專利名稱：氣相流化床反應(yīng)器的制作方法
發(fā)明敘述本發(fā)明涉及一種用于聚合烯屬不飽和單體的氣相流化床反應(yīng)器，它包括反應(yīng)器室(1)，其形狀為一直立管，如果需要，在反應(yīng)器室上部接一靜流區(qū)(2)；循環(huán)氣體管線(3)；循環(huán)氣體壓縮機(jī)(4)和冷卻器(5)，其特征在于，在反應(yīng)氣體從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)器室的過渡區(qū)域內(nèi)和在反應(yīng)器空間本身下部或者無任何氣體分布板或者只有一塊氣體分布板，其氣體貫通孔的總面積為氣體分布板總面積的20％以上。反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示于

圖1。其次，本發(fā)明的方法涉及在此反應(yīng)器中進(jìn)行的乙烯的聚合或乙烯與C3-C8的α烯烴的共聚以及EDPM的制造。
氣相聚合方法目前屬于聚合烯屬不飽和單體的優(yōu)選方法，特別是希望在其它不飽和單體存在的情況下聚合乙烯。對此，流化床聚合方法特別經(jīng)濟(jì)。
實(shí)施這類方法的氣相流化床反應(yīng)器長期以來已為人們所知。目前常規(guī)的反應(yīng)器有很多共同的結(jié)構(gòu)特征除其它特征之外，它們由垂直管形式的反應(yīng)室構(gòu)成，在管的上部大多有直徑擴(kuò)大段。由于較大的管徑，此靜流區(qū)內(nèi)的氣流較小，這使由細(xì)粒聚合物組成的流化層床的夾帶受到限制。其次，這類反應(yīng)器帶有循環(huán)氣體管線，其中裝有導(dǎo)出聚合熱的冷卻設(shè)備、壓縮機(jī)和有時(shí)還可裝另外的部件如分離聚合物微粒的旋風(fēng)分離器。這類氣相流化床反應(yīng)器的例子例如在EP-A-0 202076、EP-A-0 549 252和EP-A-0 697 421中已有敘述。
所有已知的氣相流化床反應(yīng)器的反應(yīng)室的下部皆有一反應(yīng)器底板，它將反應(yīng)室與循環(huán)管線和氣體分布室在空間上隔離。這塊反應(yīng)器底板，一方面防止在壓縮機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)聚合物顆粒回流到循環(huán)氣體管，另一方面按通常的技術(shù)理論，由于較細(xì)的進(jìn)氣孔在這塊反應(yīng)器底板上出現(xiàn)的壓力損失保證在反應(yīng)室中形成均勻分布。這種理論可參見US-A-3 298 972和EP-A-0 697 421。
目前常規(guī)形式的反應(yīng)器底板，如細(xì)眼網(wǎng)或帶不同幾何形狀細(xì)孔的金屬板皆有某些缺點(diǎn)在底板的入口氣流側(cè)及在板的上側(cè)總可能有聚合物沉積，它是由被氣流夾帶入循環(huán)氣體管線的粉塵狀的聚合物顆粒和催化劑顆粒引起的。這種情況在所謂的冷凝模式的操作方法中，即在循環(huán)氣體中有液態(tài)單體存在的操作方法中尤其危險(xiǎn)。除了這種沉積導(dǎo)至壓力升高，最終能導(dǎo)至聚合中斷之外，壓力損失會使正常運(yùn)行時(shí)的能量費(fèi)用增高，因?yàn)閴嚎s機(jī)要通過提高功率補(bǔ)償這種壓力損失。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種氣相流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器不再有上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明找到了一種上述的氣相流化床反應(yīng)器以及在這種反應(yīng)器中進(jìn)行的(共)聚合方法。
本發(fā)明的氣相流化床反應(yīng)器原則上適用于聚合不同的烯屬不飽合單體。例如乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯、1-戌烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯以及較高烯烴；此外亦可考慮二烯如丁二烯和環(huán)戍二烯以及環(huán)烯烴如環(huán)戍烯和環(huán)己烯。烯屬不飽和單體可以單獨(dú)或呈混合物形式聚合。本發(fā)明的反應(yīng)器特別適用于乙烯的均聚合，適用于制造乙烯-己烯共聚物和乙烯-丁烯聚合物以及制造EPDM。
