氣體中選擇。優(yōu)選的清洗氣體是進(jìn)行聚合反應(yīng)的單體氣體(例如乙烯或丙烯)或者惰性氣體(例如氮?dú)饣驓鍤?。
      從反應(yīng)裝置排出的循環(huán)氣流包括未反應(yīng)氣態(tài)單體,并且可選擇性地包括惰性烴、諸如氮?dú)獾亩栊詺怏w、諸如氫的反應(yīng)活化劑或緩和劑以及夾帶的催化劑和/或聚合物顆粒。
      供給到所述反應(yīng)裝置的循環(huán)氣流還包括足夠多的補(bǔ)充單體以代替在反應(yīng)裝置中被聚合的那些單體。
      本發(fā)明方法適于在氣相下利用一種鏈烯或多種鏈烯的聚合來(lái)制造聚烯烴,所述一種鏈烯或多種鏈烯中的至少一種是乙烯或丙烯。本發(fā)明方法中所用的優(yōu)選α-烯烴類是具有3至8個(gè)碳原子的α-烯烴類。如果需要的話,也可使用少量的具有多于8個(gè)碳原子的α-烯烴類,例如具有9至18個(gè)碳原子的α-烯烴類。因此,能夠利用一個(gè)或多個(gè)C3-C8的α-烯烴類生產(chǎn)乙烯或丙烯的均聚物或者乙烯或丙烯的共聚物。優(yōu)選的α-烯烴類是丁-1-烯、戊-1-烯、己-1-烯、4-甲基戊-1-烯、辛-1-烯和丁二烯??膳c主要的乙烯或丙烯單體共聚的較高鏈烯或者作為C3-C8α-烯烴類共聚單體的部分替代物的例子是癸-1-烯和亞乙基降冰片烯。
      當(dāng)乙烯或丙烯與較高的α-烯烴類共聚反應(yīng)時(shí),其中的乙烯或丙烯是共聚物的主要成分,其含量占總單體/共聚單體重量的70%較好,最好占總單體/共聚單體重量的80%。
      本發(fā)明方法用于制造多種類的聚合物產(chǎn)品,例如在乙烯與丁烯、4-甲基戊-1-烯或己烯的共聚物的基礎(chǔ)上制造線性低密度聚乙烯(LIPDE),以及高密度聚乙烯(HPDE),所述高密度聚乙烯(HPDE)例如可以是均聚乙烯或乙烯與少部分較高的α-烯烴類共聚單體的共聚物,所述較高的α-烯烴類共聚單體例如可以是丁烯、戊-1-烯、己-1-烯或4-甲基戊-1-烯。
      從循環(huán)氣流中冷凝出的液體可是一種可冷凝的單體,例如用作生產(chǎn)LLPDE共聚單體的丁烯、己烯或辛烯,或者是一種惰性可冷凝液體,例如丁烷、戊烷或己烷。
      在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中,“可冷凝”一詞指的是包含可冷凝材料的氣態(tài)混合物的露點(diǎn)高于循環(huán)回路的最低溫度。
      重要的是,霧化液體應(yīng)該在所使用的聚合反應(yīng)環(huán)境中在流化床內(nèi)汽化以便得到所希望的冷卻效果并避免液體在流化床內(nèi)積累。
      該方法特別適用于在0.5至6MPa之間的一個(gè)壓力和在30℃至130℃之間的一個(gè)溫度下聚合鏈烯。例如,根據(jù)所用催化劑的活性,適于生產(chǎn)LIPDE的溫度應(yīng)在75-90℃的范圍內(nèi),適于生產(chǎn)HPDE的溫度應(yīng)在80-105℃的范圍內(nèi)。
      可在加入一種Ziegler-Natta型催化劑系統(tǒng)的情況下進(jìn)行所述聚合反應(yīng),所述Ziegler-Natta型催化劑由一種基本包含過(guò)渡金屬化合物和含有金屬有機(jī)化合物(即一種有機(jī)金屬化合物,例如一種烷基鋁化合物)的助催化劑化合物的固體催化劑構(gòu)成。多年來(lái),高活性催化劑系統(tǒng)已為人們所知,并且在較短的時(shí)間內(nèi)已能夠生產(chǎn)大量的聚合物,因此能夠避免從聚合物中去除催化劑殘余物的一個(gè)步驟。這些高活性催化劑系統(tǒng)通常包括基本上由過(guò)渡金屬原子、鎂原子和鹵素原子構(gòu)成的固體催化劑。也可用一種由經(jīng)受加熱處理方法活化并與一種基于氧化耐火材料的粒狀支承物有關(guān)的三氧化二鉻所構(gòu)成的高活性催化劑。該方法還可使用一種金屬茂催化劑和基于硅的Ziegler催化劑。
