專利名稱：用于烯烴催化聚合的反應(yīng)器系統(tǒng)和方法以及該反應(yīng)器系統(tǒng)在烯烴催化聚合中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于烯烴的催化聚合的反應(yīng)器系統(tǒng)和方法，以及這類反應(yīng)器系統(tǒng)用于 烯烴的催化聚合的用途。
背景技術(shù)：
烯烴的催化聚合采用尤其是Ziegler-Natta型催化劑。用于烯烴聚合的新一代催 化劑包括針對(duì)更規(guī)則的聚合物結(jié)構(gòu)開發(fā)的單位點(diǎn)催化劑。在催化聚合過(guò)程中，圍繞顆粒的 烯烴組成基本恒定。對(duì)離開反應(yīng)器的反應(yīng)器氣體進(jìn)行壓縮并循環(huán)。根據(jù)需要添加補(bǔ)充單體 和任選的氫氣。夾帶的顆?？赏ㄟ^(guò)插入的旋風(fēng)分離器分離，并循環(huán)到聚合反應(yīng)器。使用新近一代的Ziegler-Natta催化劑制備的聚烯烴具有相對(duì)窄的分子量分布。 分子量分布的寬度影響所制備的聚烯烴的流變特性和最終的機(jī)械性質(zhì)。為了獲得更寬的多峰型分子量分布，采用了不同的反應(yīng)器條件，例如不同的單體、 共聚單體和/或氫的濃度。另一選擇是使用特定催化劑和/或組合催化劑。通常，使用級(jí)聯(lián)反應(yīng)器來(lái)在催化聚合過(guò)程中應(yīng)用不同的反應(yīng)條件，以獲得寬的或 多峰型的分子量分布。一種這類反應(yīng)器是流化床氣相反應(yīng)器。在流化床氣相反應(yīng)器中，烯烴在聚合催化 劑的存在下在向上運(yùn)動(dòng)的氣體物流中聚合。所述反應(yīng)器通常是包含流化床的直立的圓筒形 容器。所述床包括包含分散在其內(nèi)的活性催化劑的不斷生長(zhǎng)的聚合物顆粒。所述聚合物床 借助流化氣體進(jìn)行流化，所述流化氣體包含烯烴單體、可能的共聚單體、可能的鏈增長(zhǎng)控制 劑或鏈轉(zhuǎn)移劑如氫，以及可能的惰性氣體。所述流化氣體被引入所述反應(yīng)器底部的入口腔 室內(nèi)。為了確保氣流均勻地分布到所述入口腔室的橫截面面積上，入口管可裝配有本領(lǐng)域 公知的流量分配元件，例如US 4933149和EP 684871。通常，氣流從所述入口腔室向上通過(guò)流化柵板進(jìn)入流化床。流化柵板的目的是 將所述氣流均勻地分配通過(guò)所述床的橫截面積。有時(shí)，所述流化柵板可布置為建立沿著 所述反應(yīng)器壁吹掃的氣體物流，如W02005/087361中所公開的。尤其是在US 4578879、EP 600414和EP721798中公開了其它類型的流化柵板。在Geldart和Bayens =TheDesign of Distributors for Gas-fluidized Beds，PowderTechnology，第 42卷，1985 中給出了綜述。所述流化氣體流經(jīng)所述流化床。所述流化氣體的表觀速度必須大于流化床內(nèi)所 含顆粒的最低流化速度，否則不會(huì)發(fā)生流化。另一方面，氣體的流速應(yīng)小于氣力輸送的起 始速度，否則整個(gè)床會(huì)被所述流化氣體所夾帶。當(dāng)已知所述顆粒的特征時(shí)，通過(guò)使用常規(guī) 的工程實(shí)踐可以計(jì)算所述最低流化速度和氣力輸送的起始速度。尤其是在Geldart =Gas Fluidization Technology, J. Wiley &Sons，1986 中給出了綜述。當(dāng)所述流化氣體與包含所述活性催化劑的床層接觸時(shí)，所述氣體的反應(yīng)性組分如 單體和鏈轉(zhuǎn)移劑在所述催化劑的存在下反應(yīng)，產(chǎn)生聚合物產(chǎn)物。與此同時(shí)，所述氣體被反應(yīng) 熱所加熱。
從所述反應(yīng)器的頂部排出未反應(yīng)的流化氣體，壓縮并在換熱器中冷卻，以除去反 應(yīng)熱。所述氣體被冷卻至低于所述床層的溫度，以防止所述床層由于反應(yīng)而過(guò)熱?？赡軐?所述氣體冷卻至使其部分冷凝的溫度。當(dāng)液滴進(jìn)入反應(yīng)區(qū)時(shí)，它們被氣化。從而，所述氣化 熱起到了除去反應(yīng)熱的作用。這種類型的操作被稱為冷凝模式，尤其是在W02007/025640、 US 4543399、EP 699213和WO 94/25495中公開了它的各種變體。也可能向循環(huán)氣體物流 中加入冷凝劑，如EP 696293中所公開的。所述冷凝劑是不可聚合的成分，如丙烷、正戊烷、 異戊烷、正丁烷或異丁烷，其在冷卻器中至少部分冷凝。在進(jìn)入反應(yīng)器之前，向流化氣體物流中引入新鮮反應(yīng)物，以補(bǔ)償由于反應(yīng)和產(chǎn)物 的排出造成的損失。公知地，通過(guò)分析流化氣體的組成并引入氣體成分來(lái)保持組成恒定。根 據(jù)所需的產(chǎn)物性質(zhì)和聚合中所用的催化劑來(lái)確定實(shí)際的組成。