本發(fā)明的氣相流化床反應(yīng)器一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的特征在于，在從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)器室的反應(yīng)氣過渡區(qū)內(nèi)和在反應(yīng)室本身下部無任何氣體分布板。
其次，優(yōu)先采用一種反應(yīng)器，其中在從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)器室的反應(yīng)氣過渡區(qū)內(nèi)或在反應(yīng)室間本身下部有一塊氣體分布板，其氣體貫通孔的總面積大于這塊氣體分布板總面積的50％，特別優(yōu)選大于90％。
在完全放棄反應(yīng)器底板，以及有甚小壓力損失的其它板結(jié)構(gòu)的情況下，特別是在反應(yīng)器尺寸大時(shí)應(yīng)在循環(huán)氣體管線至反應(yīng)室的循環(huán)氣過渡處設(shè)置氣流整型器使進(jìn)入氣流的物流脈動(dòng)整型。這可通過各種氣體導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置如導(dǎo)板、折流板、沖擊板等等本專業(yè)技術(shù)人員所熟知的裝置。
在優(yōu)選采用的氣相流化床反應(yīng)器中，在從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)器室的反應(yīng)氣過渡區(qū)內(nèi)設(shè)置使進(jìn)入氣體的物流脈動(dòng)整型的氣流導(dǎo)板，該氣流導(dǎo)板的排列使氣流能基本上均勻地導(dǎo)入流化床?！鞍濉钡母拍钤谶@里自然不能理解為設(shè)備的材料，而是僅指其形狀和功能；這里材料種類不是很重要的，它只需與聚合條件相容即可。
另一種優(yōu)選的為使進(jìn)入本發(fā)明反應(yīng)器的反應(yīng)室的氣體分布的設(shè)備是在從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)器室的從反應(yīng)氣體過渡區(qū)內(nèi)裝設(shè)粗眼網(wǎng)，使進(jìn)入氣體的氣流脈動(dòng)整型，網(wǎng)上固定一些球，其數(shù)量、大小和分布，使氣流能基本均勻?qū)肓骰?。該網(wǎng)應(yīng)是粗眼的網(wǎng)，它實(shí)際上不會引起壓力損失；網(wǎng)的作用在于使起導(dǎo)向裝置或折流板作用的球保持所需的位置。球可在網(wǎng)上均勻分布。特別是在大直徑的反應(yīng)器中，在反應(yīng)器軸區(qū)內(nèi)，同樣直接在反應(yīng)器截面中心氣體入流處布置的球的數(shù)量比邊緣區(qū)大是合理的。
當(dāng)然可用其它幾何體代替球，但優(yōu)先采用球，因?yàn)榍蚰茉斐商貏e均勻的、渦流少的氣體分布。
本發(fā)明的氣相流化床反應(yīng)器在工業(yè)規(guī)模上的優(yōu)良性質(zhì)特別顯著。工業(yè)規(guī)模的反應(yīng)器優(yōu)選反應(yīng)室(1)的內(nèi)徑大于0.5m，特別優(yōu)選大于1m。特別有利的反應(yīng)器內(nèi)徑為2-8m。
為了防止較大量的固體物質(zhì)進(jìn)入循環(huán)氣體系統(tǒng)，本發(fā)明的反應(yīng)器可設(shè)置不同的氣體/固體分離裝置。如前言所述，本發(fā)明的反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施方案是在反應(yīng)器(1)的上部連接一靜流區(qū)(2)。本發(fā)明的氣相流化床反應(yīng)器另一實(shí)施方案的特征在于，在反應(yīng)器室(1)和循環(huán)氣體管線機(jī)組之間裝設(shè)一旋風(fēng)分離器從循環(huán)氣體中分離聚合物顆粒和催化劑顆粒。如果需要，此旋風(fēng)分離器亦可與靜流區(qū)(2)連接。另一實(shí)施方案中不設(shè)靜流區(qū)，這樣循環(huán)氣體管線或者附加的用于從循環(huán)氣體中分離聚合物顆粒和催化劑顆粒的設(shè)備和旋風(fēng)分離器直接與反應(yīng)器室相連。在反應(yīng)器既無靜流區(qū)又無另一分離循環(huán)氣和固體物質(zhì)的設(shè)備的情況下，“反應(yīng)器室”應(yīng)理解為實(shí)際發(fā)生聚合并且只有少部分聚合物隨循環(huán)氣體循環(huán)的反應(yīng)器部位。