      所述催化劑可適用于采用在利用上述催化劑進(jìn)行預(yù)聚合階段過(guò)程中預(yù)先形成的一種預(yù)聚合粉末的形式??捎萌魏芜m用的方法進(jìn)行預(yù)聚合,例如利用一種分批方法、半連續(xù)方法或連續(xù)方法在一種液態(tài)烴稀釋劑或氣相中進(jìn)行聚合。
      最好使基本上所有的循環(huán)氣流得到冷卻、分離致冷液體并且利用一個(gè)(或多個(gè))液體霧化噴嘴將基本上所有的分離液體直接引入流化床中。
      可利用一個(gè)(或多個(gè))換熱器使循環(huán)氣流適當(dāng)?shù)乩鋮s到一個(gè)溫度以使液體在循環(huán)氣流中被冷凝。所使用的換熱器是本領(lǐng)域公知的。
      離開(kāi)所述反應(yīng)裝置頂部的循環(huán)氣流可夾帶一定量的催化劑和/或聚合物顆粒(或微粒),并且如果需要的話,可利用一種旋流器將它們從循環(huán)氣流中去除。上述少部分顆??赡苋詴?huì)夾在循環(huán)氣流中,如果需要的話,在使循環(huán)氣流冷卻并將液體與氣體分離后,可利用所述一個(gè)(或多個(gè))噴嘴將這些微粒與分離液體一起重新引入到流化床中。
      為了避免一個(gè)(或多個(gè))噴嘴堵塞,重要的是,確保定位于所述一個(gè)(或多個(gè))輸出口內(nèi)的所述機(jī)械裝置具有足夠的間隙以使可能存在于分離液體流中的一些微粒通過(guò)。另外,所述一個(gè)(或多個(gè))噴嘴的一個(gè)(或多個(gè))的輸出口必須具有足夠的尺寸以使所述微粒和液體噴霧一起進(jìn)入流化床。
      所述循環(huán)氣流還可包括用于將催化劑、反應(yīng)活化劑或緩和劑噴射到反應(yīng)裝置中的惰性烴。
      可在任何適合的位置處將補(bǔ)充單體、例如用以替代在聚合反應(yīng)中所消耗單體的乙烯加入到循環(huán)氣流中。
      可在任何適合的位置處將補(bǔ)充的可冷凝共聚單體、例如用以替代在聚合反應(yīng)中所消耗可冷凝共聚單體的丁烯、己烯、4-甲基戊-1-烯和辛烯作為液體加入到循環(huán)氣流中。
      所述液體可在一個(gè)分離裝置中從循環(huán)氣流中分離出來(lái)。
      使用的分離裝置例如可以是旋流分離裝置、降低氣流速度以使冷凝液體分離的大型容器(分離鼓)、除霧型氣液分離裝置和液體滌氣器(例如文丘里滌氣器)。所使用的分離裝置是本領(lǐng)域公知的。
      在本發(fā)明方法中使用一種除霧型氣液分離裝置是特別合適的。
      在分離裝置之前在循環(huán)氣流中優(yōu)選使用一種旋流分離裝置。該裝置能夠從離開(kāi)反應(yīng)裝置的氣流中去除大部分微粒,從而有利于一種除霧型分離裝置的使用并且還能夠減少所述除霧型分離裝置堵塞的可能性,從而提高操作效率。
      使用一種除霧型氣液分離裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是所述除霧型氣液分離裝置內(nèi)的壓力差低于任何一種其它類型的分離裝置,從而提高了整個(gè)過(guò)程的效率。
      本發(fā)明方法中使用的一種特別適合的除霧型氣液分離裝置是一種被稱為“Peerless”(例如DPV P8X型)的工業(yè)用立式氣體分離裝置。這種分離裝置利用液滴聚結(jié)在一個(gè)擋板上以將液體和氣體分離。在所述分離裝置的底部設(shè)置一個(gè)較大的儲(chǔ)液池以收集液體。所述儲(chǔ)液池能夠存儲(chǔ)液體,從而對(duì)液體從分離裝置中的排出提供控制。這種類型的分離裝置是非常有效的并且將冷凝液體百分之百地從氣流中分離出來(lái)。
