專(zhuān)利名稱(chēng)：流化床反應(yīng)器中烯烴聚合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一適用于烯烴氣相聚合并裝有攪拌器的流化床反應(yīng)器中進(jìn)行烯烴聚合和共聚的方法。
通常烯烴氣相聚合是在流化床中進(jìn)行。這時(shí)，聚合反應(yīng)是在聚合過(guò)程形成的粒子組成的床中進(jìn)行。聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱量是將含要聚合的單體以及還常含氫、惰性稀釋劑或惰性氣體的循環(huán)氣經(jīng)反應(yīng)器和流化床循環(huán)而除去的。將循環(huán)氣體在置于反應(yīng)器外的冷卻器中冷卻，然后送回反應(yīng)器的下部。經(jīng)反應(yīng)器上升的循環(huán)氣體保持流化床呈流化態(tài)，并維持流化床的有效攪拌。反應(yīng)器越大，在整個(gè)流化床體積中保持均勻的流化和攪拌越難。事實(shí)上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，特別是在反應(yīng)區(qū)的下角可能存在不足的流化和攪拌，這會(huì)使傳熱不良。傳熱不良又會(huì)引起局部過(guò)熱，這樣，聚合物粒子的溫度達(dá)到軟化點(diǎn)，從而使附聚粘塊增長(zhǎng)，然后粘到反應(yīng)器壁上。當(dāng)這些聚合物的附聚塊從反應(yīng)器壁剝落下來(lái)，會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。
通過(guò)使用可增強(qiáng)攪拌作用的各種類(lèi)型的機(jī)械攪拌器元件，來(lái)完善反應(yīng)器，用以克服上述的流化床反應(yīng)器的問(wèn)題。所用的典型的攪拌器裝置是一種錨狀攪拌器，攪拌器上有一對(duì)或多個(gè)支持臂連于垂直驅(qū)動(dòng)軸上，支持臂端載有垂直排列的與垂直驅(qū)動(dòng)軸等距離的攪拌器葉片。這種攪拌器的缺點(diǎn)是，由攪拌器施加的離心力驅(qū)動(dòng)的聚合物粒子常朝向反應(yīng)器的內(nèi)壁運(yùn)行。結(jié)果聚合物附聚塊開(kāi)始粘于反應(yīng)器壁。如果攪拌器臂相當(dāng)短，在反應(yīng)器中心區(qū)會(huì)同時(shí)產(chǎn)生旋渦區(qū)，這樣，從反應(yīng)器下部導(dǎo)入的循環(huán)氣體優(yōu)選地追向旋渦區(qū)。已經(jīng)提出解決這個(gè)問(wèn)題的方法是使攪拌器帶有許多長(zhǎng)度不同的臂。
美國(guó)專(zhuān)利4,366,123公開(kāi)了一種錨狀攪拌器，其設(shè)計(jì)的主攪拌器臂長(zhǎng)到使連于臂端的攪拌器葉片運(yùn)動(dòng)起來(lái)很接近反應(yīng)器垂直內(nèi)臂。此外，此種攪拌器還有短的攪拌器臂，這些短臂的攪拌器葉片運(yùn)動(dòng)時(shí)接近驅(qū)動(dòng)軸。還有，至少主攪拌器葉片具有三角形橫截面。這種設(shè)計(jì)的目的是達(dá)到足夠的攪拌效率，避免由于攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生的振動(dòng)。
美國(guó)專(zhuān)利4,188,132公開(kāi)了一種流化床反應(yīng)器的螺旋攪拌器。只有螺旋攪拌器的下部連于驅(qū)動(dòng)軸的末端，其下端高于第一圈螺旋的長(zhǎng)度處還裝有分離的分配器螺旋元件。作為冷卻介質(zhì)的新鮮氣體通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸的入口通道進(jìn)入反應(yīng)器。分配器螺旋元件的目的是反轉(zhuǎn)進(jìn)入反應(yīng)器的氣流方向，從而防止在反應(yīng)器底生成聚合物附聚塊。
