專利名稱：控制氣相聚合反應(yīng)器中氣流速度的方法和氣相聚合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制氣相聚合反應(yīng)器中氣流速度的方法和氣相聚合方法，更具體地說(shuō)，在氣相聚合反應(yīng)器中進(jìn)行烯烴的氣相聚合反應(yīng)時(shí)，涉及一種控制被循環(huán)到氣相聚合反應(yīng)器內(nèi)的循環(huán)氣體的氣流速度的方法，和其中烯烴的聚合反應(yīng)是由上述控制氣流速度的方法來(lái)進(jìn)行的氣相聚合方法。
在本說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)“聚合反應(yīng)”和“聚合物”各自指“均聚反應(yīng)”或“共聚反應(yīng)”，以及“均聚物”或“共聚物”，除非另外指定其定義。
典型的烯烴聚合物如聚乙烯，線性低密度聚乙烯(LLDPE)(它是乙烯和α-烯烴的共聚物)一般可用作例如成膜材料。
烯烴聚合物可通過(guò)Ziegler(齊格勒)型或金屬茂型催化劑來(lái)制備。
最近，由于烯烴聚合用的過(guò)渡金屬催化劑的改進(jìn)顯著提高了每單位用量過(guò)渡金屬的烯烴聚合物的生產(chǎn)率，在聚合后催化劑的除去步驟已經(jīng)被省略掉。
當(dāng)此類高活性催化劑用于聚合反應(yīng)時(shí)，聚合反應(yīng)比較容易地進(jìn)行，使得一般可以采用氣相方法來(lái)聚合烯烴。在這類氣相聚合方法中，流化床型氣相聚合反應(yīng)器(其中提供了有大量氣孔的、稱作氣體分配板的元件)一般可用來(lái)順利地進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)。此后，流化床型氣相聚合反應(yīng)器被認(rèn)為是聚合反應(yīng)器。
對(duì)于具有氣體分配板的聚合反應(yīng)器，烯烴或含烯烴的氣體(下面總稱“烯烴和類似物”)通過(guò)連有壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)的管路一般從較低處引入到反應(yīng)器中。氣體如烯烴和類似物被引入到聚合反應(yīng)器中，然后在反應(yīng)器內(nèi)上升而與此同時(shí)由氣體分配板均勻分布。(已上升的)上升烯烴或類似物在位于氣體分配板上方的流化床中流動(dòng)與催化劑顆粒接觸，從而在聚合反應(yīng)器中進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)。
氣相聚合反應(yīng)的運(yùn)作在催化劑顆粒的表而上形成了烯烴聚合物。隨后，包括催化劑顆粒和烯烴聚合物的固體顆粒懸浮在流化床區(qū)域中；即，以顆粒的形式獲得聚合物。所以，在聚合反應(yīng)之后沒(méi)有必要進(jìn)行顆粒的沉淀，顆粒的分離等等，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。
被引入聚合反應(yīng)器中的氣體如烯烴和類似物沒(méi)有完全進(jìn)行聚合反應(yīng)，并可以得到?jīng)]有進(jìn)行聚合反應(yīng)的所謂未聚合的氣體。未聚合的氣體作為含有聚合組分的氣體從聚合反應(yīng)器的上部分排出而離開(kāi)反應(yīng)器，用冷卻水、鹽水或類似物冷卻，然后借助于壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)再次從較低處加入到聚合反應(yīng)器中，據(jù)此進(jìn)行未聚合氣體的再利用，即所謂的循環(huán)使用。聚合反應(yīng)器的再利用未聚合氣體用的循環(huán)管被稱作循環(huán)管路。
為了長(zhǎng)時(shí)間以結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和有效的方式操作聚合反應(yīng)器，需要下面的措施(1)防止在作為氣相聚合反應(yīng)的聚合區(qū)域的流化床中熱點(diǎn)的形成；(2)防止在流化床區(qū)域中聚合物顆粒的熔化；(3)防止不是流動(dòng)或幾乎不是流動(dòng)的聚合物顆粒的形成。
作為在可靠地進(jìn)行這些措施的同時(shí)又能夠如以上所述長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定和有效地操作反應(yīng)器的一個(gè)在聚合反應(yīng)器中的主要操作因素，例如是合適地控制流化床區(qū)域中的氣流速度，所謂氣體的線性速度(下面稱作“線性氣流速度”)。