      如果需要的話,可在所述分離裝置的儲(chǔ)液池中設(shè)置一個(gè)過(guò)濾網(wǎng)或其它適用裝置以收集分離液體中殘留的微粒?;蛘呤顾鑫⒘13忠环N懸浮狀態(tài),并例如通過(guò)在分離裝置中攪拌液體(機(jī)械攪拌)、對(duì)通過(guò)液體的氣流進(jìn)行鼓氣或者利用一個(gè)外部回路使液體連續(xù)循環(huán)(即液體連續(xù)地從分離裝置中排出并返回)的方法避免分離裝置的堵塞。最好利用一個(gè)泵使分離裝置中的一部分液體連續(xù)地循環(huán)。比較適合的是,使足夠多的液體得以循環(huán)以便使所述泵連續(xù)工作。可通過(guò)打開(kāi)一個(gè)閥使液體進(jìn)入通向一個(gè)(或多個(gè))噴嘴的供給線路中的方式將一部分循環(huán)液體直接引入流化床中。最好利用一個(gè)液體高度控制器操作所述閥,所述控制器能夠監(jiān)測(cè)分離器中的液體高度并將液體高度保持在所設(shè)置的兩個(gè)限度之間。
      通過(guò)設(shè)置在進(jìn)入的流化氣體和流化床剩余物之間的溫度梯度上限區(qū)域上方的一個(gè)(或多個(gè))噴嘴將分離液體適當(dāng)?shù)匾氲搅骰仓?。所述一個(gè)(或多個(gè))噴嘴可設(shè)置在所述流化床的該區(qū)域內(nèi)的多個(gè)位置處并且可設(shè)置在所述區(qū)域內(nèi)的不同高度處。將所述一個(gè)(或多個(gè))噴嘴設(shè)置成使得局部集中的液體不會(huì)對(duì)流化床的流化或產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響,從而使液體快速地從每一個(gè)位置擴(kuò)散并且在流化床中汽化以便從放熱反應(yīng)中排出聚合熱量。這樣可在不影響流化床流化特性的前提下使所引入的用于冷卻的液體量非常接近所允許的最大承載量,從而大大地提高反應(yīng)裝置所能達(dá)到的生產(chǎn)率水平。
      如果需要的話,可通過(guò)設(shè)置在流化床內(nèi)不同高度處的噴嘴將液體引入到流化床中。這樣有利于提高對(duì)加入共聚單體的控制。對(duì)通過(guò)噴嘴進(jìn)入流化床中的液體的測(cè)量控制能夠?qū)α骰矞囟确植继峁┯欣目刂疲谝后w含有共聚單體的情況下,還可對(duì)加入到共聚物中的共聚單體提供有利的控制。
      為了能使分離液體達(dá)到最佳的冷卻效果,重要的是,所述一個(gè)(或多個(gè))噴嘴位于存在溫度梯度的區(qū)域(即流化床的基本上達(dá)到循環(huán)氣流離開(kāi)反應(yīng)裝置時(shí)的溫度的部分)上方。
      所述一個(gè)(或多個(gè))噴嘴例如可處在流化爐柵上方大約20-200厘米,最好是50-70厘米。
      實(shí)際上,在聚合過(guò)程中,首先可利用設(shè)置在反應(yīng)裝置壁中或壁上的熱電偶確定流化床內(nèi)的溫度分布。然后設(shè)置所述一個(gè)(或多個(gè))噴嘴以確保液體能進(jìn)入流化床中的返回氣流已基本上達(dá)到從反應(yīng)裝置所排出循環(huán)氣流溫度的那個(gè)區(qū)域中。
      重要的是,確保流化床內(nèi)的溫度保持在低于流化床中的鏈烯熔結(jié)溫度的水平。
      從分離裝置分離出來(lái)的氣體返回流化床,通常進(jìn)入反應(yīng)裝置的底部。如果使用流化爐柵,所述氣體通常回到所述爐柵下方的區(qū)域,所述爐柵有利于均勻分配用以流化該流化床的氣體。使用流化爐柵是較好的。
      本發(fā)明方法是在流化床中的氣體速度高于或等于達(dá)到一個(gè)沸騰床所要求速度的條件下進(jìn)行操作的。氣體最大速度通常為6-12厘米/秒,但是本發(fā)明方法中,氣體速度在30-100厘米/秒范圍內(nèi)較好,最好是在50-70厘米/秒范圍內(nèi)。
      如果需要的話,可通過(guò)所述一個(gè)(或多個(gè))噴嘴將液體或例如活化劑、助催化劑等可溶于液體的附加物與分離液體一起引入到流化床中。