然而，上述美國(guó)專(zhuān)利未能克服在反應(yīng)器角落和內(nèi)壁的流化不足和聚合物粒粘附于反應(yīng)器內(nèi)壁的問(wèn)題，這些問(wèn)題一般發(fā)生在大直徑反應(yīng)器中。本發(fā)明專(zhuān)門(mén)涉及消除這些問(wèn)題。
本發(fā)明的方法既能達(dá)到在臨界區(qū)有效攪拌作用和改進(jìn)流化，同時(shí)防止聚合物粒子粘附于反應(yīng)器的內(nèi)表面。因此，本發(fā)明涉及一種在流化床聚合反應(yīng)器中聚合烯烴的方法，其中，烯烴單體在由含聚合催化劑的聚合粒子形成的流化床中聚合。所說(shuō)的流化床通過(guò)在反應(yīng)器導(dǎo)入至少一種含可聚合單體以及必要時(shí)的氫、惰性氣體或稀釋氣體的循環(huán)氣流保持流化態(tài)，并且通過(guò)至少一種連結(jié)于基本垂直驅(qū)動(dòng)軸的攪拌工具攪拌該流化床。此工具適用于攪拌流化床。本發(fā)明方法的特征是，至少一部分導(dǎo)入反應(yīng)器的氣流通過(guò)提供給所說(shuō)驅(qū)動(dòng)軸和所說(shuō)攪拌工具內(nèi)部的至少一種流動(dòng)通道進(jìn)入反應(yīng)器。
因此，在本發(fā)明的方法中，使用了一種流動(dòng)通道。經(jīng)過(guò)此通道，氣體介質(zhì)可以高速直接進(jìn)入反應(yīng)器中通常流化氣流最弱的區(qū)域。在這種方式中，利用一種沖洗作用，大幅度降低聚合物粒子附聚和粘附于反應(yīng)器底部的下部邊緣和內(nèi)壁。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施方案，攪拌器驅(qū)動(dòng)軸，連接于所說(shuō)的混合器驅(qū)動(dòng)軸上的攪拌器臂以及連接于所說(shuō)的臂上的攪拌器葉片，都是中空的并形成連續(xù)的流動(dòng)通道，通過(guò)這些通道，攪拌氣體能夠經(jīng)過(guò)攪拌器葉片的孔導(dǎo)入反應(yīng)器。由這些孔排出的氣體沖洗反應(yīng)器壁并改善了流化和床中粒子的攪拌作用，同時(shí)使否則容易出現(xiàn)過(guò)熱的區(qū)域得到了冷卻。
攪拌器葉片最好(盡管不一定必須)使連于攪拌器臂(此臂與攪拌器驅(qū)動(dòng)軸相連的槳)向上垂直伸長(zhǎng)。攪拌器臂最好(盡管不一定必須)水平伸長(zhǎng)具有可自由選擇的橫截面的臂。然而，一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)臂的橫截面要使之阻攪動(dòng)最低。攪拌器臂的長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)計(jì)得使連結(jié)于攪拌器臂末端的攪拌器葉片盡可能接近伸向流化作用本來(lái)就最弱的反應(yīng)器容器的內(nèi)壁。
按照本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案，攪拌器可以包括至少一種帶攪拌葉片的輔助臂，輔助臂的長(zhǎng)度可以比主攪拌器臂短。輔助臂和連于其上的攪拌葉片可以是中空的，從而可形成流動(dòng)通道，以便將攪拌氣體導(dǎo)入反應(yīng)器中。一般來(lái)說(shuō)，一對(duì)輔助臂足以達(dá)到滿(mǎn)意的攪拌效果。