線性氣流速度是在流化床區(qū)域中流動(dòng)的氣體的體積速度除以流化床區(qū)域的截面積的商。當(dāng)流化床區(qū)域中的溫度、壓力和截面積是恒定的時(shí)，線性氣流速度是根據(jù)從外部供給聚合反應(yīng)器的氣體和循環(huán)氣體兩者的總量來(lái)確定的。
從聚合反應(yīng)器的外部供給氣體的主要目的是補(bǔ)充在聚合反應(yīng)器中所消耗的原料。此外，循環(huán)氣體的體積的控制(下面稱作“循環(huán)氣體體積”)對(duì)于控制線性氣流速度使流化床區(qū)域穩(wěn)定來(lái)說(shuō)是相當(dāng)重要的。
所以，重要的是以高精確度測(cè)定循環(huán)氣體體積。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了測(cè)定循環(huán)氣體體積，使用壓差型流量計(jì)，其中在循環(huán)管路的管子中提供了節(jié)流閥并測(cè)定在節(jié)流閥兩端的壓差來(lái)獲得循環(huán)氣體的流速。
本發(fā)明的概述然而，由于極細(xì)微的聚合物顆粒在聚合反應(yīng)系統(tǒng)中生長(zhǎng)不充分以及在聚合反應(yīng)過(guò)程中因固體催化劑組分的破碎所形成的極細(xì)微顆粒將不可避免地混入循環(huán)氣體中，借助壓差型流量計(jì)測(cè)定循環(huán)氣體將會(huì)遭遇以下問(wèn)題1)當(dāng)使用銳孔型或文丘里型的壓差流量計(jì)時(shí)，含在循環(huán)氣體中的催化劑和聚合物顆粒會(huì)粘附于銳孔和文丘里管并容易造成堵塞，因而很難借助于壓差型流量計(jì)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地測(cè)定循環(huán)氣體的體積。
2)當(dāng)使用銳孔型或V-圓錐型的壓差流量計(jì)時(shí)，在銳孔或V-圓錐部分的壓差是較大的，鼓風(fēng)機(jī)使循環(huán)氣體循環(huán)的功率損失相應(yīng)增大；另一方而，當(dāng)在銳孔型或V-圓錐型的上述壓差流量計(jì)的情況下銳孔或文丘里管因粘附聚合物顆粒而被堵塞時(shí)，建議為壓差型流量計(jì)提供旁通管以消除上述問(wèn)題。在這種情況下，有一種已知的方法壓差型流量計(jì)的測(cè)定用管一般情況下被關(guān)閉，僅僅在需要測(cè)定流速時(shí)將旁通管關(guān)閉和同時(shí)開(kāi)通壓差型流量計(jì)的測(cè)定用管，從而可以操作壓差型流量計(jì)。
相反，還已知一種方法在讓循環(huán)氣體通過(guò)的同時(shí)借助于壓差型流量計(jì)測(cè)定循環(huán)管路中的流速，并且，當(dāng)壓差型流量計(jì)不穩(wěn)定時(shí)，開(kāi)通旁通管停止循環(huán)氣體流入測(cè)定管中并消除堵塞。
然而，根據(jù)這一方法，開(kāi)通旁通管的閥門(mén)開(kāi)關(guān)操作是復(fù)雜的，含有易燃物質(zhì)的管路有必要開(kāi)通以清洗該管路，這樣需要長(zhǎng)時(shí)間吹掃以避免發(fā)生危險(xiǎn)或配備大量的人員來(lái)進(jìn)行開(kāi)通操作，這將降低效率。
此外，壓差型流量計(jì)具有這樣一種趨勢(shì)，即循環(huán)氣體的流速越高將需要更高的成本。
此外，不可能完全防止在測(cè)定流速過(guò)程中精確度的降低，這是因?yàn)榫酆衔镱w粒和類似物的粘附所致。
鑒于上述實(shí)際情況已完成了本發(fā)明并且本發(fā)明的技術(shù)目的是提供一種在氣相聚合反應(yīng)器中控制氣流速度的方法，其中循環(huán)氣體的體積可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地以高精確度測(cè)定和線性氣流速度也可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地測(cè)定，并提供一種通過(guò)使用控制氣流速度的上述方法形成穩(wěn)定的流化床區(qū)域來(lái)聚合烯烴的方法。
