RU2786067C1 - Device and method for gas-phase polymerization - Google Patents
Device and method for gas-phase polymerization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786067C1 RU2786067C1 RU2022117686A RU2022117686A RU2786067C1 RU 2786067 C1 RU2786067 C1 RU 2786067C1 RU 2022117686 A RU2022117686 A RU 2022117686A RU 2022117686 A RU2022117686 A RU 2022117686A RU 2786067 C1 RU2786067 C1 RU 2786067C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- polymerization
- zone
- polymerization zone
- diameter
- Prior art date
Links
- 238000012685 gas phase polymerization Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 288
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 113
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 92
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 77
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 67
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 38
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims abstract description 35
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002685 polymerization catalyst Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 186
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 55
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 22
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 15
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 15
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 11
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims description 9
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 9
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 29
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 16
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 15
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 9
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- -1 comonomers Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 5
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- XWJBRBSPAODJER-UHFFFAOYSA-N 1,7-octadiene Chemical compound C=CCCCCC=C XWJBRBSPAODJER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZGEGCLOFRBLKSE-UHFFFAOYSA-N 1-Heptene Chemical compound CCCCCC=C ZGEGCLOFRBLKSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 1-decene Chemical compound CCCCCCCCC=C AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1-pentene Chemical compound CC(C)CC=C WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- LPIQUOYDBNQMRZ-UHFFFAOYSA-N cyclopentene Chemical compound C1CC=CC1 LPIQUOYDBNQMRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 description 2
- OJOWICOBYCXEKR-APPZFPTMSA-N (1S,4R)-5-ethylidenebicyclo[2.2.1]hept-2-ene Chemical compound CC=C1C[C@@H]2C[C@@H]1C=C2 OJOWICOBYCXEKR-APPZFPTMSA-N 0.000 description 1
- PRBHEGAFLDMLAL-GQCTYLIASA-N (4e)-hexa-1,4-diene Chemical compound C\C=C\CC=C PRBHEGAFLDMLAL-GQCTYLIASA-N 0.000 description 1
- BKWNZVQQIYSORG-UHFFFAOYSA-N 3-ethylbicyclo[2.2.1]hepta-1,3-diene Chemical compound C1CC2=CC(CC)=C1C2 BKWNZVQQIYSORG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RMDKEBZUCHXUER-UHFFFAOYSA-N 4-methylbicyclo[2.2.1]hept-2-ene Chemical compound C1CC2C=CC1(C)C2 RMDKEBZUCHXUER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- YNLAOSYQHBDIKW-UHFFFAOYSA-M diethylaluminium chloride Chemical compound CC[Al](Cl)CC YNLAOSYQHBDIKW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002681 magnesium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJYNFBVQFBRSIB-UHFFFAOYSA-N norbornadiene Chemical compound C1=CC2C=CC1C2 SJYNFBVQFBRSIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N pentamethylene Natural products C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- XBFJAVXCNXDMBH-UHFFFAOYSA-N tetracyclo[6.2.1.1(3,6).0(2,7)]dodec-4-ene Chemical compound C1C(C23)C=CC1C3C1CC2CC1 XBFJAVXCNXDMBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ORYGRKHDLWYTKX-UHFFFAOYSA-N trihexylalumane Chemical compound CCCCCC[Al](CCCCCC)CCCCCC ORYGRKHDLWYTKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCULRUJILOGHCJ-UHFFFAOYSA-N triisobutylaluminium Chemical compound CC(C)C[Al](CC(C)C)CC(C)C MCULRUJILOGHCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003682 vanadium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
[0001] Настоящее изобретение обеспечивает устройство для выполнения газофазной полимеризации олефинов. Настоящее изобретение также обеспечивает способы получения олефинового полимера при температурах от 20°С до 200°С и давлениях от 0,5 МПа до 10 МПа в присутствии катализатора полимеризации.[0001] The present invention provides an apparatus for performing gas phase polymerization of olefins. The present invention also provides methods for producing an olefin polymer at temperatures from 20°C to 200°C and pressures from 0.5 MPa to 10 MPa in the presence of a polymerization catalyst.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] Полиолефины общепризнанно являются крупнейшим классом синтетических полимеров, изготавливаемых и применяемых сегодня. Их успех связан, главным образом, с низкой стоимостью получения, легкой массой и высокой химической стойкостью. Широкий диапазон механических свойств возможен посредством использования сополимеризации, смешения и добавок с получением продуктов от эластомеров до термопластиков и высокопрочных волокон. Хотя способ хорошо известен с 1930-тых, улучшение способа получения и качества этих материалов все еще является целью постоянных исследований.[0002] Polyolefins are generally recognized as the largest class of synthetic polymers manufactured and used today. Their success is mainly due to the low production cost, light weight and high chemical resistance. A wide range of mechanical properties is possible through the use of copolymerization, blending and additives to produce products from elastomers to thermoplastics and high strength fibers. Although the process has been well known since the 1930s, improving the production process and quality of these materials is still a goal of ongoing research.
