專利名稱：氣體流化床產(chǎn)品除去裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從流化床中除去顆粒狀聚合物的裝置，該包含流化床的容器可用于在氣相流化床聚合方法中制造這樣的顆粒狀聚合物或者在流化床中吹掃這樣的顆粒狀聚合物以去除不想要的揮發(fā)性物質(zhì)。特別地，本發(fā)明涉及一種防止產(chǎn)品在中心產(chǎn)品卸料腿中結(jié)垢或附聚的設(shè)備和方法，尤其是彈性體和所謂的“發(fā)粘聚合物”，卸料腿可用于從包含氣體流化床的容器中除去這樣的粒狀物質(zhì)。
象那些用于氣相流化床聚合反應(yīng)的流化床反應(yīng)器以及在氣體流化的條件下吹掃聚合物產(chǎn)品的設(shè)備，有時會設(shè)置一中心產(chǎn)品卸料腿來排出產(chǎn)品。在這樣的設(shè)備中通常在流化床的下面會使用氣體分配格柵，以使從下面導(dǎo)入流化床底部的單體氣體分布均勻。氣體分配格柵通常是凹形以利于聚合物顆粒向中心排出口移動。因為在流化床的底部存在氣體分配格柵，從反應(yīng)器中移走產(chǎn)品優(yōu)選采用中心卸料腿的方式，不會在分配格柵上留下產(chǎn)品。卸料腿僅僅是開口的管道或?qū)Ч埽ǔ７植荚诜峙涓駯诺闹行牟⑾蛳卵由斓疆a(chǎn)品排放閥(該閥間歇式地開閉以排出產(chǎn)品)。
對于非粘性的顆粒狀聚合物，如乙烯和丙烯的均聚物和共聚物，當(dāng)其通過中心卸料腿時通常不會出現(xiàn)什么問題。然而，當(dāng)被制造或吹掃的產(chǎn)品是發(fā)粘顆粒狀聚合物時，則會在產(chǎn)品排放閥關(guān)閉時的表面結(jié)垢以及產(chǎn)品會在卸料腿里附聚，這會導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)閉從而成為一個嚴(yán)重的問題。直到現(xiàn)在，在制造發(fā)粘聚合物中避免產(chǎn)品附聚最常用的方法是采用一些方式涂布聚合物或處理聚合物，如用細(xì)分的惰性顆粒物料以防止附聚。參見US 4994534、US 5086132和US5194526。
如果沒有采取一些方式處理發(fā)粘聚合物產(chǎn)品以防止其附聚，則發(fā)粘產(chǎn)品顆粒極易附聚成大塊或形成單個的圓形塊。
現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)通過使用一組氣體噴嘴吹掃產(chǎn)品排放閥的表面以及使顆粒狀產(chǎn)品在卸料腿里處于流化狀態(tài)，在包含流化床的容器的中心卸料腿的結(jié)垢和附聚問題可得到解決。
本發(fā)明涉及的裝置用在氣相流化床反應(yīng)器中和其它包含流化床的容器中，該裝置使用可確保進(jìn)氣均勻分布的氣體分配格柵和用于產(chǎn)品回收的中心卸料腿。該裝置尤其適用于在包含流化床的容器中制造顆粒發(fā)粘聚合物或吹掃發(fā)粘聚合物。
根據(jù)本發(fā)明，一組噴嘴分布在卸料腿的較低區(qū)域，指引氣體的連續(xù)流向，向里從卸料腿的內(nèi)部四周到達(dá)產(chǎn)品排放閥(位于卸料腿的出口側(cè))的表面，以這種方式保持顆粒狀產(chǎn)品在卸料腿中處于流化狀態(tài)。為達(dá)此目的所需要的噴嘴的數(shù)量主要取決于卸料腿的直徑和通過噴嘴的氣體流速。雖然許多噴嘴可以指向卸料腿的中心軸線，然而至少部分噴嘴的指向必須遠(yuǎn)離中心軸線，使得在閥關(guān)閉時，排放閥表面的四周區(qū)域能被遠(yuǎn)離中心軸線定向的噴嘴噴出的氣體吹掃。至少10％，優(yōu)選20％或更多的產(chǎn)品排放閥關(guān)閉時的表面會被噴嘴吹出的氣體吹掃。