為了達(dá)到上述目的，控制氣相聚合反應(yīng)中氣流速度的方法和本發(fā)明的氣相聚合反應(yīng)方法的構(gòu)成如下(1)在使用流化床型氣相聚合反應(yīng)器的、具有聚合設(shè)備的烯烴氣相聚合裝置中，其中用固體催化劑組分、循環(huán)管(其中從位于流化床型氣相聚合反應(yīng)器的上部的流速降低區(qū)域中排出的含聚合組分的氣體被返回到流化床型的氣相聚合反應(yīng)器中進(jìn)行循環(huán)而變成了循環(huán)氣體)和進(jìn)料管(用于將新鮮的烯烴供給流化床型氣相聚合反應(yīng)器中)進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)，其特征在于在循環(huán)管上提供超聲波流量計(jì)，含聚合組分的氣體的循環(huán)氣體氣流體積Vc是借助于超聲波流量計(jì)測(cè)定的，和在流化床型氣相聚合反應(yīng)器中形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度是根據(jù)循環(huán)氣體體積的測(cè)定結(jié)果來(lái)控制的；
(2)在上述(1)項(xiàng)中，在進(jìn)料管上提供附加的流量計(jì)以測(cè)定所要加入的新鮮烯烴的流動(dòng)氣體Vi和在流化床型的氣相聚合反應(yīng)器中形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度可以根據(jù)氣流體積Vi加合到測(cè)定結(jié)果的循環(huán)氣體體積Vc所獲得的值來(lái)控制；(3)在上述(2)項(xiàng)中，測(cè)定流化床區(qū)域中的溫度Tp和壓力Pp；從循環(huán)氣體體積Vc、所要加入的新鮮烯烴的氣流體積Vi、溫度Tp、壓力Pp和流化床區(qū)域的截面積Af來(lái)計(jì)算流化床區(qū)域中的氣流速度；從線性氣流速度的允許范圍獲得了計(jì)算的氣流速度的偏差(線性氣流速度的允許范圍)，它是預(yù)定聚合條件中的一種；以及優(yōu)選由該偏差來(lái)控制形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度。
在流化床區(qū)域中的線性氣流速度x是通過(guò)使用以下參數(shù)從下面的等式計(jì)算的在流化床區(qū)域中的溫度Tp和壓力Pp，循環(huán)氣體氣流體積Vc，所加入的新鮮烯烴的氣流體積Vi和流化床區(qū)域的截面積Af；x＝(Vi’+Vc)·z·(Tp+273)·B/(273·(Pp+B)·Af)其中Vi’＝Vi·(Pp/P)1/2(T/Tp)1/2P聚合反應(yīng)的設(shè)計(jì)值T聚合反應(yīng)的設(shè)計(jì)值B常壓z氣體的壓縮系數(shù)(4)作為控制形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度的方法，在上述項(xiàng)目(1)中，可以控制循環(huán)氣體的體積速度。
(5)作為控制形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度的方法，在上述(2)或(3)項(xiàng)中，可以控制循環(huán)氣體的體積速度。
(6)作為控制形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度的方法，在上述項(xiàng)目(5)中，其特征在于控制所加入的新鮮烯烴的體積速度。
(7)優(yōu)選地，通過(guò)使用在以上(1)-(6)項(xiàng)中描述的控制方法來(lái)進(jìn)行烯烴的氣相聚合反應(yīng)。
包括上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明提供了以下效果根據(jù)本發(fā)明的控制氣相聚合反應(yīng)器中循環(huán)氣體的方法，通過(guò)借助于超聲波流量計(jì)測(cè)定循環(huán)氣體氣流體積和根據(jù)氣流體積的測(cè)定結(jié)果控制從氣相聚合反應(yīng)器中排出的循環(huán)氣體的速度，由簡(jiǎn)單和不昂貴的裝置來(lái)有效地控制循環(huán)氣體。包括含極細(xì)微顆粒的氣體的氣流的氣流速度(尤其顆粒是活性的和氣體本身是與顆粒反應(yīng)的化合物)可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地控制并保持在較低的功率損耗。
氣體的體積速度可直接借助于超聲波來(lái)測(cè)定。
而且，有可能省掉為控制循環(huán)氣體體積所需要的計(jì)算步驟，使高精確度、更簡(jiǎn)單的控制成為可能。
還有，因使用超聲波流量計(jì)使得甚至極細(xì)微的顆粒如聚合物顆粒不會(huì)堵塞氣流體積的測(cè)定部位，在含有極細(xì)微顆粒如聚合物顆粒的循環(huán)氣體的循環(huán)部位提供流量計(jì)能夠長(zhǎng)時(shí)間精確和穩(wěn)定地進(jìn)行測(cè)定。