催化劑可通過(guò)各種方式引入所述反應(yīng)器中，可以是連續(xù)的或間歇的。尤其是WO 01/05845和EP 499759公開了這類方法。當(dāng)氣相反應(yīng)器是反應(yīng)器級(jí)聯(lián)的一部分時(shí)，催化劑 通常分散在來(lái)自在先的聚合階段的聚合物顆粒內(nèi)。可以如EP 1415999和WO 00/26258中 所公開的，向所述氣相反應(yīng)器內(nèi)引入所述聚合物顆粒。聚合產(chǎn)物可以連續(xù)或間歇地從所述氣相反應(yīng)器中排出。也可使用這些方法的組 合。尤其是在WO 00/29452中公開了連續(xù)排出。尤其是在US 4621952、EP 188125、EP 250169和EP 579426中公開了間歇排出。所述氣相反應(yīng)器的頂部可包括所謂的分離區(qū)。在該區(qū)內(nèi)，反應(yīng)器的直徑增大以降 低氣體速度，并使得流化氣體從床層中攜帶出來(lái)的顆粒沉降回床層?？赏ㄟ^(guò)本領(lǐng)域公知的不同技術(shù)來(lái)觀測(cè)床層高度(bed level)。例如，可在整個(gè)反應(yīng) 器長(zhǎng)度范圍內(nèi)記錄反應(yīng)器底部與床層特定高度之間的壓差，并且可以根據(jù)壓差值計(jì)算床層 高度。這種計(jì)算得到了按時(shí)間平均的高度。還可以采用超聲傳感器或放射傳感器。借助這 些方法，可以得到瞬時(shí)高度，隨后可以將其對(duì)時(shí)間求平均，以得到按時(shí)間平均的床層高度。此外，如果需要可以向所述氣相反應(yīng)器內(nèi)引入抗靜電劑。尤其是在US 5026795、 US 4803251、US 4532311、US 4855370和EP 560035中公開了適合的抗靜電劑及其使用方 法。它們通常是極性化合物，尤其是包括水、酮類和醇類。所述反應(yīng)器還可包括機(jī)械攪拌器，以進(jìn)一步促進(jìn)流化床內(nèi)的混合。在EP 707513 中給出了適合的攪拌器設(shè)計(jì)的例子。這類反應(yīng)器的另一種類型是移動(dòng)床反應(yīng)器。在移動(dòng)床中催化聚合的條件與流化床中相比是不同的。首先，在移動(dòng)床設(shè)備中床 密度更高。其次，為了應(yīng)用不同的聚合條件，采用了分隔流體(separation fluidum)來(lái)產(chǎn) 生不同的催化聚合條件。例如，聚合可以在較低濃度的鏈增長(zhǎng)終止劑如氫氣存在下進(jìn)行。 向移動(dòng)床設(shè)備應(yīng)用分隔流體導(dǎo)致在流化床設(shè)備和移動(dòng)床設(shè)備之間的反應(yīng)條件的隔離。優(yōu) 選向移動(dòng)床內(nèi)部添加所述分隔流體，優(yōu)選添加到為移動(dòng)床底部之上的移動(dòng)床總床層高度的 0. 1-0. 7的高度，和在所述移動(dòng)床上形成墊層，顆粒狀聚合材料穿過(guò)該分隔流體的墊層沉降 在形成中的移動(dòng)床上。所述分隔流體可以是氣體或液體，或者氣體與液體的混合物。所述 分隔流體可以對(duì)所述催化聚合呈惰性，例如是氮?dú)夂虲1-C12-烷烴。所述分隔流體可以是反應(yīng)性的，例如單體、共聚單體，如(2_(12烯烴或其混合物。如 果需要，也可使用惰性和催化聚合反應(yīng)性分隔流體的混合物。
優(yōu)選地，采用液態(tài)的分隔流體，其在催化聚合過(guò)程中移動(dòng)床所處的條件下蒸發(fā)。因 此，在蒸發(fā)過(guò)程中，形成了分隔流體的氣體墊層，同時(shí)對(duì)放熱聚合反應(yīng)形成冷卻，與此同時(shí) 當(dāng)使用反應(yīng)性分隔流體時(shí)獲得高得多的反應(yīng)物濃度。可以如此向流化床設(shè)備和移動(dòng)床設(shè)備中加入分隔流體以及反應(yīng)物，使得在所述流 化床設(shè)備和/或移動(dòng)床設(shè)備中發(fā)生冷凝模式的聚合，這有利于生產(chǎn)能力。當(dāng)所述分隔流體包含聚合單體或共聚單體或它們的混合物時(shí)，這是更加優(yōu)選的。W02004/111095公開了用于烯烴的催化聚合的反應(yīng)器系統(tǒng)和方法。所述反應(yīng)器系 統(tǒng)包括聯(lián)合的流化床設(shè)備和移動(dòng)床設(shè)備，使得可以獨(dú)立地控制流化床設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間和 移動(dòng)床設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間。移動(dòng)床設(shè)備的出口連接到流化床設(shè)備，該出口可配設(shè)用于控制 聚合物顆粒從移動(dòng)床設(shè)備進(jìn)入流化床設(shè)備的流出速度。