      在利用本發(fā)明方法制造乙烯均聚物或共聚物時(shí),最好可在分離氣流重新進(jìn)入流化床(例如,如果使用流化爐柵時(shí),可使分離氣流重新進(jìn)入流化爐柵下方)之前將用于替代在聚合過(guò)程中所消耗乙烯的補(bǔ)充乙烯引入到所述分離氣流中。
      在通過(guò)所述一個(gè)(或多個(gè))噴嘴將分離液體流引入流化床中之前,可對(duì)所述分離液體流進(jìn)行附加冷卻(例如利用致冷技術(shù))。本發(fā)明這方面的優(yōu)點(diǎn)是,在通過(guò)所述一個(gè)(或多個(gè))噴嘴將分離液體流引入流化床中之前通過(guò)對(duì)所述液體進(jìn)行冷卻,可以減少液體流中的催化劑或預(yù)聚合物在將液體流引入流化床中之前發(fā)生聚合反應(yīng)的可能性。
      在利用本發(fā)明方法開(kāi)始引入液體之前,通過(guò)將粒狀的聚合物顆粒充填到流化床來(lái)啟動(dòng)氣相流化床聚合反應(yīng),然后開(kāi)始使氣體流過(guò)流化床。
      本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供一種用于將液體噴射到一個(gè)流化床中的方法,該方法包括(a)對(duì)所述液體進(jìn)行加壓;(b)將所述加壓液體供給一個(gè)噴嘴的一個(gè)液體輸入口;以及(c)利用所述噴嘴的一個(gè)輸出口將所述液體排放到所述流化床中,其中利用位于所述輸出口內(nèi)的一個(gè)機(jī)械裝置使所述液體霧化并在所述輸出口的噴霧形成區(qū)域形成噴霧。
      本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例提供一種用于將液體噴射到一個(gè)流化床中的噴嘴,所述噴嘴包括(a)一個(gè)加壓液體輸入口;以及(b)一個(gè)液體輸出口,其中所述液體輸出口內(nèi)設(shè)置一個(gè)機(jī)械裝置以使所述液體霧化并且所述液體輸出口設(shè)有一個(gè)噴霧形成區(qū)域。
      所述液體輸出口、機(jī)械裝置和噴霧形成區(qū)域可具有上述特征。
      現(xiàn)參照附

      圖1至3和5至9對(duì)本發(fā)明所述的噴嘴進(jìn)行進(jìn)一步描述。
      圖1表示了一個(gè)設(shè)有四個(gè)輸出口2的噴嘴1,圍繞所述噴嘴的噴嘴頭區(qū)域3的周邊等間距地設(shè)置所述四個(gè)輸出口2。利用一個(gè)輸入口(未示出)將加壓液體提供到所述噴嘴中,所述輸入口與設(shè)置在所述噴嘴的噴嘴頭區(qū)域3中央的一個(gè)管4相通,在所述噴嘴的噴嘴頭區(qū)域3中通過(guò)所述輸出口2和噴霧形成區(qū)域5將所述加壓液體輸送到所述流化床中。每一個(gè)輸出口設(shè)有一個(gè)機(jī)械裝置6以使所述液體霧化。
      圖2表示了一個(gè)設(shè)有兩組輸出口2和7的噴嘴1,其中下面一組輸出口與上面一組輸出口相互錯(cuò)開(kāi)。通過(guò)管線8將加壓液體提供到所述噴嘴中并利用一個(gè)泵9控制所述加壓液體。通過(guò)管線10和11分別將加壓液體輸送到每一組輸出口。利用閥12和13分別控制向每一組輸出口的液體輸送。每一個(gè)輸出口設(shè)有一個(gè)機(jī)械裝置6和一個(gè)噴霧形成區(qū)域5。
      圖3表示了一個(gè)沸騰噴嘴。所述噴嘴1設(shè)有一個(gè)輸出口2。利用一個(gè)輸入口(未示出)將加壓液體提供到所述噴嘴中,所述輸入口與一個(gè)居中設(shè)置的管4相通。通過(guò)管14將氣體提供到所述噴嘴并通過(guò)開(kāi)口15將所述氣體輸送到加壓液體中。每一個(gè)輸出口設(shè)有一個(gè)機(jī)械裝置6和一個(gè)噴霧形成區(qū)域5。
      現(xiàn)將參照?qǐng)D4對(duì)本發(fā)明所述的聚合方法進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