此外，高功率是不需要的，因?yàn)閴翰钚　＜词构艿烙懈蟮闹睆揭膊粫?huì)引起測(cè)定氣流體積的裝置的擴(kuò)大和成本的提升，并能夠獲得上述效果。
根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應(yīng)方法，可形成在穩(wěn)定條件下的流化床區(qū)域。
附圖的簡(jiǎn)述在結(jié)合附圖考慮下面的詳細(xì)敘述之后本發(fā)明的目的和特征將變得更加清楚，其中

圖1是根據(jù)個(gè)實(shí)施方案的氣相聚合反應(yīng)裝置的示意圖；和圖2是示出超聲波流量計(jì)的測(cè)定原理的視圖。
優(yōu)選實(shí)施方案的敘述根據(jù)下面的附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案。
(聚合反應(yīng)器1)如圖1中所示，聚合反應(yīng)器1具有以試驗(yàn)管形式向下延伸的直筒體部分1a。在直筒體部分1a的較低位置提供了氣體分布板2。聚合反應(yīng)器1的內(nèi)部空間被分布板2分為上下兩部分。因此，在聚合反應(yīng)器1中形成了在上部分中的流化床區(qū)域3和在下部分中的氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域4，兩者被氣體分布板2分開(kāi)，這樣能夠在流化床3中進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)。
在氣相聚合反應(yīng)器1中的流化床區(qū)域3的上部分是流速降低區(qū)域7，其中在聚合反應(yīng)器1中所含的氣體的流速將降低以防止顆粒從聚合反應(yīng)器1中飛出。
用于將催化劑加入到聚合反應(yīng)器1中的催化劑進(jìn)料管5連接于聚合反應(yīng)器1的流化床區(qū)域3的中心部分附近以及用于將所形成的聚合物從聚合反應(yīng)器1中排出的聚合物排料管6連接于流化床區(qū)域3的較低部分。排氣管11被提供在聚合反應(yīng)器1的頂部和用于從聚合反應(yīng)器1中循環(huán)出氣體的氣體循環(huán)管8連接于排氣管11。
催化劑進(jìn)料管5可以設(shè)置在氣體分布板2的附近。
固體催化劑和有機(jī)金屬化合物的催化劑組分或若需要的話，其它化合物如電子給體是通過(guò)催化劑進(jìn)料管5從聚合反應(yīng)器1的外部加入到聚合反應(yīng)器1中。固體催化劑以干燥固體粉末的形式或以在烴中的懸浮液形式被加入到聚合反應(yīng)器1中。通過(guò)使用有機(jī)金屬化合物或若需要的話，電子給體來(lái)進(jìn)行烯烴的預(yù)聚合反應(yīng)。每一種化合物與預(yù)聚合催化劑一起被加入到聚合反應(yīng)器1中。
將氣體進(jìn)料管9連接于在聚合反應(yīng)器1的較低部分中由氣體分布板2確定的氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域4，該進(jìn)料管9用于將欲要聚合的烯烴或若需要的話，含有不可聚合的低沸點(diǎn)烴和惰性氣體的氣體與烯烴一起加入到聚合反應(yīng)器1中。因此，氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域4也被稱作氣體室。通過(guò)氣體進(jìn)料管9被引入到氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域4中的氣體然后流過(guò)氣體分布板2而進(jìn)入流化床區(qū)域3中并在流化床區(qū)域3中流動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)，該反應(yīng)可借助機(jī)械裝置來(lái)攪拌(未畫(huà)出)。作為攪拌裝置，可以使用各種類型的攪拌器如錨式、螺桿式或帶條式。
超聲波流量計(jì)13、熱交換器10和鼓風(fēng)機(jī)12按此順序排列在氣體循環(huán)管8的通路上，通過(guò)這些單元從氣體排放開(kāi)口11進(jìn)入到氣體循環(huán)管8中的循環(huán)氣體然后通過(guò)氣體進(jìn)料管9在氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域4中循環(huán)。循環(huán)管路包括至少在通路上有超聲波流量計(jì)13的氣體循環(huán)管8和氣體進(jìn)料管9的一部分。