在W02004/111095中沒(méi)有進(jìn)一步描述用于控制聚合物顆粒流出的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供對(duì)聚合物顆粒從移動(dòng)床設(shè)備進(jìn)入流化床設(shè)備的流出速度具 有良好控制，同時(shí)基本避免流化氣體經(jīng)由移動(dòng)床設(shè)備的出口從流化床設(shè)備流入移動(dòng)床設(shè)備 的裝置。這是真實(shí)的，因?yàn)榈蜌馑俸透叻磻?yīng)速度會(huì)增加反應(yīng)器中斷或堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。并且，對(duì) 移動(dòng)床設(shè)備和流化床設(shè)備的最佳運(yùn)行狀態(tài)基本沒(méi)有干擾。因此，本發(fā)明提供了用于烯烴單體和任選的共聚單體的催化聚合的反應(yīng)器系統(tǒng)， 包括一個(gè)或多個(gè)用于烯烴單體、催化劑、任選用于共聚單體、鏈增長(zhǎng)控制劑或鏈轉(zhuǎn)移劑、和 /或惰性氣體的入口，用于氣體的出口和用于聚合顆粒的出口，該反應(yīng)器系統(tǒng)包括至少一個(gè) 流化床設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)床設(shè)備，其中所述流化床設(shè)備包括用于保持該流化床設(shè)備內(nèi)的 流化床的裝置，和其中所述移動(dòng)床設(shè)備配設(shè)有與所述流化床設(shè)備直接連接的入口和出口， 其中所述移動(dòng)床設(shè)備的出口配設(shè)有用于氣力轉(zhuǎn)移從所述移動(dòng)床設(shè)備進(jìn)入所述流化床設(shè)備 的聚合顆粒的裝置。所述氣力轉(zhuǎn)移裝置在所述移動(dòng)床設(shè)備出口處施加吸入壓力，從而促進(jìn)或改善聚合 物顆粒的流出。由于氣力氣體物流，所述氣力裝置會(huì)阻擋大部分的逆流流化氣體物流，從而 降低或抑制流化氣體經(jīng)由所述出口進(jìn)入移動(dòng)床設(shè)備的流入。因此，控制聚合物顆粒在移動(dòng) 床設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間。如果優(yōu)選地所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括用于向側(cè)方引導(dǎo)移動(dòng)床設(shè)備出口處的氣體的 裝置，那么就可以得到所述轉(zhuǎn)移裝置對(duì)位于移動(dòng)床設(shè)備出口內(nèi)或附近的聚合物顆粒的最佳 氣力作用。向側(cè)方導(dǎo)向的氣體提供了對(duì)移動(dòng)床出口內(nèi)的聚合物顆粒的最佳吸入壓力。通常，所述氣力轉(zhuǎn)移裝置可以使用外部氣源。然而，優(yōu)選使用流化氣體。原因在于 使用流化氣體，基本不會(huì)影響流化床設(shè)備內(nèi)所處的條件，并且進(jìn)料入流化床設(shè)備內(nèi)的流化 氣體的總量將保持恒定。因此，優(yōu)選所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括用于流化氣體的入口。根據(jù)另 一優(yōu)選實(shí)施方案，所有流化氣體可經(jīng)由所述氣力轉(zhuǎn)移裝置進(jìn)入所述流化床設(shè)備，并且為了 達(dá)到那樣的程度，用于維持流化床的裝置包括用于流化氣體的入口，且該入口與所述氣力 轉(zhuǎn)移裝置相連。用于從所述移動(dòng)床除去聚合物顆粒的所述氣力轉(zhuǎn)移裝置所使用的氣流可以隨后 用于維持和/或支持所述流化床設(shè)備內(nèi)的流化床條件。
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因此，優(yōu)選所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括在所述流化床設(shè)備內(nèi)取向?yàn)槭沟迷谒隽骰?設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生漩渦氣流的出口。根據(jù)另一實(shí)施方案，所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括位于所述反應(yīng)器系統(tǒng)外部的循環(huán)管 線。因此，該循環(huán)管線可用于單元操作，并且使得在所述流化床設(shè)備內(nèi)可以省略用于建立并 維持流化床條件的分布板。由此得到更簡(jiǎn)單因而更廉價(jià)的反應(yīng)器系統(tǒng)。特別是，在這種情況 下，優(yōu)選所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括用于向側(cè)方引導(dǎo)所述移動(dòng)床設(shè)備出口處的氣體的裝置。