由于本發(fā)明的反應(yīng)器沒有能防止聚合物顆粒在壓縮機(jī)停車時(shí)回流到循環(huán)氣體管線的反應(yīng)器底板，采取措施防止這種回流是合適的。因此可在循環(huán)氣體管線和反應(yīng)室的接口區(qū)內(nèi)設(shè)置活門或閘板，它們可在壓縮機(jī)停車和聚合開始前的反應(yīng)器裝料時(shí)關(guān)閉，但在壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)打開。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案是設(shè)置可關(guān)閉的活門或閘板，其上有均勻分布的孔，其直徑宜為1-7mm之間。藉助于這種活門能使床層物在暫時(shí)關(guān)閉活門時(shí)產(chǎn)生流化。
如上所述，這里敘述的本發(fā)明的氣相流化床反應(yīng)器特別適用于實(shí)施乙烯聚合或乙烯與C3-C8的α烯烴共聚的方法。此外，制造EPDM的方法也是優(yōu)選的，該方法的特征在于，共聚是在本發(fā)明的反應(yīng)器中進(jìn)行的。
由于聚合物在反應(yīng)器底板區(qū)沉積的危險(xiǎn)性不存在或者很有限，這就可以排除很多昂貴的安全措施，諸如在采用通常的氣體分布板時(shí)所采取的那些措施。這樣在反應(yīng)室出口連接旋風(fēng)分離器以分離固體粉塵通常是多余的。同樣，配量液態(tài)單體亦不成問題，也就是說能以比凝結(jié)操作方式更大的量進(jìn)行操作。因此在有凝結(jié)單體存在下采用本發(fā)明的方法特別有利。
因此，本發(fā)明方法的一個(gè)有效的實(shí)施方案是將含有氣態(tài)和液態(tài)單體的混合物作為反應(yīng)器室的進(jìn)料。
本發(fā)明的聚合方法的方式，聚合基本上在反應(yīng)器室(1)中實(shí)現(xiàn)，僅少量顆粒隨循環(huán)氣體循環(huán)。這可通過上述的氣體/固體分離設(shè)備來達(dá)到。但是，常常可基本上不用這類設(shè)備，如果聚合在稍低于聚合物軟化的溫度下進(jìn)行。
因此，本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的特征在于，為了制造預(yù)期密度d的(共)聚合物，聚合在某溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，其溫度上限按(Ⅰ)式TH=171+6d′0.84-d′-------(I)]]>其溫度下限按(Ⅱ)式TN=173+7.3d′0.837-d′---------(II)]]>其中的變量的含義如下TH最高反應(yīng)溫度℃TN最低反應(yīng)溫度℃d′要制造的(共)聚合物的密度數(shù)值。
采用這種高溫操作方式，只產(chǎn)生少量粉塵狀細(xì)粒，這樣固體分離在多數(shù)情況下是不必要的。
權(quán)利要求
1．一種用于聚合烯屬不飽和單體的氣相流化床反應(yīng)器，它包括反應(yīng)室(1)，其形狀為垂直管；循環(huán)氣體管線(3)；循環(huán)氣體壓縮機(jī)(4)和冷卻設(shè)備(5)，其特征在于，在從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)器室反應(yīng)氣過渡區(qū)內(nèi)和在反應(yīng)本身下部根本無氣體分布極或只有一塊氣體分布板，該板的氣體貫通孔的總面積大于該氣體分布板總面積的20％。
2．權(quán)利要求1的氣相流化床反應(yīng)器，其特征在于，在從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)器室的反應(yīng)氣過渡區(qū)內(nèi)和在反應(yīng)器室本身下部無氣體分布板。