來(lái)自聚合反應(yīng)器1的循環(huán)氣體通過(guò)氣體循環(huán)管8并在熱交換器10中被冷卻。在排氣中包含的聚合反應(yīng)熱通過(guò)冷卻除去，排氣被冷卻在不致于破壞流化床區(qū)域3的穩(wěn)定性的范圍，直到從一部分排氣中形成液體冷凝物。若需要，通過(guò)熱交換器10冷卻后的循環(huán)氣體被分離為液體冷凝物和氣體。在分離后，借助于泵(未畫(huà)出)，將氣體從循環(huán)管8通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)12循環(huán)到氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域4中。
由熱交換器10冷卻的循環(huán)氣體與新鮮氣體(通過(guò)構(gòu)成進(jìn)料管的氣體進(jìn)料管9從聚合反應(yīng)器1的外部新加入的氣體)一起被引入到氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域4中以便形成流化床區(qū)域3。液體冷凝物可通過(guò)除循環(huán)管8以外的其它管道(未畫(huà)出)加入到聚合反應(yīng)器1中，其中烯烴和/或不可聚合的低沸點(diǎn)烴一般為氣態(tài)，并以一種在流體條件下保持流化床區(qū)域3的氣流體積加入到聚合反應(yīng)器1中。特別是，當(dāng)最低流化速率被定義為Umf時(shí)，烯烴和/或不可聚合的低沸點(diǎn)烴的流速優(yōu)選是大約3-50Umf。Umf被定義為線性氣流速度，它是將通過(guò)流化床區(qū)域3的氣體的體積速度除以流化床區(qū)域3的截面積所獲得的商。優(yōu)選地，在流化床區(qū)域3中的線性氣流速度被控制在10cm/sec-200cm/sec，根據(jù)由超聲波流量計(jì)13所測(cè)定的循環(huán)氣體的線性氣流速度或循環(huán)氣體的線性氣流速度加上被引入的新鮮烯烴的線性氣流速度的總值。在此范圍內(nèi)的線性氣流速度下穩(wěn)定地形成流化床區(qū)域3，這樣借助于超聲波流量計(jì)13測(cè)定在穩(wěn)定條件下循環(huán)氣體的流速可以控制流化床區(qū)域3中的氣流并可以使烯烴更加穩(wěn)定地進(jìn)行聚合反應(yīng)。
當(dāng)在流化床區(qū)域3中的溫度、壓力和截面積保持恒定時(shí)，由從氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域4吹入的氣體的氣體體積，即從氣體進(jìn)料管9新加入的氣流的體積速度和從循環(huán)管8循環(huán)到聚合反應(yīng)器1中的氣流的體積速度之總和，來(lái)測(cè)定線性氣流速度。從氣體進(jìn)料管9新加入的氣流的氣體組分主要用于補(bǔ)充在聚合反應(yīng)器1中消耗的烯烴。進(jìn)給氣體的體積低于循環(huán)氣體的體積，這樣，重要的是控制從循環(huán)管加入到氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域4中的氣體的體積速度。
然而，在循環(huán)管中的氣體可含有甚至呈粉末形式的少量聚合物，這樣很難通過(guò)流量計(jì)如壓差型流量計(jì)來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)定。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案中，含有呈粉末形式的此類聚合物的氣體的氣流體積是可以長(zhǎng)時(shí)間以高精度測(cè)定的，優(yōu)選根據(jù)測(cè)定結(jié)果來(lái)控制循環(huán)氣體。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案中，循環(huán)氣體氣流體積Vc是借助于提供在循環(huán)管8上的超聲波流量計(jì)來(lái)測(cè)定，以控制氣流速度有利于形成流化床區(qū)域3。
為形成流化床區(qū)域3所需要的氣流速度的控制是通過(guò)控制循環(huán)氣體的體積速度來(lái)進(jìn)行的。此外，在氣相聚合反應(yīng)器1中的線性氣流速度優(yōu)選也通過(guò)控制被加入的新鮮烯烴的體積速度來(lái)加以控制。