因 此，用于每一移動(dòng)床設(shè)備的氣力轉(zhuǎn)移裝置的氣流減少，隨之可以使得穿過(guò)所述移動(dòng)床設(shè)備 的聚合物顆粒的流量更加降低，所述移動(dòng)床設(shè)備可具有相同或調(diào)整的體積。根據(jù)所述氣力轉(zhuǎn)移裝置的另一方面，來(lái)自所述移動(dòng)床設(shè)備的聚合物顆粒流可被偏 轉(zhuǎn)到側(cè)向，可使用所述氣力轉(zhuǎn)移裝置來(lái)支持和維持該側(cè)向流出物流。因此，基本避免了所述 移動(dòng)床設(shè)備出口的阻塞，并且可以更好地控制聚合物顆粒的流出。因此，優(yōu)選所述氣力轉(zhuǎn)移 裝置包括與所述移動(dòng)床設(shè)備的出口相連的側(cè)部偏轉(zhuǎn)裝置，該偏轉(zhuǎn)裝置包括用于向側(cè)方引導(dǎo) 所述移動(dòng)床設(shè)備入口處的氣體的裝置。對(duì)于所述向側(cè)方導(dǎo)向的氣流，可使用來(lái)自多種來(lái)源 的氣體。然而，優(yōu)選使用流化氣體，其至少部分源自流化氣體循環(huán)。因此，可能獨(dú)立于所述 流化床設(shè)備內(nèi)的流化條件，來(lái)控制聚合物顆粒流出所述移動(dòng)床設(shè)備的流量。因此，得到了具 有最大的靈活性的反應(yīng)器系統(tǒng)。優(yōu)選所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括用于沿著所述側(cè)部偏轉(zhuǎn)裝置向上方引導(dǎo)流化氣體的 裝置。因此，可能基本上避免在流化床設(shè)備內(nèi)使用分布板來(lái)分布所述流化氣體。因此，結(jié)垢 的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步降低。所述移動(dòng)床設(shè)備可能位于所述流化床設(shè)備內(nèi)部、周圍或附近。因此，所述移動(dòng)床設(shè) 備的位置是靈活的，并且可以根據(jù)用于具體的烯烴催化聚合的實(shí)際反應(yīng)器設(shè)計(jì)來(lái)確定。本發(fā)明的另一方面涉及用于烯烴的催化聚合的方法，其中借助顆粒催化劑和任選 的共聚單體、鏈增長(zhǎng)控制劑或鏈轉(zhuǎn)移劑、和/或惰性氣體來(lái)進(jìn)行烯烴聚合，其中至少部分聚 合反應(yīng)在反應(yīng)器系統(tǒng)中進(jìn)行，該反應(yīng)器系統(tǒng)包括至少一個(gè)流化床設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)床設(shè) 備，其中所述流化床設(shè)備包括用于維持所述流化床設(shè)備內(nèi)的流化床的裝置，并且所述移動(dòng) 床設(shè)備配設(shè)有與所述流化床設(shè)備直接連接的入口和出口，其中所述移動(dòng)床設(shè)備的出口配設(shè) 有用于氣力轉(zhuǎn)移從所述移動(dòng)床設(shè)備進(jìn)入所述流化床設(shè)備的聚合顆粒的裝置。應(yīng)當(dāng)指出，以上針對(duì)本發(fā)明反應(yīng)器系統(tǒng)所述的目的和優(yōu)點(diǎn)同樣適用于本發(fā)明的用 于烯烴的催化聚合的方法。如上所述，由于使用了氣力轉(zhuǎn)移裝置，基本阻斷了流化氣體經(jīng)由移動(dòng)床設(shè)備的出 口流入所述移動(dòng)床設(shè)備。因此，當(dāng)優(yōu)選給所述移動(dòng)床優(yōu)選經(jīng)由所述轉(zhuǎn)移裝置供應(yīng)分隔流體 時(shí)，如果需要可以阻礙甚至阻斷流化氣體經(jīng)由移動(dòng)床設(shè)備與流化床設(shè)備連通的入口流入所 述移動(dòng)床設(shè)備，和優(yōu)選所述分隔流體為氣體或液體，并且選自惰性氣體或液體，例如氮?dú)狻?C1-C12-烷烴或諸如C2-C12-烯烴的烯烴，或者它們的混合物，并且優(yōu)選所述分隔流體為在所 處的聚合條件下蒸發(fā)的液體。此外，聚合物顆粒還可能經(jīng)由位于所述移動(dòng)床設(shè)備的上部區(qū) 域內(nèi)的分隔流體進(jìn)入所述移動(dòng)床設(shè)備。如果需要，可以根據(jù)所需的最終聚合物的性質(zhì)來(lái)選擇所述移動(dòng)床設(shè)備和流化床設(shè) 備內(nèi)的聚合過(guò)程。因此，在需要時(shí)，優(yōu)選加入液體烯烴作為分隔流體，使得所述移動(dòng)床設(shè)備 內(nèi)的聚合為冷凝模式聚合，和/或向所述流化床加入液體烯烴，使得所述流化床內(nèi)的聚合
7為冷凝模式聚合。如果需要，所述分隔流體包含聚合單體或共聚單體，或者它們的混合物。最后，本發(fā)明還涉及本發(fā)明的上述反應(yīng)器系統(tǒng)在烯烴的催化聚合中的用途。