[0003] Сейчас широко применяемой технологией получения полиолефинов является газофазная полимеризация, при которой твердая частица полиолефина получается в газовой реакционной среде, содержащей мономеры. Обычно возникающее тепло реакции удаляют посредством выпуска реакционной газовой смеси из реактора, охлаждения газовой смеси в теплообменнике и затем направления охлажденной газовой смеси обратно в реактор. Состав полимера можно регулировать с помощью состава газовой фазы. Однако ограничениями способов газофазной полимеризации являются трудности регулирования распределения молекулярной массы получаемых полимеров, в частности, когда она приводит к уширению распределения молекулярной массы, или получение сополимеров, имеющих разный состав сомономеров. Так как ширина распределения молекулярной массы и распределение сомономеров влияют и на реологическое поведение полимера, и, следовательно, на обрабатываемость расплава, и на конечные механические свойства продукта, было бы привлекательно иметь возможность адаптировать структуру полученных полимеров согласно необходимости. Следовательно, один основной фокус исследований и промышленности направлен на стратегию возможности влияния на состав полиолефинов.[0003] Now a widely used technology for the production of polyolefins is gas-phase polymerization, in which a solid polyolefin particle is obtained in a gaseous reaction medium containing monomers. Generally, the resulting heat of reaction is removed by venting the reaction gas mixture from the reactor, cooling the gas mixture in a heat exchanger, and then sending the cooled gas mixture back to the reactor. The composition of the polymer can be controlled by the composition of the gas phase. However, the limitations of gas phase polymerization processes are the difficulty in controlling the molecular weight distribution of the resulting polymers, in particular when it results in a broadening of the molecular weight distribution, or in the preparation of copolymers having different comonomer compositions. Since the molecular weight distribution width and comonomer distribution affect both the rheological behavior of the polymer and hence the melt processability and the final mechanical properties of the product, it would be attractive to be able to tailor the structure of the obtained polymers according to need. Therefore, one major focus of research and industry is on the strategy of being able to influence the composition of polyolefins.
[0004] WО 97/04015 А1 касается способа газофазной полимеризации α-олефинов, происходящей в первой и второй связанных зонах полимеризации, куда один или более α-олефинов подают в присутствии катализатора полимеризации в реакционных условиях, и откуда выпускают полимерный продукт, где растущие частицы полимера текут вверх через первую зону полимеризации в условиях быстрого псевдоожижения, покидают первую зону полимеризации и входят во вторую зону полимеризации, где частицы полимера текут в уплотненной форме под действием гравитации, покидают вторую зону полимеризации и, по меньшей мере, частично повторно вводятся в первую зону полимеризации, вызывая циркуляцию полимера между двумя зонами полимеризации.[0004] WO 97/04015 A1 relates to a process for the gas-phase polymerization of α-olefins occurring in first and second linked polymerization zones, where one or more α-olefins are fed in the presence of a polymerization catalyst under reaction conditions, and from which a polymer product is discharged, where the growing particles polymer flows upward through the first polymerization zone under rapid fluidization conditions, leaves the first polymerization zone and enters the second polymerization zone where the polymer particles flow in compacted form under the action of gravity, leave the second polymerization zone and are at least partially reintroduced into the first zone polymerization by causing the polymer to circulate between the two polymerization zones.
[0005] На основании технологии, описанной в WО 97\04015 А1, WО 00/02929 А1 также предлагает способ, в котором обеспечивается средство, которое способно полностью или частично предотвращать газовую смесь, присутствующую в восходящей трубе, т.е. в первой зоне полимеризации, от поступления в нисходящий стояк, т.е. вторую зону полимеризации, и газовую и/или жидкую смесь, имеющую состав, отличный от газовой смеси, присутствующей в восходящей трубе, вводят в нисходящий стояк, чтобы достигать получаемые в реакторе смеси полимеров, имеющие разные составы. Аналогично, US 10781273 В2 описывает устройство для получения мультимодальных полиолефинов, которое содержит реактор, содержащий восходящую трубу, нисходящий стояк, сепаратор, присоединенный к вершине нисходящего стояка, возможно через жидкостный барьер в верхней части нисходящего стояка, и два трубопровода, соединяющих вершину восходящей трубы с сепаратором и низ нисходящего стояка с дном восходящей трубы.[0005] Based on the technology described in WO 97\04015 A1, WO 00/02929 A1 also proposes a method in which a means is provided that is capable of completely or partially preventing the gas mixture present in the riser, i. in the first polymerization zone, from entering the downcomer, i. e. a second polymerization zone, and a gas and/or liquid mixture having a composition different from the gas mixture present in the riser is introduced into the downcomer to achieve polymer mixtures having different compositions produced in the reactor. Similarly, US 10781273 B2 describes a device for producing multimodal polyolefins, which contains a reactor containing an ascender, a descender, a separator connected to the top of the descender, possibly through a liquid barrier at the top of the descender, and two pipelines connecting the top of the ascender with separator and the bottom of the descending riser with the bottom of the ascending pipe.