下面將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。聚合反應(yīng)器1包括將超聲波流量計(jì)13得到的循環(huán)氣體氣流體積Vc的測(cè)定結(jié)果作為輸出信號(hào)存儲(chǔ)的一種循環(huán)氣體氣流體積的存儲(chǔ)裝置；和輸出與進(jìn)料管9中的進(jìn)料氣流體積Vi(烯烴的氣流體積)對(duì)應(yīng)的信號(hào)并存儲(chǔ)進(jìn)料氣流體積Vi的一種進(jìn)料氣流體積的記憶裝置；測(cè)定流化床區(qū)域3中溫度Tp和輸出測(cè)定結(jié)果的溫度測(cè)定值輸出裝置；測(cè)定流化床區(qū)域中壓力Pp和輸出測(cè)定結(jié)果的一種壓力測(cè)定輸出裝置；和用于從循環(huán)氣體氣流體積Vc、進(jìn)料氣流體積Vi、流化床區(qū)域中的溫度Tp、流化床區(qū)域中壓力Pp和流化床區(qū)域3的截面積Af計(jì)算流化床區(qū)域3中線性氣流速度并檢測(cè)所計(jì)算的線性氣流速度和線性氣流速度允許范圍之間的偏差的一種線性氣流速度偏差的檢測(cè)裝置，它是預(yù)定的聚合條件中的一種；據(jù)此，在循環(huán)管8中的循環(huán)氣體體積是通過(guò)從線性氣流速度偏差的檢測(cè)裝置以信號(hào)輸出的檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制的。
通過(guò)按以上所述進(jìn)行操作，經(jīng)氣體進(jìn)料管9進(jìn)入到流化床區(qū)域3中的氣體的氣流體積可以被精確地校正以及借助于超聲波流量計(jì)13可以精確地測(cè)定經(jīng)循環(huán)管8進(jìn)入流化床區(qū)域3中的氣體的氣流體積，這樣由超聲波流量計(jì)13可以精確地了解流化床區(qū)域3中的線性氣流速度。
為了獲得確定的線性氣流速度，通過(guò)使用如下參數(shù)優(yōu)選采用下面的等式(1)流化床區(qū)域中的溫度Tp，該區(qū)域中的壓力Pp，循環(huán)氣體氣流體積Vc，被加入到聚合反應(yīng)器1中的新鮮烯烴的氣流體積Vi和流化床區(qū)域的截面積Af。
x＝(Vi’+Vc)·z·(Tp+273)·B/(273·(Pp+B)·Af)(1)其中Vi’＝Vi·(Pp/P)1/2(T/Tp)1/2P聚合反應(yīng)的設(shè)計(jì)值T聚合反應(yīng)的設(shè)計(jì)值B常壓z氣體的壓縮系數(shù)(控制氣流速度的方法)為了控制流化床區(qū)域3中的線性氣流速度，可以控制在進(jìn)入到流化床區(qū)域3內(nèi)的氣體中占主要地位的循環(huán)氣體氣流體積。為此，有一種改變循環(huán)管路8上所提供的鼓風(fēng)機(jī)12的轉(zhuǎn)速的方法，一種由節(jié)流閥(未畫(huà)出)調(diào)節(jié)作為通路一部分的鼓風(fēng)機(jī)12入口的截面的方法，該節(jié)流閥能夠開(kāi)放或關(guān)閉入口并設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)12的入口附近，或者同時(shí)進(jìn)行上述兩種方法的方法。在這種情況下，鼓風(fēng)機(jī)或節(jié)流閥的轉(zhuǎn)速以一種使得超聲波流量計(jì)13獲得的線性氣流速度接近合適給定速度的方式來(lái)實(shí)施調(diào)節(jié)。
為了改進(jìn)線性氣流速度的計(jì)算精度，從循環(huán)氣體管8中取氣體樣品，氣體的組成由氣相色譜儀自動(dòng)或手工測(cè)定且其結(jié)果被輸入到計(jì)算裝置中，除非該操作全部或部分地自動(dòng)進(jìn)行。
當(dāng)不僅循環(huán)氣體而且加入的新鮮氣體都被控制時(shí)，在氣體進(jìn)料管9上提供的鼓風(fēng)機(jī)或節(jié)流閥(兩者都未畫(huà)出)可按以上所述相同的方式控制。
(超聲波流量計(jì)13)可以使用超聲波流量計(jì)13，由它能夠以5％以下的誤差測(cè)定氣流體積。根據(jù)超聲波流量計(jì)，由相差方法或傳播速度(propagation velocity)方法測(cè)定氣流體積并可以例舉使用傳播速度方法的超聲波流量計(jì)，因?yàn)樗哂懈邷y(cè)定精度且不昂貴。
超聲波的傳播速度受到其中傳播超聲波的流體的流速的影響。當(dāng)在靜態(tài)條件的流體中聲波速度被表示為C和在具有氣流速度V的流體中超聲波的傳播方向是沿著流體流動(dòng)的方向(該方向被稱作順序方向)時(shí)，傳播速度被表示為C+V；當(dāng)在循環(huán)管8中超聲波的傳播方向與順序方向相反(如圖2中所示)，傳播速度被表示為C-V。