參照優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)或方法或用途的其它特征或特性做進(jìn) 一步的說(shuō)明，這些實(shí)施方案僅以說(shuō)明目的給出，對(duì)所述發(fā)明不構(gòu)成任何限制。在這方面參照 附圖，其中圖IA示意性地顯示了本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)；圖IB顯示了本發(fā)明反應(yīng)器系統(tǒng)的另一實(shí)施方案；并且圖2-6顯示了本發(fā)明反應(yīng)器系統(tǒng)的其它示意性實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式圖IA顯示了用于烯烴的催化聚合的本發(fā)明反應(yīng)器系統(tǒng)1。本發(fā)明方法中采用 的烯烴包括C2-C12-烯烴，優(yōu)選C2-C8-烯烴，如乙烯、丙稀、1- 丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲 基-1-戊烯和1-辛烯。這些烯烴也可用于制備均聚物?？梢允褂美缫蚁┖?或丙烯與 其它C2-C8-α-烯烴組合制備共聚物?？墒褂枚嘞N進(jìn)行共聚，例如二烯，如1，4_ 丁二烯、 1，6-己二烯、二環(huán)戊二烯、亞乙基降冰片烯和乙烯基降冰片烯。在所述催化聚合中，采用了 Ziegler-Natta-催化劑，該催化劑是本領(lǐng)域現(xiàn)有的常 規(guī)催化劑?？舍槍?duì)聚合物的性質(zhì)，根據(jù)需要選擇所述催化劑。反應(yīng)器系統(tǒng)1可以是用于制備聚烯烴的多段過(guò)程的一部分，特別是多峰聚烯烴和 具有寬分子量分布的聚烯烴。在這種多段過(guò)程中，第一反應(yīng)器通常是液相反應(yīng)器，如例如 EP-A-O 517868中所述。第一反應(yīng)器通常是環(huán)流式反應(yīng)器，其中烯烴在惰性烴介質(zhì)中聚合。 優(yōu)選地，該惰性烴介質(zhì)是低沸點(diǎn)的烴，其可選自丙烷、丁烷、異丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、 環(huán)己烷和環(huán)庚烷，或其它惰性介質(zhì)。顯然，也可使用這些烴的混合物。在第一反應(yīng)器中，聚合優(yōu)選在約60°C到110°C的溫度和40-90巴的壓力下進(jìn)行。所述第一聚合可在超臨界條件下進(jìn)行，其中聚合溫度和壓力超過(guò)由烯烴、氫氣和 惰性低沸點(diǎn)烴流體形成的混合物的相應(yīng)臨界點(diǎn)。所述第一反應(yīng)器內(nèi)的溫度和壓力分別優(yōu)選 為約85°C到110°C的溫度和50-90巴。通過(guò)采用超臨界條件，可能比亞臨界條件下使用更 高的氫氣和乙烯濃度。從所述第一反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)或間歇地排出反應(yīng)混合物。優(yōu)選地，優(yōu)選通過(guò)閃蒸除去 氫氣、未消耗的反應(yīng)物和惰性低沸點(diǎn)烴。殘余氣流包含進(jìn)料入圖1所示反應(yīng)器系統(tǒng)1的聚 合物。反應(yīng)器系統(tǒng)1包括流化床設(shè)備2和移動(dòng)床設(shè)備3。單體通過(guò)管線4進(jìn)入流化床設(shè)備，且任選地通過(guò)管線5加入惰性氣體、共聚單體和 /或氫氣。反應(yīng)氣體經(jīng)由下部空間6和氣體分布板7進(jìn)入流化床設(shè)備2。源自之前的聚合過(guò)程的聚合物經(jīng)由管線10加入到設(shè)備9中，從其中經(jīng)由管線8輸 送到流化床設(shè)備2內(nèi)?？赏ㄟ^(guò)管線11向設(shè)備9中加入其它催化劑組分。移動(dòng)床設(shè)備3同軸地位于圓筒狀流化床設(shè)備2內(nèi)。側(cè)面圍繞移動(dòng)床設(shè)備3產(chǎn)生并 維持有催化劑顆粒的流化床，在所述顆粒上由于聚合反應(yīng)形成了另外的聚合物。所形成的 聚合物的組成取決于所處的條件，例如單體、共聚單體、惰性氣體和氫氣的濃度。流化床循環(huán)如箭頭12所示。在流化床反應(yīng)器的頂部，聚合物顆粒在分離段13中與氣體分離。氣體 通過(guò)循環(huán)管線14離開流化床設(shè)備。任選地，管線14內(nèi)存在的氣體可在換熱器15中冷卻。 隨后，在壓縮機(jī)16內(nèi)壓縮所述氣體，并且任選地在換熱器17內(nèi)進(jìn)一步冷卻后經(jīng)由入口 18 再次加入到流化床設(shè)備內(nèi)。流化床設(shè)備內(nèi)的聚合物顆粒的一部分(箭頭19所示)進(jìn)入移動(dòng)床設(shè)備3，并形成 沉降的聚合物顆粒床層，其以大致活塞物流的形式緩慢向下朝向出口 20移動(dòng)。在向下移動(dòng)的聚合物顆粒床層頂上形成了分隔流體的墊層，該分隔流體的墊層通 過(guò)管線24和噴嘴25加入到所述移動(dòng)床內(nèi)，優(yōu)選在所述移動(dòng)床設(shè)備的底部之上的床層高度 的約0. 