通過(guò)攪拌器進(jìn)入的氣體介質(zhì)可以是通常進(jìn)入反應(yīng)器的任何氣體。因此，混合或分別使用單體或共聚單體原料、氫、惰性氣體或惰性氣體稀釋劑作為攪拌氣體可以達(dá)到預(yù)期的作用。通過(guò)攪拌器的攪拌氣流也可包含經(jīng)過(guò)反應(yīng)器的來(lái)自循環(huán)氣流的副氣流。然而，循環(huán)氣中可能含有經(jīng)反應(yīng)器頂逸出的聚合物細(xì)粒，穿過(guò)攪拌器的攪拌氣體最好是由例如惰性介質(zhì)、單體或其混合物形成的無(wú)催化劑和無(wú)聚合物的氣體。
穿過(guò)攪拌器的氣體介質(zhì)的比例可在0.1—30重量％之間變化。然而，足以達(dá)到滿(mǎn)意沖洗效果的攪拌氣體的實(shí)際比例可以選擇大大低于上面給出的上限，這樣，攪拌氣體用量一般為導(dǎo)入反應(yīng)器氣流總量的0.1—10重量％，優(yōu)選為0.3—5重量％。如果是工業(yè)規(guī)模的流化床反應(yīng)器，則上述比例相當(dāng)于每小時(shí)數(shù)噸攪拌氣流。
裝有本發(fā)明的攪拌器的聚合反應(yīng)器可以用于任何可聚合單體的氣相流化床聚合或共聚。適宜的單體有乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯等烯烴和其它單體。
下面參考附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。


圖1裝有為實(shí)施例本發(fā)明方法設(shè)計(jì)的攪拌器的流化床反應(yīng)器的底部截面?zhèn)纫晥D；圖2為本發(fā)明的攪拌器葉片的橫截面圖。
在圖1中，數(shù)字10表示流化床反應(yīng)器。反應(yīng)器有一圓筒形外殼11。帶孔的氣體分配板12將反應(yīng)器10分成循環(huán)氣體的橫切部分13，和流化床部分14。反應(yīng)器10的底部包括兩個(gè)同心錐形轉(zhuǎn)動(dòng)面，內(nèi)錐形壁面15向上逐漸減少，而外錐形壁面16是向下逐漸減少。錐形面15和16由光滑的環(huán)形部分17將兩者互相連接，而17就成為反應(yīng)器容器底的最低部分。由內(nèi)錐面15形成的壁部分在其上部邊緣形成水平的支持平面24。
循環(huán)氣流通過(guò)至少一循環(huán)氣管道(未示出)進(jìn)入橫切部分13，然后經(jīng)氣體分布板12進(jìn)入流化床部分14。
按照本發(fā)明，攪拌器包含一電動(dòng)馬達(dá)18，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)垂直連接軸19，后者伸到反應(yīng)器中作為攪拌器驅(qū)動(dòng)軸20，軸上連結(jié)攪拌臂21，臂末端連結(jié)著攪拌葉片22。帶有轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌器驅(qū)動(dòng)軸20的軸承的電動(dòng)馬達(dá)18最好置于由反應(yīng)器底的內(nèi)錐形壁面15形成的鐘形深處之內(nèi)或之下。軸19最好利用經(jīng)過(guò)水平輔助壁23的旋轉(zhuǎn)密封起作用，這樣，輔助壁23、內(nèi)錐形壁面15和水平支持平面24一起包圍了為攪拌氣體進(jìn)入的橫切室25。通過(guò)在輔助壁23和水平支持平面24的軸承上安裝軸19和攪拌器驅(qū)動(dòng)軸20，為這些軸提供了堅(jiān)固的支撐。同樣道理，氣體分配板12可支撐在水平支持平面24上。
本發(fā)明方法利用的攪拌器最好有一中空連結(jié)軸20，氣態(tài)或液態(tài)物質(zhì)可經(jīng)其通過(guò)。同樣，攪拌器臂21也制成中空的，它的中空內(nèi)通道與混合器驅(qū)動(dòng)軸20的中空內(nèi)通道互通。而且，攪拌器葉片22也是中空的，其中空內(nèi)腔與攪拌器臂21的中空通道相連通。因而，從攪拌器驅(qū)動(dòng)軸20到攪拌器葉片22形成連續(xù)的通道。