      圖4中示出了一個(gè)氣相流化床反應(yīng)裝置,該反應(yīng)裝置包括一個(gè)反應(yīng)裝置主體16,所述反應(yīng)裝置主體16通常為一個(gè)立式筒體,在其底部具有流化爐柵17。所述反應(yīng)裝置主體包括一個(gè)流化床18和一個(gè)減速區(qū)域19,所述減速區(qū)域19的橫截面大于流化床的橫截面。
      離開(kāi)流化床反應(yīng)裝置頂部的氣態(tài)反應(yīng)混合物構(gòu)成循環(huán)氣流并通過(guò)管線20流到一個(gè)用于分離大部分微粒的旋流器21。被去除的微粒可返回流化床。離開(kāi)旋流器的循環(huán)氣流流到第一換熱器22和一個(gè)壓縮裝置23。設(shè)置第二換熱器24以去除所述循環(huán)氣流流過(guò)壓縮裝置23后的壓縮熱量。
      可在壓縮裝置23的上游或下游設(shè)置一個(gè)(或多個(gè))換熱器。
      循環(huán)氣流在冷卻和壓縮到一個(gè)能形成冷凝物的溫度之后,所得到的氣液混合物流到能分離液體的分離裝置25。
      離開(kāi)分離裝置25的氣體通過(guò)管線26回到反應(yīng)裝置16的底部。所述氣體通過(guò)流化爐柵17流到流化床,從而保證流化床維持在流化狀態(tài)下。
      從分離裝置25分離出來(lái)的分離液體通過(guò)管線27流到反應(yīng)裝置16,通過(guò)一個(gè)本發(fā)明所述的噴嘴將所述液體引入到反應(yīng)裝置16中。如果需要的話,可在管線27中設(shè)置一個(gè)泵28。
      催化劑或預(yù)聚合物通過(guò)管線29被供給到反應(yīng)裝置并引入到分離的液體流中。
      可通過(guò)管線30將生產(chǎn)出的聚合物顆粒從反應(yīng)裝置去除。
      當(dāng)改進(jìn)利用流化床方法的現(xiàn)有氣相聚合反應(yīng)裝置時(shí),圖4中所示的設(shè)置是特別合適的。
      圖5、6、7、8和9表示了本發(fā)明具有各種性能的噴嘴或噴嘴的某些部分。
      圖5表示了一個(gè)噴嘴40沿用于加壓液體的圓形截面管41的軸向平面的縱向截面。一個(gè)噴霧形成區(qū)域42大體位于一個(gè)筒形套43內(nèi)。對(duì)所述管的端部44進(jìn)行加工以提供一個(gè)扇形出口,從其端部向前看過(guò)去,該出口為橢圓形。液體壓力和端部44幾何形狀的結(jié)合提供了用于形成噴霧的機(jī)械裝置。所述套43屏蔽住所述噴霧形成區(qū)域以使噴霧在通過(guò)輸出口45基本上水平排放到流化床(未示出)中之前形成噴霧。
      圖6表示了一個(gè)噴嘴46沿用于加壓液體的圓形截面管47的軸向平面的縱向截面和一個(gè)噴霧形成區(qū)域48,利用一個(gè)水平設(shè)置的板49使所述噴霧形成區(qū)域48與流化床(未示出)隔開(kāi)。對(duì)所述管的端部50進(jìn)行加工以提供一個(gè)扇形出口,從其端部向前看過(guò)去,該出口為橢圓形。液體壓力和端部50幾何形狀的結(jié)合提供了用于形成噴霧的機(jī)械裝置。所述板49屏蔽住所述噴霧形成區(qū)域48以使噴霧在通過(guò)輸出口51基本上水平排放到流化床之前形成噴霧。
      圖7表示了一個(gè)噴嘴52沿用于加壓液體的圓形截面管53的軸向平面的縱向截面和一個(gè)噴霧形成區(qū)域54,利用一個(gè)具有圓錐形內(nèi)截面的成整體的套55使所述噴霧形成區(qū)域54與流化床(未示出)隔開(kāi)。所述噴嘴設(shè)有一個(gè)阻擋系統(tǒng)以在液體中產(chǎn)生紊流。液體噴霧的形成起始于管53和噴霧形成區(qū)域54之間的一個(gè)收縮區(qū)域57處。液體壓力、收縮區(qū)域57和阻擋系統(tǒng)56的結(jié)合提供了用于形成噴霧的機(jī)械裝置。所述套55屏蔽住所述噴霧形成區(qū)域54以使噴霧在通過(guò)輸出口58基本上水平排放到流化床之前形成噴霧。