1-0. 7處加入。移動(dòng)床設(shè)備3的出口 20配設(shè)有用于氣力轉(zhuǎn)移從移動(dòng)床設(shè)備3進(jìn)入流化床設(shè)備2 的聚合顆粒的裝置21。所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括側(cè)向連接到出口 20的導(dǎo)管22。氣體經(jīng)由管 線23和壓縮機(jī)26通過(guò)導(dǎo)管22沿著出口 20進(jìn)料。這一氣流會(huì)產(chǎn)生吸入壓力，從而促進(jìn)或 改善聚合物顆粒從移動(dòng)床設(shè)備3流出進(jìn)入導(dǎo)管22。懸浮的聚合物顆粒從此處經(jīng)由向上導(dǎo)引 的導(dǎo)管段27注入流化床反應(yīng)器，將聚合物顆粒懸浮物釋放到與箭頭12所示的流化床設(shè)備 內(nèi)的流化氣體基本相同的方向上。因此，流化床設(shè)備2內(nèi)的流動(dòng)特性基本不受所述氣力轉(zhuǎn) 移裝置的影響，該氣力轉(zhuǎn)移裝置用于從移動(dòng)床設(shè)備3中排出聚合物顆粒并將它們轉(zhuǎn)移到流 化床設(shè)備2中?？梢酝ㄟ^(guò)壓縮機(jī)26來(lái)控制導(dǎo)管22內(nèi)的氣流，因而可以控制聚合物顆粒的流出，從 而控制聚合物顆粒在移動(dòng)床設(shè)備3內(nèi)的停留時(shí)間。通過(guò)配設(shè)有閥29的出口 28持續(xù)或間斷地排出聚合物。在分離器30中分離聚合 物顆粒，并通過(guò)出口 31排出。氣態(tài)材料經(jīng)由管線32循環(huán)到循環(huán)管線14中。圖IB顯示了本發(fā)明反應(yīng)器系統(tǒng)33的另一實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，移動(dòng)床設(shè) 備34布置在流化床設(shè)備35外部并靠近該流化床設(shè)備。移動(dòng)床設(shè)備34通過(guò)入口 36與流化 床設(shè)備35連通，并且聚合物顆粒順著箭頭37流動(dòng)通過(guò)入口 36進(jìn)入移動(dòng)床設(shè)備34。移動(dòng)床 設(shè)備34配設(shè)有噴嘴38，用于在移動(dòng)床設(shè)備34內(nèi)的移動(dòng)床上方提供經(jīng)由管線39進(jìn)料的分隔 流體的保護(hù)性墊層。移動(dòng)床設(shè)備34的出口 40連接到本發(fā)明的氣力轉(zhuǎn)移裝置22。這些轉(zhuǎn)移裝置包括 側(cè)向連接到移動(dòng)床設(shè)備34的出口 40的導(dǎo)管41。與流化氣體源連接的導(dǎo)管42經(jīng)由壓縮機(jī) 43連接到管線41上。導(dǎo)管41切線連接到流化床設(shè)備35，從而建立起箭頭44所示的漩渦 型流化氣體環(huán)流。通過(guò)控制泵43的氣體輸出，可以控制在吸入壓力下氣力從移動(dòng)床設(shè)備中 排出的聚合物顆粒的量以及隨之的所述聚合物顆粒在移動(dòng)床設(shè)備34內(nèi)的停留時(shí)間。圖2示意性地顯示了本發(fā)明反應(yīng)器系統(tǒng)45的另一實(shí)施方案。移動(dòng)床設(shè)備46共軸 地布置在流化床設(shè)備47內(nèi)。移動(dòng)床設(shè)備46的出口 48穿過(guò)流化床設(shè)備37的底部49通到 反應(yīng)器系統(tǒng)45的外部，并在此通向本發(fā)明的氣力轉(zhuǎn)移裝置21的導(dǎo)管50。在這種情況下，所 有流化氣體經(jīng)由管線51和泵52進(jìn)料入側(cè)向連接到出口 48的導(dǎo)管50。根據(jù)箭頭52的聚合 物顆粒懸浮在流化氣體物流54中，并通過(guò)入口 55進(jìn)料入流化床設(shè)備47內(nèi)。該入口 55取 向?yàn)槭沟迷谒隽骰苍O(shè)備內(nèi)產(chǎn)生虛線箭頭56所示的漩渦氣流。所有流化氣體均進(jìn)料到 氣力轉(zhuǎn)移裝置21。因此，該流化床設(shè)備47不含用于在流化床設(shè)備47內(nèi)均勻分布所述流化 氣體的分布板。此外，由于入口 55旋轉(zhuǎn)連接到移動(dòng)床設(shè)備47內(nèi)，仍然形成并保持了流化氣流。如果循環(huán)氣體的量太大，那么優(yōu)選在流化床設(shè)備47內(nèi)設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)平行的移動(dòng)床 設(shè)備，每一移動(dòng)床設(shè)備通過(guò)其出口僅與所述流化氣體總量的一部分接觸。圖3顯示了本發(fā)明的另一反應(yīng)器系統(tǒng)57。相同的構(gòu)成部件用相同的附圖標(biāo)間表 示。