3．權(quán)利要求1的氣相流化床反應(yīng)器，其特征在于，在從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)器室的反應(yīng)氣過渡區(qū)內(nèi)或在反應(yīng)器室本身下部有一塊氣體分布板，該板的氣體貫通孔的總面積大于這塊氣體分布板總面積的90％。
4．權(quán)利要求1-3的氣相流化床反應(yīng)器，其特征在于，在從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)室的反應(yīng)氣過渡區(qū)內(nèi)裝有物流整型器以使進(jìn)入氣體的物流脈動(dòng)整型，整型器的布置應(yīng)達(dá)到使氣流基本均勻地導(dǎo)入流化床的目的。
5．權(quán)利要求1-3的氣相流化床反應(yīng)器，其特征在于，在從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)器室的反應(yīng)氣過渡區(qū)內(nèi)裝有粗眼網(wǎng)，使進(jìn)入氣體的物流脈動(dòng)整型，在網(wǎng)上固定的球的數(shù)量、大小、分布應(yīng)達(dá)到使氣流基本均勻地導(dǎo)入流化床的目的。
6．權(quán)利要求1-5的氣相流化床反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器室的內(nèi)徑大于0.5m。
7．權(quán)利要求1-6的氣相流化床反應(yīng)器，其特征在于，為了防止聚合物顆粒在壓縮機(jī)停車時(shí)進(jìn)入循環(huán)氣體管線，在循環(huán)管線至反應(yīng)器室下部的過渡區(qū)內(nèi)裝可閉合的活門。
8．權(quán)利要求7的氣相流化床反應(yīng)器，其特征在于，在可閉合的活門上有均勻分布的、直徑在1-7mm之間的小孔。
9．權(quán)利要求1-8的氣相流化床反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器室(1)的上部接有靜流區(qū)(2)。
10．權(quán)利要求1-9的氣相流化床反應(yīng)器，其特征在于，在反應(yīng)器室(1)和循環(huán)氣體管線機(jī)組之間裝有旋風(fēng)分離器，使聚合物顆粒和催化劑顆粒從循環(huán)氣體中分離。
11．一種用于乙烯聚合或乙烯與C3-C8的α烯烴共聚合的方法，其特征在于，(共)聚合在權(quán)利要求1-10的氣相流化床反應(yīng)器中進(jìn)行。
12．權(quán)利要求11的方法，其特征在于，聚合在有冷凝單體和/或冷凝碳?xì)浠锏拇嬖谙逻M(jìn)行。
13．權(quán)利要求11的方法，其特征在于，以含氣態(tài)和液態(tài)單體的混合物作反應(yīng)器室的進(jìn)料。
14．權(quán)利要求11-13的方法，其特征在于，為制造預(yù)期密度d的(共)聚合物，聚合在某溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，該溫度范圍的上限按式(Ⅰ)TH=171+6d′0.84-d′-------(I)]]>其下限按式(Ⅱ)TN=173+7.3d′0.837-d′-----(II)]]>其中變量含義如下TH最高溫度℃TN最低溫度℃d′要制造的(共)聚合物的密度數(shù)值(d)。
15．一種制造EPDM的方法，其特征在于，聚合在權(quán)利要求1-10的反應(yīng)器中進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于聚合烯屬不飽和單體的氣相流化床反應(yīng)器,它包括反應(yīng)器室(1),其形狀為垂直管,如果需要,在反應(yīng)器室上部連結(jié)靜流區(qū)(2);循環(huán)氣體管線(3);循環(huán)氣體壓縮機(jī)(4);和冷卻器(5),其中在從循環(huán)氣體管線至反應(yīng)器室的反應(yīng)氣過渡區(qū)內(nèi)和在反應(yīng)器室本身下部無氣體分布板,或只有一塊氣體分布板,該板上的氣體貫通孔的總面積為該氣體分布板總面積的20%以上。
文檔編號B01J8/44GK1301192SQ99806200
公開日2001年6月27日 申請日期1999年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月15日
發(fā)明者R·卡雷爾, K·埃維爾茨, W·米克利茨, H·J·費(fèi)恩德特, P·羅森多菲爾 申請人:埃林納克股份有限公司