[0006] WО 2012/031986 А1 предлагает реактор газофазной полимеризации, имеющий связанные зоны полимеризации, содержащий восходящую трубу, через которую частицы полимера текут вверх в условиях быстрого псевдоожижения, и нисходящий стояк, через который частицы полимера текут вниз в уплотненной форме под действием гравитации, где дно упомянутого стояка соединяется с нижней областью восходящей трубы посредством транспортной секции, где упомянутая транспортная секция разработана в виде изгиба, спускающегося из стояка в восходящую трубу. Данный реактор дополнительно обеспечивает линию для подачи несущего газа на вход транспортной секции, и транспортная секция обеспечена решеткой распределения газа, проходящей от входа транспортной секции под углом, по меньшей мере, 50° вдоль изгиба транспортной секции.[0006] WO 2012/031986 A1 proposes a gas-phase polymerization reactor having associated polymerization zones, comprising an ascending tube through which the polymer particles flow upwards under conditions of rapid fluidization, and a descending riser through which the polymer particles flow downwards in a compacted form under the action of gravity, where the bottom of said riser is connected to the lower region of the ascending pipe by means of a transport section, where said transport section is designed as a bend descending from the riser into the ascending pipe. This reactor further provides a line for supplying carrier gas to the inlet of the transport section, and the transport section is provided with a gas distribution grate extending from the inlet of the transport section at an angle of at least 50° along the bend of the transport section.
[0007] WО 2019/154756 А1 описывает реакторы полимеризации для газофазной полимеризации олефинов, содержащие линию циркуляции газа для выпуска реакционного газа из реактора, направляющую реакционный газ через теплообменник для охлаждения и подачи реакционного газа обратно в реактор, где данная линия циркуляции газа оборудована теплообменником, центробежным компрессором, содержащим регулируемые направляющие лопатки, и поворотную заслонку.[0007] WO 2019/154756 A1 describes polymerization reactors for gas-phase polymerization of olefins, comprising a gas circulation line for discharging reaction gas from the reactor, directing the reaction gas through a heat exchanger for cooling and feeding the reaction gas back into the reactor, where this gas circulation line is equipped with a heat exchanger, centrifugal compressor containing adjustable guide vanes and rotary damper.
[0008] Хотя происходит постоянная разработка газофазной полимеризации, все еще существует необходимость дополнительного улучшения, в частности в отношении оперативности реакторов газофазной полимеризации, имеющих связанные зоны полимеризации, в комбинации с полной гибкостью в регулировании состава получаемых полимеров. Реакторы газофазной полимеризации должны обеспечивать хорошую эффективность разделения в зоне разделения газа/жидкости, установленной вверху нисходящего стояка, пониженное трение полимера между соседними частицами полимера и между частицами полимера и стенкой реактора, низкий перепад давления в связующих элементах, соединяющих восходящую трубу, нисходящий стояк, линию циркуляции газа и пересечения между связующими элементами и восходящей трубой, нисходящим стояком и линией циркуляции газа, и хорошее погружение и гомогенизацию частиц полимера, покидающих стояк в газовом потоке, приходящем из линии циркуляции газа, и быстрое псевдоожижение или транспортировку частиц полимера в восходящей трубе в комбинации с легкостью сооружения и, в частности, возможностью ограничивать общую высоту реактора.[0008] Although there is ongoing development of gas phase polymerization, there is still a need for further improvement, in particular with regard to the operability of gas phase polymerization reactors having associated polymerization zones, in combination with complete flexibility in controlling the composition of the resulting polymers. Gas-phase polymerization reactors should provide good separation efficiency in the gas/liquid separation zone installed at the top of the downcomer, reduced friction of the polymer between adjacent polymer particles and between polymer particles and the reactor wall, low pressure drop in the connecting elements connecting the ascender, downcomer, line gas circulation and intersection between the connecting elements and the riser, the down riser and the gas circulation line, and good immersion and homogenization of the polymer particles leaving the riser in the gas stream coming from the gas circulation line, and rapid fluidization or transport of the polymer particles in the riser pipe in combination with ease of construction and, in particular, the ability to limit the overall height of the reactor.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
[0009] Настоящее изобретение обеспечивает устройство для выполнения газофазной полимеризации олефинов, содержащее[0009] The present invention provides an apparatus for performing gas phase polymerization of olefins, comprising
- первую зону полимеризации, приспособленную и расположенную для восходящего течения растущих частиц полимера в условиях быстрого псевдоожижения и переноса, содержащую цилиндрическую часть, имеющую диаметр D01;- a first polymerization zone, adapted and located for the upward flow of growing polymer particles under conditions of rapid fluidization and transfer, containing a cylindrical part having a diameter D01;