區(qū)別在于外部導(dǎo)管50配設(shè)有換熱裝置58，其用于冷卻其中懸浮有待循環(huán)的聚合物顆粒 的流化氣體物流。圖4顯示了本發(fā)明的另一反應(yīng)器系統(tǒng)59。移動(dòng)床設(shè)備60同軸設(shè)置在流化床設(shè)備 61內(nèi)。流化氣體經(jīng)由壓縮機(jī)62和管線63進(jìn)料入流化床設(shè)備內(nèi)，并通過(guò)分布板64。流化氣 體的一部分流入導(dǎo)管65，導(dǎo)管65連接到氣力轉(zhuǎn)移裝置21。所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括椎體66， 其位于移動(dòng)床設(shè)備60的出口 67內(nèi)。聚合物顆粒在椎體66上沿箭頭68向側(cè)方偏轉(zhuǎn)。聚合 物顆粒的這種流動(dòng)通過(guò)流化氣體得以維持或改善，所述流化氣體順著箭頭69和70沿出口 67向側(cè)方流動(dòng)，從而通過(guò)吸入壓力改善和/或維持聚合物顆粒順著箭頭68的流出。椎體 66配設(shè)有多個(gè)側(cè)部導(dǎo)管69。顯然，從分布板上直到導(dǎo)管69的壓差是非常重要的，并且決定 了聚合物顆粒的流出。圖5公開了與圖4所示的反應(yīng)器系統(tǒng)59類似的反應(yīng)器系統(tǒng)71。在反應(yīng)器系統(tǒng)71中，氣流、優(yōu)選流化氣體通過(guò)壓縮機(jī)72和調(diào)節(jié)閥73和管線74直 接朝向形成在椎體66上的側(cè)部導(dǎo)管69進(jìn)料。因此，由于使用壓縮機(jī)72和閥73調(diào)節(jié)氣流 和氣體壓力，從而在調(diào)節(jié)和控制聚合物顆粒順著箭頭68從移動(dòng)床設(shè)備60流出方面提供更 大的靈活性。最后，圖6顯示了本發(fā)明的另一反應(yīng)器系統(tǒng)75，其具有與圖4和圖5中分別顯示 的反應(yīng)器系統(tǒng)59和71類似的設(shè)計(jì)。在這種情況中，氣力轉(zhuǎn)移裝置21包括用于沿著側(cè)部偏 轉(zhuǎn)裝置向上方引導(dǎo)流化氣體的裝置76。為此，裝置76包括互相轉(zhuǎn)向的表面77和78，其引 導(dǎo)流化氣體順著箭頭79在所述表面77和78的圓錐形外周上、均勻地沿著椎體66上的側(cè) 部導(dǎo)管69流動(dòng)。此外，所述流化床配設(shè)有轉(zhuǎn)向下段80，其平穩(wěn)地弓I導(dǎo)流化氣體順著箭頭79 沿導(dǎo)管69流動(dòng)，從而夾帶聚合物顆粒朝向流化床設(shè)備的上部區(qū)域流動(dòng)。因此，該反應(yīng)器系 統(tǒng)75可以適當(dāng)運(yùn)行，而無(wú)需使用分布板來(lái)均勻地分布所述流化氣體。因此，該反應(yīng)器系統(tǒng) 75更加簡(jiǎn)單，因而更加廉價(jià)，并且當(dāng)存在分布板時(shí)分布板結(jié)垢和細(xì)顆粒進(jìn)入這類分布板之 下的空間的風(fēng)險(xiǎn)降低。
權(quán)利要求
用于烯烴單體和任選的共聚單體的催化聚合的反應(yīng)器系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)用于烯烴單體、催化劑、任選用于共聚單體、鏈增長(zhǎng)控制劑或鏈轉(zhuǎn)移劑、和/或惰性氣體的入口，用于氣體的出口和用于聚合顆粒的出口，該反應(yīng)器系統(tǒng)包括至少一個(gè)流化床設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)床設(shè)備，其中所述流化床設(shè)備包括用于保持該流化床設(shè)備內(nèi)的流化床的裝置，和其中所述移動(dòng)床設(shè)備配設(shè)有與所述流化床設(shè)備直接連接的入口和出口，其中所述移動(dòng)床設(shè)備的出口配設(shè)有用于氣力轉(zhuǎn)移從所述移動(dòng)床設(shè)備進(jìn)入所述流化床設(shè)備的聚合物顆粒的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括用于向側(cè)方引導(dǎo)所 述移動(dòng)床設(shè)備出口處的氣體的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括用于流化氣體 的入口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中所述用于維持流化床的裝置包括用于流 化氣體的入口，該入口連接到所述氣力轉(zhuǎn)移裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括出口，該出口在 