噴嘴的指向也是很重要的，它應(yīng)以這樣的方式設(shè)置，即防止從噴嘴噴出的氣流出現(xiàn)明顯的交叉。優(yōu)選沒有一點重疊。噴射氣流的撞擊會減少閥表面被氣體吹掃的區(qū)域，這會阻礙想要達(dá)到的流化。
噴嘴的角度必須向下朝排放閥設(shè)置以確保能充分吹掃關(guān)閉的排放閥的表面。當(dāng)噴嘴位于卸料腿的底部接近閥表面時，這個角度應(yīng)該十分小。然而，如果噴嘴由于某種原因位于閥表面之上，則傾斜的角度必須增加以使從噴嘴噴出的氣流噴向閥表面。如果需要的話向下的角度可多達(dá)30度。然而，優(yōu)選的方式是通過使噴嘴靠近閥表面的水平面從而減少向下的角度。優(yōu)選噴嘴位于關(guān)閉的閥表面之上的高度不超過兩英寸。噴嘴向下傾斜的角度優(yōu)選為10-20度，最優(yōu)選的是約15度。
在制造或吹掃發(fā)粘顆粒的情況下，當(dāng)卸料腿的直徑是6英寸或小于6英寸時通常使用4個噴嘴就已足夠；當(dāng)卸料腿的直徑在8-12英寸時4-6個噴嘴通常是足夠的；當(dāng)卸料腿直徑范圍在14-18英寸時，推薦用8個噴嘴；當(dāng)直徑再增大時，噴嘴的理想數(shù)量和角度根據(jù)經(jīng)驗決定，這在冷流摸擬器中能容易地實現(xiàn)，噴嘴的角度和數(shù)量象氣體流速一樣可靈活地加以改變?？梢杂^察到從噴嘴出來的氣體流速對噴嘴的數(shù)量和角度都有影響，用來獲得本發(fā)明的改進(jìn)。上面推薦的具體方案幾乎適用于所有實際情況。
根據(jù)本發(fā)明所使用的氣體可由獨立的壓力氣源提供，或者當(dāng)本發(fā)明和氣相聚合過程組合實施時，氣體優(yōu)選由循環(huán)氣流發(fā)出的滑流供給。當(dāng)本發(fā)明和吹掃過程(被吹掃的產(chǎn)品保持流化狀態(tài))組合實施時，送往噴嘴的氣體由用于吹掃的主氣流釋放的滑流提供。如果需要的話可使用補(bǔ)償泵以增加滑流的壓力。
通過噴嘴的氣體總流速應(yīng)足以充分流化卸料腿內(nèi)的顆粒。一般地，氣體總流速優(yōu)選約為進(jìn)入流化床氣體的最小流化速率的3-12倍。從卸料腿出來后向上流動的氣體的表觀氣體流速應(yīng)高于能在流化床中制造大量可顆粒尺寸分離的氣流速度。
通過裝配一個或多個支管可以容易地向噴嘴供送氣體，供入該支管的氣體來自上述氣源的一種或多種。當(dāng)多路支管被使用時，向卸料腿中以不同的速度導(dǎo)入氣體是可能的，因而就可能改變從一組噴嘴射出的氣流長度。進(jìn)入卸料腿的最長噴射氣流的長度伸入卸料腿的長度不應(yīng)高于卸料腿直徑的約50％，優(yōu)選為不超過直徑的40％。如果裝配了多路支管，以不同的速度噴射氣流變得可能，這樣可使用長的噴嘴和遠(yuǎn)離中心軸線定位的短的噴嘴吹掃內(nèi)橫截面區(qū)域，以確保能吹掃到四周區(qū)域?；谶@個原因優(yōu)先使用兩個或兩個以上支管以使從噴嘴噴出的氣流在噴射方向上具有高靈活性。使用多路支管也是一種確保能充分吹掃閥表面的方式，不會使氣流相交而在卸料腿內(nèi)部產(chǎn)生不必要的渦流。
產(chǎn)品通常只需通過適時地打開排放閥從聚合反應(yīng)器或吹掃容器中間歇地排放。當(dāng)排放閥打開時，產(chǎn)品向下流動通過卸料腿，經(jīng)過排放閥后進(jìn)入接收的容器。當(dāng)移動產(chǎn)品時不必停止氣流在噴嘴的流動，實際上最好保持一些氣體流過噴嘴，即使在打開排放閥以防止阻塞時也不例外。閥門打開時通過噴嘴的氣體流速應(yīng)至少等于排放閥關(guān)閉時氣體流速的10％。
本發(fā)明通過非限制性的示意

圖1和圖2可以得到說明。