- вторую зону полимеризации, приспособленную и расположенную для нисходящего течения растущих частиц полимера, содержащую цилиндрическую верхнюю часть, имеющую диаметр D05, и цилиндрическую нижнюю часть, имеющую диаметр D06;- a second polymerization zone, adapted and located for the downward flow of growing polymer particles, containing a cylindrical upper part having a diameter D05, and a cylindrical lower part having a diameter D06;
- зону разделения газ/твердое тело цилиндрической формы, имеющую диаметр D04, приспособленную и расположенную для отделения растущих частиц полимера от газового потока, которая расположена вверху верхней части второй зоны полимеризации и непосредственно присоединяется к верхней части второй зоны полимеризации;a cylindrical gas/solid separation zone, having a diameter D04, adapted and positioned to separate the growing polymer particles from the gas stream, which is located at the top of the top of the second polymerization zone and is directly connected to the top of the second polymerization zone;
- трубчатый первый соединительный элемент, имеющий диаметр D03, приспособленный и расположенный для присоединения цилиндрической части первой зоны полимеризации к зоне разделения газ/твердое тело;- a tubular first connector having a diameter D03 adapted and positioned to connect the cylindrical portion of the first polymerization zone to the gas/solid separation zone;
- трубчатую линию циркуляции газа, имеющую диаметр D08, приспособленную и расположенную для присоединения зоны разделения газ/твердое тело к первой зоне полимеризации;- a tubular gas circulation line having a diameter D08, adapted and located to connect the gas/solid separation zone to the first polymerization zone;
- трубчатую переходную часть, имеющую диаметр D02, расположенную между линией циркуляции газа и цилиндрической частью первой зоны полимеризации; и- a tubular transitional part having a diameter D02 located between the gas circulation line and the cylindrical part of the first polymerization zone; and
- трубчатый второй соединительный элемент, имеющий диаметр D09, приспособленный и расположенный для присоединения нижней части второй зоны полимеризации к данной переходной части;- a tubular second connecting element, having a diameter D09, adapted and located for connecting the lower part of the second polymerization zone to this transition part;
где линия циркуляции газа оборудована компрессором, приспособленным и расположенным для циркуляции газа в линии циркуляции газа, и теплообменником, приспособленным и расположенным для удаления тепла из газа, текущего в линии циркуляции газа;where the gas circulation line is equipped with a compressor adapted and located for circulating gas in the gas circulation line, and a heat exchanger adapted and located for removing heat from the gas flowing in the gas circulation line;
где отношение D04 к D05 составляет от 1,0 до 1,5, а отношение D05 к D06 составляет от 1,2 до 2;where the ratio of D04 to D05 is from 1.0 to 1.5, and the ratio of D05 to D06 is from 1.2 to 2;
где первый соединительный элемент представляет собой изгиб, имеющий радиус R03, или представляет собой трубчатый элемент, содержащий одну или более изогнутых частей, имеющих один или более радиусов R03, и одну или более линейных частей, и отношение R03 к D03 составляет от 1 до 6, а отношение D03 к D01 составляет от 0,3 до 0,85;where the first connecting element is a bend having a radius R03, or is a tubular element containing one or more curved parts having one or more radii R03, and one or more linear parts, and the ratio of R03 to D03 is from 1 to 6, and the ratio of D03 to D01 is from 0.3 to 0.85;
где первый соединительный элемент содержит соединительный участок, причем первый соединительный элемент и зона разделения газ/твердое тело соединены с помощью данного соединительного участка, и присоединение соединительного участка к зоне разделения газ/твердое тело является тангенциальным и имеет такой наклон, что центральная ось соединительного участка и горизонталь образуют угол А16, и угол А16 находится в интервале от 0° до 40°;where the first connecting element contains a connecting section, and the first connecting element and the gas/solid separation zone are connected using this connecting section, and the connection of the connecting section to the gas/solid separation zone is tangential and has such an inclination that the central axis of the connecting section and the horizontal form an angle A16, and the angle A16 is in the range from 0° to 40°;
где данная переходная часть представляет собой изгиб или представляет собой трубчатый элемент, содержащий одну или более изогнутых частей и одну или более линейных частей, и отношение D08 к D02 составляет от 1,0 до 2,2; иwhere this transition part is a bend or is a tubular element containing one or more curved parts and one or more linear parts, and the ratio of D08 to D02 is from 1.0 to 2.2; and
где второй соединительный элемент представляет собой изгиб или представляет собой трубчатый элемент, содержащий одну или более изогнутых частей и одну или более линейных частей.where the second connecting element is a bend or is a tubular element containing one or more curved parts and one or more linear parts.