現(xiàn)在，在固定的距離L設(shè)置兩對(duì)發(fā)射和接收設(shè)置(S1和J1，S2和J2)，一個(gè)聲波在順序方向從發(fā)射裝置S1傳出和另一個(gè)聲波從相反方向從發(fā)射裝置S2傳出。當(dāng)由接收裝置J1或J2接收來(lái)自發(fā)射裝置S1或S2的聲波所需要的時(shí)間被分別表示為t1或t2時(shí)，時(shí)間t1或t2能夠分別以t1＝L/(C+V)或t2＝L/(C-V)表示。由于聲波速度C和距離L各自是一定的，V值能夠從時(shí)間t1和t2獲得。V值是指線性氣流速度，作為流體的循環(huán)氣體的體積速度能夠從V值和循環(huán)氣體管路的截面積獲得。在給定的時(shí)間間隔內(nèi)體積速度的積分將得到該時(shí)間間隔內(nèi)的循環(huán)氣體的氣流體積。
優(yōu)選地，超聲波流量計(jì)13被提供在作為冷卻器的熱交換器10的上游，因?yàn)榕既粡难h(huán)氣體形成冷凝物，所以在熱交換器10中煙霧不會(huì)對(duì)超聲波流量計(jì)13有不利影響。
(氣體分布板2)在氣體分布板2上以同心圓形狀形成許多通氣孔(未畫(huà)出)，在擁有流化床的聚合反應(yīng)器1中使用氣體分布板2，和氣流從氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域4通過(guò)許多通氣孔進(jìn)入流化床區(qū)域3中。
(氣體分布板2的罩)在上面覆蓋通氣孔的所謂的罩一般被提供至氣體分布板2的通氣孔上。雖然省略了罩的示意圖，但是在通氣孔上提供罩將會(huì)阻止粉末形式的聚合物從流化床區(qū)域3落入通氣孔中。罩以這樣一種方式設(shè)置，使得在沿著通氣孔的同心圓的同樣方向以一種從罩向氣流的排放側(cè)逐漸擴(kuò)展的形狀(例如V-形)形成旋轉(zhuǎn)氣流。
(聚合反應(yīng)條件)在具有氣體分布板2的聚合反應(yīng)器1中作為用于烯烴氣相聚合反應(yīng)的烯烴優(yōu)選是具有2-18個(gè)碳原子的α-烯烴。此類烯烴的例子包括乙烯，丙烯，1-丁烯，1-戊烯，1-己烯，4-甲基-1-戊烯，3-甲基-1-戊烯，1-庚烯，1-辛烯，1-壬烯，1-癸烯，1-十一碳烯，1-十二碳烯，1-十四碳烯，1-十六碳烯，1-十八碳烯，異戊二烯，1，4-己二烯，丁二烯和類似物。此外，還可以提及環(huán)戊烯，環(huán)庚烯，降冰片烯，5-甲基-2-降冰片烯，二環(huán)戊二烯，5-乙叉基-2-降冰片烯，四環(huán)十二碳烯，2-甲基-1，4，5，8-二甲醇-1，2，3，4，4a，5，8，8a-八氫萘，苯乙烯和乙烯基環(huán)己烷等。
這些烯烴在能夠進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)的范圍內(nèi)可以單獨(dú)或混合使用。
一般來(lái)說(shuō)，可以使用乙烯或丙烯的均聚反應(yīng)和乙烯或丙烯和其它烯烴的共聚合反應(yīng)。
為了調(diào)節(jié)聚合物的分子量等，氫氣可與烯烴一起使用。
根據(jù)本發(fā)明的聚合反應(yīng)中的聚合反應(yīng)條件將根據(jù)所使用的烯烴的類型和聚合體系(流化床區(qū)域)3的流體條件來(lái)變化，并且一般至20-200℃的聚合溫度和在1-100kg/cm2的聚合壓力下進(jìn)行。
(聚合催化劑)對(duì)所使用的催化劑沒(méi)有特別的限定，含有過(guò)渡金屬化合物的催化劑組分的那些是優(yōu)選的。過(guò)渡金屬化合物的催化劑組分是過(guò)渡金屬如鈦、釩、鉻和鋯的化合物，根據(jù)所使用的條件，液體和固體催化劑都可以使用。這些催化劑沒(méi)有必要是單一種化合物，它們能夠承載在其它化合物或與其它化合物組成均質(zhì)混合物或與其它化合物組成配合物或雙化合物上。含有此類過(guò)渡金屬化合物的催化劑組分的催化劑是本身已知的齊格勒-納塔型或金屬茂型的催化劑。
下面將描述金屬茂型催化劑。
在本發(fā)明中使用的IVB族金屬茂型的固體催化劑是從(A)含有具有環(huán)戊二烯基骨架的配位體的IVB族過(guò)渡金屬化合物、(B)有機(jī)鋁氧基化合物和(C)顆粒狀載體形成的。在本發(fā)明中使用的含有具有環(huán)戊二烯基骨架(A)(本文后面偶爾指金屬茂型化合物(A))的配位體的IVB族過(guò)渡金屬化合物是由通式(I)表示的MLx (I)
其中M是IVB族的過(guò)渡金屬原子和例如是鋯、鈦和鉿，L是與過(guò)渡金屬原子配位的配位體，至少一個(gè)L是含有具有環(huán)戊二烯基骨架的配位體和除含有具有環(huán)戊二烯基骨架的配位體以外的L是具有1-12個(gè)碳原子的烴基，烷氧基，芳氧基，三烷基甲硅烷基，SO3R3(R3是具有1-8個(gè)碳原子的烴基，它可含有取代基如鹵素)，鹵素原子或氫原子，x是過(guò)渡金屬原子的價(jià)態(tài)。