氣體介質(zhì)最好通過(guò)室25進(jìn)入攪拌器。此氣體首先通過(guò)管道26進(jìn)入室25，由此在必要時(shí)經(jīng)過(guò)濾凈器27進(jìn)入中空攪拌器驅(qū)動(dòng)軸20。泵入攪拌器中的氣體可含來(lái)自進(jìn)入反應(yīng)器10底部的循環(huán)氣流的副氣流。攪拌氣體最好是不合催化劑和聚合物的新鮮氣體，如單體、共聚單體、氫或惰性介質(zhì)。
在圖2中，在攪拌器葉片22上裝有氣流孔27，攪拌氣體可經(jīng)過(guò)氣流孔27進(jìn)入反應(yīng)器10。氣流孔27可含有如穿孔，可分布在攪拌器葉片22的整個(gè)長(zhǎng)度上，或僅在其中一部分上。
上述討論的本發(fā)明的方法適于結(jié)合利用水平攪拌器臂并具有垂直排列的攪拌器葉片。攪拌器同樣可含螺旋形中空攪拌器元件，其中，螺旋的外邊緣有供排出攪拌氣體的穿孔。
權(quán)利要求
1.一種在流化床聚合反應(yīng)器中聚合烯烴的方法，其中，烯烴單體在由含聚合催化劑的聚合粒子形成的流化床中進(jìn)行聚合，通過(guò)在反應(yīng)器(10)中導(dǎo)入至少一種含可聚合的單體和必要時(shí)的氫、惰性氣體或稀釋氣體維持流化床在流化態(tài)，利用連結(jié)到基本垂直的驅(qū)動(dòng)軸(19、20)并適于攪拌流化床的至少一種攪拌工具(21、22)攪拌該流化床，本發(fā)明的特征在于，至少導(dǎo)入反應(yīng)器(10)的氣流的一部分通過(guò)至少一種所說(shuō)軸(20)和所說(shuō)攪拌工具(21，22)內(nèi)部的氣流通道進(jìn)入反應(yīng)器。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所說(shuō)的一部分氣流通過(guò)至少一個(gè)水平攪拌器臂(21)和連結(jié)于其末端的攪拌器葉片(22)進(jìn)入反應(yīng)器(10)中，所說(shuō)的葉片(22)接近于反應(yīng)器壁(11)。
3.權(quán)利要求1—2的方法，其特征在于，所說(shuō)的一部分氣流通過(guò)鉆在所說(shuō)葉片(22)的排出孔(28)進(jìn)入反應(yīng)器(10)。
4.權(quán)利要求1—3任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的攪拌工具包括連結(jié)于所說(shuō)軸(19)的螺旋形的攪拌器元件，在攪拌中所說(shuō)的元件有所說(shuō)的氣流通道，并且在末端有孔將氣體排到反應(yīng)器(10)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在流化床聚合反應(yīng)器中烯烴聚合的方法，其中，由含聚合催化劑的聚合粒子形成的流化床中烯烴單體進(jìn)行聚合。通過(guò)將至少一種含可聚合單體和必要時(shí)的氫、惰性氣體或稀釋氣體的循環(huán)氣流引入反應(yīng)器(10)中使流化床維持在流化態(tài)。利用連結(jié)在必要的垂直驅(qū)動(dòng)軸(19、20)的至少一種攪拌工具攪拌流化床。按照本發(fā)明，至少一部分導(dǎo)入反應(yīng)器(10)的氣流是通過(guò)所說(shuō)軸(20)和所說(shuō)的攪拌工具(21、22)內(nèi)部的氣流通道進(jìn)入反應(yīng)器的。
文檔編號(hào)B01J8/38GK1126447SQ94192687
公開(kāi)日1996年7月10日 申請(qǐng)日期1994年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月5日
發(fā)明者J·科斯基寧, H·安德茨焦, J·塔卡凱霍, K·薩蘭蒂拉 申請(qǐng)人:博雷利絲·波利默斯公司