[0010] В некоторых вариантах осуществления центральная ось второго соединительного элемента в положении, где второй соединительный элемент присоединен к переходной части, и горизонталь образуют угол А02, и угол А02 находится в интервале от 0° до 40°.[0010] In some embodiments, the central axis of the second connector is at a position where the second connector is connected to the transition and the horizontal form an angle A02, and the angle A02 is between 0° and 40°.
[0011] В некоторых вариантах осуществления данное устройство дополнительно содержит линию для подачи барьерного газа и/или жидкости в верхнюю часть второй зоны полимеризации.[0011] In some embodiments, this device further comprises a line for supplying a barrier gas and/or liquid to the top of the second polymerization zone.
[0012] В некоторых вариантах осуществления данное устройство дополнительно содержит линию для подачи несущего газа в верхнюю часть второго соединительного элемента.[0012] In some embodiments, the implementation of this device further includes a line for supplying carrier gas to the top of the second connecting element.
[0013] В некоторых вариантах осуществления второй соединительный элемент оборудован решеткой распределения газа, проходящей от верхнего конца второго соединительного элемента под углом А09, по меньшей мере, 50° вдоль изгиба второго соединительного элемента.[0013] In some embodiments, the second connector is equipped with a gas distribution grill extending from the upper end of the second connector at an angle A09 of at least 50° along the bend of the second connector.
[0014] В некоторых вариантах осуществления вторая зона полимеризации содержит дроссельный клапан, и данное устройство дополнительно содержит линию для подачи дозирующего газа в нижнюю часть второй зоны полимеризации в одном или более положениях выше дроссельного клапана.[0014] In some embodiments, the second polymerization zone includes a throttling valve, and the device further comprises a line for supplying metering gas to the bottom of the second polymerization zone at one or more positions above the throttling valve.
[0015] В некоторых вариантах осуществления данный компрессор представляет собой центробежный компрессор, содержащий регулируемые направляющие лопатки, а линия циркуляции газа дополнительно оборудована поворотной заслонкой.[0015] In some embodiments, the implementation of this compressor is a centrifugal compressor containing adjustable guide vanes, and the gas circulation line is additionally equipped with a butterfly valve.
[0016] В некоторых вариантах осуществления данные регулируемые направляющие лопатки расположены выше по потоку от центробежного компрессора, а поворотная заслонка расположена ниже по потоку от центробежного компрессора.[0016] In some embodiments, these adjustable guide vanes are located upstream of the centrifugal compressor and the butterfly valve is located downstream of the centrifugal compressor.
[0017] В некоторых вариантах осуществления зона разделения газ/твердое тело имеет высоту Н04, а отношение Н04 к D04 составляет от 2,5 до 4,5.[0017] In some embodiments, the gas/solid separation zone has a height of H04 and the ratio of H04 to D04 is between 2.5 and 4.5.
[0018] В некоторых вариантах осуществления верхняя часть второй зоны полимеризации имеет высоту Н05, а отношение Н05 к D05 составляет от 2 до 4.[0018] In some embodiments, the top of the second polymerization zone has a height of H05 and the ratio of H05 to D05 is between 2 and 4.
[0019] В некоторых вариантах осуществления данное устройство является частью ряда реакторов полимеризации.[0019] In some embodiments, this device is part of a series of polymerization reactors.