      圖8表示了一個(gè)噴嘴59沿用于加壓液體的圓形截面管60的軸向平面的縱向截面和一個(gè)噴霧形成區(qū)域61,利用一個(gè)水平設(shè)置的板62和一個(gè)與噴嘴一體形成的曲線形元件64使所述噴霧形成區(qū)域61與流化床(未示出)隔開(kāi)。一個(gè)豎直液體流(未示出)從管60的端部63射出并且沖擊曲面64以產(chǎn)生液體噴霧。所述液體噴霧被所述噴霧形成區(qū)域61擋住以使噴霧在被基本上水平地排放到流化床之前形成噴霧。
      圖9表示了一個(gè)噴嘴65沿用于加壓液體的圓形截面管66的軸向平面的縱向截面和一個(gè)噴霧形成區(qū)域67,利用一個(gè)水平設(shè)置的板68和一個(gè)與噴嘴一體形成的螺旋狀延伸部分70使所述噴霧形成區(qū)域67與流化床(未示出)隔開(kāi)。一個(gè)豎直液體流(未示出)從管66的端部69射出,并且局部沖擊螺旋狀延伸部分70并且局部沖擊板68以產(chǎn)生液體噴霧。所述液體噴霧被所述噴霧形成區(qū)域67擋住,以使噴霧在圍繞所述螺旋狀延伸部分70基本上水平地排放到流化床之前形成噴霧。
      權(quán)利要求
      1.一種用于在一個(gè)流化床反應(yīng)裝置中聚合鏈烯單體的連續(xù)氣體流化床方法,所述鏈烯單體是從(a)乙烯、(b)丙烯、(c)乙烯和丙烯的混合物以及(d)與(a)、(b)或(c)所混合的一種或多種α-烯烴類中選擇出來(lái)的,該方法通過(guò)連續(xù)地使一個(gè)包括至少一些乙烯和/或丙烯的氣流在存在有一種聚合反應(yīng)催化劑的反應(yīng)條件下循環(huán)通過(guò)所述流化床反應(yīng)裝置中的流化床來(lái)使所述單體聚合,至少使從所述反應(yīng)裝置排出的部分所述氣流冷卻到一個(gè)能使之冷凝為液體的溫度,至少?gòu)乃鰵饬髦蟹蛛x出部分所述冷凝液體,并且利用下列方式將至少部分所述分離液體直接引入所述流化床中,這些方式包括(a)對(duì)所述液體進(jìn)行加壓;(b)將所述加壓液體供給一個(gè)噴嘴的一個(gè)液體輸入口;以及(c)利用所述噴嘴的一個(gè)輸出口將所述液體排放到所述流化床中,其中利用位于所述輸出口內(nèi)的一個(gè)機(jī)械裝置使所述液體霧化并在所述輸出口的噴霧形成區(qū)域形成噴霧。
      2.一種如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述輸出口的噴霧形成區(qū)域位于所述噴嘴內(nèi)。
      3.一種如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述噴霧形成區(qū)域由一個(gè)壁所限定,該壁作為所述噴嘴的一個(gè)整體部分、或者從所述噴嘴突出、或者與所述噴嘴形成一個(gè)空間固定關(guān)系。
      4.一種如權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,所述壁包括一個(gè)管或一個(gè)板。
      5.一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于,所述噴嘴位于所述流化床內(nèi)并具有2至4個(gè)輸出口。
      6.一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于,所述輸出口為一個(gè)橢圓形長(zhǎng)孔。
      7.一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于,所述流化床反應(yīng)裝置設(shè)有多個(gè)噴嘴。
      8.一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于,所述噴嘴具有多個(gè)環(huán)繞所述噴嘴沿周向成組排列的輸出口。