所述流化床設(shè)備內(nèi)取向?yàn)槭沟迷谒隽骰苍O(shè)備內(nèi)產(chǎn)生漩渦氣流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)移動(dòng)床設(shè)備，每個(gè)設(shè)備包括用 于流化氣體的入口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括連接到所述移動(dòng) 床設(shè)備出口的側(cè)部偏轉(zhuǎn)裝置，該偏轉(zhuǎn)裝置包括用于向側(cè)方引導(dǎo)所述移動(dòng)床設(shè)備出口處的氣 體的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中用于向側(cè)方引導(dǎo)所述移動(dòng)床設(shè)備出口處的 氣體的裝置包括用于流化氣體的入口。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括用于沿著所述 側(cè)部偏轉(zhuǎn)裝置向上方引導(dǎo)流化氣體的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中所述移動(dòng)床設(shè)備位于所述流化床設(shè)備 內(nèi)部、周圍或者附近。
11.用于烯烴的催化聚合的方法，其中借助顆粒催化劑和任選的共聚單體、鏈增長(zhǎng)控制 劑或鏈轉(zhuǎn)移劑、和/或惰性氣體來(lái)進(jìn)行烯烴聚合，其中至少部分聚合反應(yīng)在反應(yīng)器系統(tǒng)中 進(jìn)行，該反應(yīng)器系統(tǒng)包括至少一個(gè)流化床設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)床設(shè)備，其中所述流化床設(shè) 備包括用于維持所述流化床設(shè)備內(nèi)的流化床的裝置，并且所述移動(dòng)床設(shè)備配設(shè)有與所述流 化床設(shè)備直接連接的入口和出口，其中所述移動(dòng)床設(shè)備的出口配設(shè)有用于氣力轉(zhuǎn)移從所述 移動(dòng)床設(shè)備進(jìn)入所述流化床設(shè)備的聚合顆粒的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述氣力轉(zhuǎn)移裝置包括出口，該出口在所述流 化床設(shè)備內(nèi)取向?yàn)槭沟迷谒隽骰苍O(shè)備內(nèi)產(chǎn)生漩渦流。
13.根據(jù)權(quán)利要求11-12所述的方法，其中給所述移動(dòng)床供應(yīng)分隔流體，優(yōu)選所述分隔 流體為氣體或液體，并且選自惰性氣體或液體，例如氮?dú)?、C1-C12-烷烴或諸如C2-C12-烯烴的 烯烴，或者它們的混合物，并且優(yōu)選所述分隔流體為在所處的聚合條件下蒸發(fā)的液體。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13所述的方法，其中加入液體烯烴作為分隔流體，使得所述移動(dòng) 床設(shè)備內(nèi)的聚合為冷凝模式聚合。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的方法，其中向所述流化床加入液體烯烴，使得所述流化床設(shè)備內(nèi)的聚合為冷凝模式聚合。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述分隔流體包含聚合單體或共 聚單體，或者它們的混合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器系統(tǒng)用于烯烴的催化聚合的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于烯烴單體和任選的共聚單體的催化聚合的反應(yīng)器系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)用于烯烴單體、催化劑、任選用于共聚單體、鏈增長(zhǎng)控制劑或鏈轉(zhuǎn)移劑、和/或惰性氣體的入口，用于氣體的出口和用于聚合顆粒的出口，該反應(yīng)器系統(tǒng)包括至少一個(gè)流化床設(shè)備和至少一個(gè)移動(dòng)床設(shè)備，其中所述流化床設(shè)備包括用于保持該流化床設(shè)備內(nèi)的流化床的裝置，和其中所述移動(dòng)床設(shè)備配設(shè)有與所述流化床設(shè)備直接連接的入口和出口，其中所述移動(dòng)床設(shè)備的出口配設(shè)有用于氣力轉(zhuǎn)移從所述移動(dòng)床設(shè)備進(jìn)入所述流化床設(shè)備的聚合物顆粒的裝置。
文檔編號(hào)B01J8/12GK101883627SQ200880118829
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
發(fā)明者E·艾瑞克森, G·魏克特, M·伯格斯特拉 申請(qǐng)人:博里利斯技術(shù)有限公司