[0020] Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает способ выполнения газофазной полимеризации олефинов в устройстве по любому из пунктов 1-11 при температурах от 20°С до 200°С и давлении от 0,5 МПа до 10 МПа в присутствии катализатора полимеризации, содержащий подачу одного или более олефинов в данное устройство, взаимодействие данных олефинов и катализатора полимеризации в реакционных условиях и выпуск полимерного продукта из данного устройства, в котором растущие частицы полимера текут вверх через первую зону полимеризации в условиях быстрого псевдоожижения или переноса, покидают первую зону полимеризации, проходят через зону разделения газ/твердое тело и поступают во вторую зону полимеризации, где частицы полимера текут вниз под действием гравитации, покидают вторую зону полимеризации и, по меньшей мере, частично повторно вводятся в первую зону полимеризации, вызывая циркуляцию полимера между первой зоной полимеризации и второй зоной полимеризации, где вторая зона полимеризации содержит слой уплотненных полимерных частиц.[0020] The present invention further provides a method for performing gas-phase polymerization of olefins in an apparatus according to any one of paragraphs 1-11 at temperatures from 20°C to 200°C and a pressure from 0.5 MPa to 10 MPa in the presence of a polymerization catalyst, comprising supplying one or more olefins into the device, reacting these olefins and the polymerization catalyst under reaction conditions, and discharging the polymer product from the device, in which the growing polymer particles flow upward through the first polymerization zone under fast fluidization or transfer conditions, leave the first polymerization zone, pass through the separation zone gas/solid and enter the second polymerization zone, where the polymer particles flow down under the action of gravity, leave the second polymerization zone and at least partially reintroduce into the first polymerization zone, causing the polymer to circulate between the first polymerization zone and the second polymerization zone, where is the second polymerization zone contains a layer of compacted polymer particles.
[0021] В некоторых вариантах осуществления полностью или частично предотвращают поступление газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации, в верхнюю часть второй зоны полимеризации посредством ввода газа или жидкости во вторую зону полимеризации по линии подачи, и газовая смесь, присутствующая во второй зоне полимеризации, отличается от газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации.[0021] In some embodiments, the gas mixture present in the first polymerization zone is completely or partially prevented from entering the upper part of the second polymerization zone by introducing gas or liquid into the second polymerization zone along the supply line, and the gas mixture present in the second polymerization zone, different from the gas mixture present in the first polymerization zone.
[0022] В некоторых вариантах осуществления поверхность слоя уплотненных полимерных частиц расположена в верхней части второй зоны полимеризации.[0022] In some embodiments, the surface of the layer of densified polymer particles is located at the top of the second polymerization zone.
[0023] В некоторых вариантах осуществления данная полимеризация представляет собой гомополимеризацию этилена или сополимеризацию этилена и одного или более других олефинов, выбранных из группы, состоящей из 1-бутена, 1-гексена и 1-октена, или данная полимеризация представляет собой гомополимеризацию пропилена или сополимеризацию пропилена и одного или более других олефинов, выбранных из группы, состоящей из этилена, 1-бутена и 1-гексена.[0023] In some embodiments, this polymerization is a homopolymerization of ethylene or a copolymerization of ethylene and one or more other olefins selected from the group consisting of 1-butene, 1-hexene and 1-octene, or this polymerization is a propylene homopolymerization or a copolymerization propylene and one or more other olefins selected from the group consisting of ethylene, 1-butene and 1-hexene.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0024] Фигура 1 схематично показывает один вариант осуществления устройства согласно настоящему изобретению.[0024] Figure 1 schematically shows one embodiment of a device according to the present invention.
[0025] Фигура 2 представляет собой увеличенный отрывок верхней части второй зоны полимеризации согласно настоящему изобретению.[0025] Figure 2 is an enlarged section of the top of the second polymerization zone according to the present invention.
[0026] Фигура 3 схематично показывает вид сверху одного варианта осуществления устройства согласно настоящему изобретению.[0026] Figure 3 schematically shows a plan view of one embodiment of a device according to the present invention.
[0027] Фигуры 4 и 5 схематично показывают два предпочтительных варианта осуществления первых соединительных элементов настоящего изобретения.[0027] Figures 4 and 5 schematically show two preferred embodiments of the first connecting elements of the present invention.