      9.一種如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述輸出口組圍繞所述噴嘴的周邊排列成多排。
      10.一種如權(quán)利要求8或9所述的方法,其特征在于,所述每一組輸出口分別與加壓液體供給裝置相連。
      11.一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于,基本上以水平方向?qū)⑺鲮F化液體噴霧噴射到所述流化床中。
      12.一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于,所述噴嘴中的液體流通量為每秒每平方米輸出口橫截面積通過(guò)9.5至70立方米的液體,其中,所述噴嘴中液體流通量被定義為流過(guò)每單位橫截面積(平方米)的液體體積流速(立方米/秒)。
      13.一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于,在所述液體通過(guò)所述機(jī)械裝置之前將少量的氣體引入液體中。
      14.一種如權(quán)利要求13所述的方法,其特征在于,所述氣體的重量百分比是在通過(guò)噴嘴的氣體和液體總重量的0.5%-10%之間。
      15.一種如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于,催化劑是一種金屬茂催化劑基的活化過(guò)渡金屬。
      16.一種用于將液體噴射到一個(gè)流化床中的方法,該方法包括(a)對(duì)所述液體進(jìn)行加壓;(b)將所述加壓液體供給一個(gè)噴嘴的一個(gè)液體輸入口;以及(c)利用所述噴嘴的一個(gè)輸出口將所述液體排放到所述流化床中,其中利用位于所述輸出口內(nèi)的一個(gè)機(jī)械裝置使所述液體霧化并在所述輸出口的噴霧形成區(qū)域內(nèi)形成噴霧。
      17.一種用于將液體噴射到一個(gè)流化床中的噴嘴,所述噴嘴包括(a)一個(gè)加壓液體輸入口;以及(b)一個(gè)液體輸出口,其中所述液體輸出口內(nèi)設(shè)置一個(gè)機(jī)械裝置以使所述液體霧化并且所述液體輸出口設(shè)有一個(gè)噴霧形成區(qū)域。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)以下方式聚合鏈烯(特別是乙烯、丙烯或其與其它α-烯烴類的混合物)的連續(xù)氣體流化床方法:使循環(huán)氣流冷卻以冷凝出來(lái)一些液體(例如共聚單體),至少分離部分所述液體,并且在能使噴霧形成在噴嘴(1)輸出口的一個(gè)噴霧形成區(qū)域(5)內(nèi)的條件下,通過(guò)對(duì)所述液體加壓并將其送至一個(gè)噴嘴(1)使其在一定壓力下通過(guò)噴嘴(1)直接噴射到流化床中,所述噴嘴(1)具有一個(gè)用于霧化液體的機(jī)械裝置(6)。最好利用一個(gè)(或多個(gè))壁使所述噴霧形成區(qū)域(5)與流化床顆粒隔開(kāi),所述壁可以是一個(gè)管或一個(gè)板。本發(fā)明還涉及一種具有兩排或多排輸出口的噴嘴,所述每一排噴嘴是被獨(dú)立提供液體和控制的,以提高提供到流化床的液體的上調(diào)/下調(diào)能力。
      文檔編號(hào)B05B1/34GK1242716SQ9718115
      公開(kāi)日2000年1月26日 申請(qǐng)日期1997年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月31日
      發(fā)明者D·紐頓, M·B·波維爾 申請(qǐng)人:英國(guó)石油化學(xué)品有限公司
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