圖1是流化床裝置較低部分的示意圖，這可以是一種聚合反應(yīng)器或一種吹掃容器。裝配的中心卸料腿用于產(chǎn)品的回收，裝配的氣體入口噴嘴使卸料腿內(nèi)部的產(chǎn)品處于流化狀態(tài)。
圖2是流化床容器較低部分的橫截面平面示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的噴嘴的典型安裝位置和角度。
圖1和圖2以圖解形式說明；(11)包含流化床的容器的較低部分可以是生產(chǎn)顆粒狀聚合物的聚合反應(yīng)器，或者是從顆粒狀聚合物中除去揮發(fā)性物質(zhì)的吹掃容器。
(13)包含顆粒狀聚合物的流化床。
(15)使進(jìn)入的流化氣體分布均勻的氣體分配格柵。
(17)產(chǎn)品卸料腿，用于從流化床中排出顆粒狀聚合物。
(19a和19b)噴嘴，噴嘴19a指向卸料腿的中心軸線并略微向下指向產(chǎn)品排放閥23關(guān)閉時的表面。噴嘴19b的指向遠(yuǎn)離卸料腿的中心軸線，也略微向下傾斜。
(21)流入的氣體，通過分配格柵15分布進(jìn)入氣體流化床。
(23)經(jīng)產(chǎn)品卸料腿17從流化床中排出產(chǎn)品的產(chǎn)品排放閥。
(25a和25b)分別向噴嘴19a和19b供氣的獨立氣體供給源。
(27a和27b)從氣體供給源25a和25b分別向噴嘴19a和19b供送氣體的支管。
(29a和29b)從噴嘴19a和19b噴出的噴射氣流。
圖1和2所示的裝置通過下述的操作方式可防止在已關(guān)閉的排放閥表面和卸料腿的壁結(jié)垢，還可防止在產(chǎn)品卸料腿內(nèi)部的顆粒狀聚合物附聚。
氣體分別從氣源25a和25b經(jīng)支管27a和27b到達(dá)噴嘴19a和19b。優(yōu)選進(jìn)入噴嘴19b的氣體采用比進(jìn)入噴嘴19a小的氣體流速，這樣會促使從噴嘴19b噴出的氣流進(jìn)入卸料腿內(nèi)部的距離比從徑向噴嘴19a噴出的氣流進(jìn)入卸料腿內(nèi)部的距離短。從而不會出現(xiàn)一種氣流和另一種氣流相互交叉。對關(guān)閉的排放閥的表面吹掃能防止聚合物粘著在閥表面上，并使卸料腿內(nèi)部的所有聚合物處于流化狀態(tài)，因而能防止在卸料腿的壁上結(jié)垢以及在卸料腿內(nèi)部產(chǎn)品的附聚。
實施例1八個直徑為15又1/4英寸的噴嘴安裝在產(chǎn)品卸料腿的四周。每個噴嘴位于產(chǎn)品排放閥(該閥位于卸料腿的底部)表面之上1又1/4英寸的位置。噴嘴向下傾斜與水平面呈15°。四個噴嘴和環(huán)線相垂直(徑向)并在圓周方向上間隔90°。另外兩個噴嘴安裝與法向成30°。這兩個噴嘴安裝的位置彼此相對(相距180°)并和二個法向噴嘴在圓周方向上夾角為30°。這六個噴嘴的孔徑大約為3/4英寸。最后兩個噴嘴的孔徑為1英寸，安裝的位置與法向成60°。它們彼此反向安裝(相距180°)并和法向噴嘴在圓周方向上夾角為45°。優(yōu)選的布置如圖2所示。
在優(yōu)選的安裝方式中，氣流被支管獨立地控制而進(jìn)入四個法向噴嘴，同樣地分別經(jīng)過支管進(jìn)入其它四個噴嘴。固定氣體的總流速，通過卸料腿排出的表觀氣體流速為2.0ft/sec。氣體流速被分割為60/40，其中較快的氣流進(jìn)入四個法向噴嘴是最佳的。用乙烯-丙烯橡膠顆粒進(jìn)行該試驗，溫度在60°和90°之間變化。沒有觀察到顆粒的附聚或卸料腿的排放閥堵塞。