[0028] Фигуры 6 и 7 схематично показывают два предпочтительных варианта осуществления переходных частей и вторых соединительных элементов настоящего изобретения.[0028] Figures 6 and 7 schematically show two preferred embodiments of the transition portions and second connectors of the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0029] В направлении настоящего изобретения изобретатели обнаружили, что посредством адаптации конструкции устройств для выполнения газофазной полимеризации олефинов, содержащих первую зону полимеризации, в которой растущие частицы полимера текут вверх в условиях быстрого псевдоожижения и переноса, и содержащих вторую зону полимеризации, в которой растущие частицы полимера текут вниз, т.е. посредством адаптации конструкции так называемых реакторов с многозонной циркуляцией (РМЗЦ), и обращая особое внимание на геометрические отношения между различными частями устройств, можно обеспечить хорошую эффективность разделения в зоне разделения газ/твердое тело, установленной вверху второй зоны полимеризации, чтобы уменьшить трение полимера между частицами полимера и между частицами полимера и стенками устройства, чтобы получить низкий перепад давления в соединительных элементах, соединяющих первую зону полимеризации, вторую зону полимеризации и линию циркуляции газа, и пересечениях между соединительными элементами и первой зоной полимеризации, второй зоной полимеризации или линией циркуляции газа, и достичь хорошего погружения и гомогенизации полимерных частиц, покидающих вторую зону полимеризации в газовом потоке, приходящем из линии циркуляции газа, и быстрого псевдоожижения или переноса полимерных частиц в первой зоне полимеризации. В то же время, данные устройства легко сооружать и можно ограничить общую высоту устройств.[0029] In the direction of the present invention, the inventors found that by adapting the design of devices for performing gas-phase polymerization of olefins, comprising a first polymerization zone in which growing polymer particles flow upward under conditions of rapid fluidization and transfer, and containing a second polymerization zone in which growing particles polymers flow down, i.e. By adapting the design of the so-called multi-zone loop reactors (MRZR), and paying special attention to the geometric relationships between the different parts of the devices, it is possible to ensure good separation efficiency in the gas/solid separation zone installed at the top of the second polymerization zone in order to reduce the friction of the polymer between the particles. polymer and between the polymer particles and the walls of the device to obtain a low pressure drop in the connecting elements connecting the first polymerization zone, the second polymerization zone and the gas circulation line, and the intersections between the connecting elements and the first polymerization zone, the second polymerization zone or the gas circulation line, and achieve good immersion and homogenization of the polymer particles leaving the second polymerization zone in the gas stream coming from the gas circulation line, and rapid fluidization or transfer of the polymer particles in the first polymerization zone. At the same time, these devices are easy to construct and the overall height of the devices can be limited.
[0031] Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает устройство для выполнения газофазной полимеризации олефинов, содержащее[0031] Accordingly, the present invention provides an apparatus for performing gas phase polymerization of olefins, comprising
- первую зону полимеризации, приспособленную и расположенную для восходящего течения растущих частиц полимера в условиях быстрого псевдоожижения и переноса;a first polymerization zone adapted and positioned for the upward flow of growing polymer particles under conditions of rapid fluidization and transfer;
- вторую зону полимеризации, приспособленную и расположенную для нисходящего течения растущих частиц полимера;- a second polymerization zone, adapted and located for the downward flow of growing polymer particles;
- зону разделения газ/твердое тело, приспособленную и расположенную для отделения растущих частиц полимера от газового потока, которая расположена вверху второй зоны полимеризации и непосредственно присоединяется ко второй зоне полимеризации;a gas/solid separation zone adapted and located to separate the growing polymer particles from the gas stream, which is located at the top of the second polymerization zone and is directly connected to the second polymerization zone;
- первый соединительный элемент, приспособленный и расположенный для присоединения вершины первой зоны полимеризации к зоне разделения газ/твердое тело;- a first connecting element adapted and positioned to connect the top of the first polymerization zone to the gas/solid separation zone;
- линию циркуляции газа, приспособленную и расположенную для присоединения зоны разделения газ/твердое тело к днищу первой зоны полимеризации; иa gas circulation line adapted and positioned to connect the gas/solid separation zone to the bottom of the first polymerization zone; and
- второй соединительный элемент, приспособленный и расположенный для присоединения днища второй зоны полимеризации к днищу первой зоны полимеризации.- a second connecting element adapted and positioned to connect the bottom of the second polymerization zone to the bottom of the first polymerization zone.
[0032] В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения линия для подачи катализатора или для подачи полимерных частиц из верхнего по потоку реактора полимеризации расположена на первой зоне полимеризации, а линия выпуска полимера расположена в нижней части второй зоны полимеризации. Введение пополняющих мономеров, сомономеров, водорода и/или инертных компонентов может происходить в разных точках вдоль первой или второй зоны полимеризации или линии циркуляции газа.[0032] In preferred embodiments of the present invention, the catalyst or polymer particle feed line from the upstream polymerization reactor is located in the first polymerization zone, and the polymer outlet line is located in the lower part of the second polymerization zone. The introduction of replenishing monomers, comonomers, hydrogen and/or inert components may occur at various points along the first or second polymerization zone or gas circulation line.