權(quán)利要求
1.在使用流化床型氣相聚合反應(yīng)器1的、具有烯烴聚合設(shè)備的烯烴氣相聚合裝置中，在用固體催化劑組分，循環(huán)管8，在該循環(huán)管8中從位于流化床型氣相聚合反應(yīng)器1的上部的流速降低區(qū)域7中排出的含聚合組分的氣體被返同到流化床型的氣相聚合反應(yīng)器1中進(jìn)行循環(huán)而變成了循環(huán)氣體，和用于將新鮮的烯烴供給流化床型氣相聚合反應(yīng)器1中的進(jìn)料管9進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)時(shí)控制氣相聚合反應(yīng)器中氣流速度的方法，該方法的特征在于在循環(huán)管上提供超聲波流量計(jì)13，借助于超聲波流量計(jì)13測(cè)定含聚合組分的氣體的循環(huán)氣體氣流體積Vc，和根據(jù)循環(huán)氣體體積的測(cè)定結(jié)果來(lái)控制在流化床型氣相聚合反應(yīng)器1中形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制氣相聚合反應(yīng)器中氣流速度的方法，其特征在于在進(jìn)料管上提供附加的流量計(jì)以測(cè)定所要加入的新鮮烯烴的流動(dòng)氣體Vi和根據(jù)氣流體積Vi加合到測(cè)定結(jié)果的循環(huán)氣體體積Vc所獲得的值來(lái)控制在流化床型的氣相聚合反應(yīng)器中形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度；
3.根據(jù)權(quán)利要求2的控制氣相聚合反應(yīng)器中氣流速度的方法，其特征在于測(cè)定流化床區(qū)域中的溫度Tp和壓力Pp；從由超聲波流量計(jì)13測(cè)得的循環(huán)氣體體積Vc、所要加入的新鮮烯烴的氣流體積Vi、溫度Tp、壓力Pp和流化床區(qū)域的截面積Af來(lái)計(jì)算流化床區(qū)域中的氣流速度；從氣流速度的允許范圍獲得所計(jì)算的氣流速度的偏差，它是預(yù)定聚合條件中的一種；以及由該偏差來(lái)控制形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的控制氣相聚合反應(yīng)器中氣流速度的方法，其特征在于控制循環(huán)氣體的體積速度來(lái)控制形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3的控制氣相聚合反應(yīng)器中氣流速度的方法，其特征在于控制循環(huán)氣體的體積速度來(lái)控制形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的控制氣相聚合反應(yīng)器中氣流速度的方法，其特征在于控制所加入的新鮮烯烴的體積速度來(lái)控制形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度。
7.一種氣相聚合方法，其特征在于通過(guò)使用在以上權(quán)利要求1、2、3、4、5和6中的控制氣流速度方法來(lái)進(jìn)行烯烴的氣相聚合反應(yīng)。
全文摘要
在使用流化床型氣相聚合反應(yīng)器的、具有聚合設(shè)備的烯烴氣相聚合裝置中,其中用固體催化劑組分、循環(huán)管和進(jìn)料管進(jìn)行氣相聚合反應(yīng),在循環(huán)管上提供超聲波流量計(jì);含聚合組分的氣體的循環(huán)氣體氣流體積是借助于超聲波流量計(jì)測(cè)定的;和在流化床型氣相聚合反應(yīng)器中形成流化床區(qū)域的氣流的氣流速度是根據(jù)循環(huán)氣體體積的測(cè)定結(jié)果來(lái)控制的,據(jù)此無(wú)需使用壓差型流量計(jì)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地控制線性氣流速度并且能夠以高精確度長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定測(cè)定循環(huán)氣體體積。
文檔編號(hào)G05D7/06GK1208044SQ98103378
公開(kāi)日1999年2月17日 申請(qǐng)日期1998年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月10日
發(fā)明者服部典夫, 水落博之, 菊池義明, 山本良一, 土居賢治 申請(qǐng)人:三井化學(xué)株式會(huì)社