實施例2用非粘性聚乙烯顆粒試驗一種類似于實施例1使用的裝置。在該試驗中，產(chǎn)品卸料腿的直徑為14又1/4英寸，最后兩個噴嘴和法向成90°而不是60°，它們的孔徑為3/4英寸而不是1英寸。表觀氣體流速為2.0ft/sec，氣體流速比為60:40(排列向著中心軸線的噴嘴和排列遠(yuǎn)離中心軸線的噴嘴)，從每個法向噴嘴噴出的氣流長度剛好到達(dá)卸料腿的中心軸線。卸料腿的流化是劇烈的。大多數(shù)噴射氣流到達(dá)關(guān)閉的排放閥的表面。大約70-90％的聚合物顆粒在關(guān)閉的閥表面保持靜止，但該靜止層是很薄的。因而，撞擊力(該撞擊力會導(dǎo)致顆粒附聚)幾乎為零。
權(quán)利要求
1.一種用于從包含顆粒狀聚合物產(chǎn)品的氣體流化床的容器中排放顆粒狀聚合物產(chǎn)品的排放裝置，包括(a)一種位于所說的顆粒狀產(chǎn)品的流化床下部的開口的且一般為圓筒形的產(chǎn)品卸料腿；(b)位于所說的產(chǎn)品卸料腿底部的產(chǎn)品排放閥；(c)一組獨立的噴嘴裝置，每一個都指向所說的閥裝置的表面并和壓力氣源相聯(lián)接；當(dāng)所說的閥處于關(guān)閉位置時，所說的產(chǎn)品排放閥的部分表面或全部表面可被連續(xù)地吹掃而不會有顆粒狀聚合物。
2.一種用于從包含顆粒狀聚合物產(chǎn)品的氣體流化床的容器中排放顆粒狀聚合物產(chǎn)品的排放裝置，包括(a)一種位于所說的顆粒狀聚合物產(chǎn)品的流化床下部并在氣體分配格柵的中心的，開口的且一般為圓筒形的產(chǎn)品卸料腿，使流化的氣體進(jìn)入所說的容器；(b)一個位于所說的卸料腿底部的產(chǎn)品排放閥；(c)當(dāng)閥關(guān)閉時一組指向所說的產(chǎn)品排放閥表面的單個噴嘴裝置；和(d)一個或多個與所說的噴嘴相聯(lián)接的獨立的壓力氣源。
3.權(quán)利要求1所說的裝置，其中至少一部分所說的噴嘴以遠(yuǎn)離所說的卸料腿的中心軸線的方向從所說的卸料腿的四周伸出。
4.權(quán)利要求1所說的裝置，其中一部分所說的噴嘴從所說的卸料腿的四周指向所說的卸料腿的中心軸線，并且至少一部分所說的噴嘴以遠(yuǎn)離所說的卸料腿的中心軸線的方向從所說的卸料腿的四周伸出。
5.權(quán)利要求4所說的裝置，其中從指向所說的卸料腿的中心軸線的噴嘴進(jìn)入卸料腿的氣體流速高于從指向遠(yuǎn)離所說的卸料腿的中心軸線的噴嘴進(jìn)入卸料腿的氣體流速。
6.權(quán)利要求4所說的裝置，其中至少一部分所說的噴嘴在閥關(guān)閉時向下指向所說的排放閥的表面。
7.權(quán)利要求4所說的裝置，其中所說的格柵是一種凹形格柵。
8.權(quán)利要求6所說的裝置，其中所說的噴嘴向下傾斜的角度為水平面以下10-20度。
9.權(quán)利要求1所說的裝置，其中從所說的噴嘴噴出的氣流不會交叉。
10.權(quán)利要求4所說的裝置，其中從所說的噴嘴噴出的氣流不會越過所說的卸料腿的中心軸線。
11.一種防止顆粒狀聚合物物料在位于這種顆粒物料的氣體流化床下部的卸料腿中以及在排出這種物料所用的產(chǎn)品排放閥上結(jié)垢和附聚的方法，該方法包括使用一組氣體噴嘴吹掃所說的排放閥關(guān)閉的表面，至少一部分噴嘴指向所說的卸料腿的中心軸線，并且至少一些其它噴嘴指向遠(yuǎn)離所說的卸料腿的中心軸線。
全文摘要
一種可防止在中心卸料腿內(nèi)結(jié)垢和附聚的裝置，該裝置用于從包含流化床的容器中排出顆粒狀聚合物產(chǎn)品。
文檔編號C08F2/01GK1316295SQ0013750
公開日2001年10月10日 申請日期2000年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月12日
發(fā)明者R·S·埃辛格, D·N·瓊斯, B·J·加納, F·D·胡賽因 申請人:聯(lián)合碳化化學(xué)品及塑料技術(shù)公司