[0033] Олефины, которые могут быть полимеризованы в устройстве настоящего изобретения, представляют собой, в особенности, 1-олефины, т.е. углеводороды, имеющие терминальные двойные связи, без ограничения этим. Предпочтение отдается неполярным олефиновым соединениям. Особенно предпочтительными 1-олефинами являются линейные или разветвленные С2-С12-1-алкены, в частности линейные С2-С10-1-алкены, такие как этилен, пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-гептен, 1-октен, 1-децен, или разветвленные С2-С10-1-алкены, такие как 4-метил-1-пентен, сопряженные и несопряженные диены, такие как 1,3-бутадиен, 1,4-гексадиен или 1,7-октадиен. Также можно полимеризовать смеси разных 1-олефинов. Подходящие олефины также включают в себя олефины, в которых двойная связь является частью циклической структуры, которая может иметь одну или более кольцевых систем. Примерами являются циклопентен, тетрациклододецен или метилнорборнен, или диены, такие как 5-этилиден-2-норборнен, норборнадиен или этилнорборнадиен. Также можно полимеризовать смеси двух или более олефинов.[0033] Olefins that can be polymerized in the device of the present invention are, in particular, 1-olefins, i.e. hydrocarbons having terminal double bonds, without limitation. Preference is given to non-polar olefinic compounds. Particularly preferred 1-olefins are linear or branched C 2 -C 12 -1-alkenes, in particular linear C 2 -C 10 -1-alkenes, such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-decene, or C 2 -C 10 -1 branched alkenes such as 4-methyl-1-pentene, conjugated and non-conjugated dienes such as 1,3-butadiene, 1,4 -hexadiene or 1,7-octadiene. It is also possible to polymerize mixtures of different 1-olefins. Suitable olefins also include olefins in which the double bond is part of a cyclic structure, which may have one or more ring systems. Examples are cyclopentene, tetracyclododecene or methylnorbornene, or dienes such as 5-ethylidene-2-norbornene, norbornadiene or ethylnorbornadiene. It is also possible to polymerize mixtures of two or more olefins.
[0034] Устройство настоящего изобретения может быть использовано для гомополимеризации или сополимеризации этилена или пропилена. Предпочтительные сомономеры в полимеризации пропилена составляют до 40 масс.% этилена, 1-бутена и/или 1-гексена, предпочтительно от 0,5 масс.% до 35 масс.% этилена, 1-бутена и/или 1-гексена. В качестве сомономеров в полимеризации этилена предпочтительно используют до 20 масс.%, более предпочтительно от 0,01 масс.% до 15 масс.% и особенно от 0,05 масс.% до 12 масс.% С3-С8-1-алкенов, в частности 1-бутена, 1-пентена, 1-гексена и/или1-октена. Особенно предпочтительны полимеризации, в которых этилен сополимеризуется с от 0,1 масс.% до 12 масс.% 1-гексена и/или 1-бутена.[0034] The device of the present invention can be used for the homopolymerization or copolymerization of ethylene or propylene. Preferred comonomers in the polymerization of propylene are up to 40 wt.% ethylene, 1-butene and/or 1-hexene, preferably from 0.5 wt.% to 35 wt.% ethylene, 1-butene and/or 1-hexene. As comonomers in the polymerization of ethylene, up to 20 wt.% is preferably used, more preferably from 0.01 wt.% to 15 wt.% and especially from 0.05 wt.% to 12 wt.% C 3 -C 8 -1- alkenes, in particular 1-butene, 1-pentene, 1-hexene and/or 1-octene. Particularly preferred are polymerizations in which ethylene is copolymerized with 0.1 wt% to 12 wt% 1-hexene and/or 1-butene.
[0035] Устройство настоящего изобретения содержит первую зону полимеризации, приспособленную и расположенную для восходящего течения растущих частиц полимера в условиях быстрого псевдоожижения и переноса. Такие зоны полимеризации обычно называют восходящими трубами. Первая зона полимеризации содержит цилиндрическую часть, имеющую диаметр D01. Внутри первой зоны полимеризации условия быстрого псевдоожижения или переноса устанавливаются с помощью потока реакционной газовой смеси, текущей от дна первой зоны полимеризации к вершине первой зоны полимеризации со скоростью, более высокой, чем скорость переноса полимерных частиц. Скорость реакционной газовой смеси предпочтительно составляет от 0,5 м/с до 15 м/с и в частности от 0,8 м/с до 5 м/с. Выражения "скорость переноса" и "условия быстрого псевдоожижения" хорошо известны в технике и применяются здесь так, как определено в "D.Geldart, Gas Fluidization Technology, страница 155 и далее, J. Wiley & Sons Ltd., 1986".[0035] The apparatus of the present invention comprises a first polymerization zone adapted and positioned for upward flow of growing polymer particles under conditions of rapid fluidization and transfer. Such polymerization zones are commonly referred to as ascending tubes. The first polymerization zone contains a cylindrical part having a diameter D01. Within the first polymerization zone, rapid fluidization or transfer conditions are established by the reaction gas mixture flowing from the bottom of the first polymerization zone to the top of the first polymerization zone at a rate higher than the transfer rate of the polymer particles. The speed of the reaction gas mixture is preferably 0.5 m/s to 15 m/s, and in particular 0.8 m/s to 5 m/s. The terms "transfer rate" and "fast fluidization conditions" are well known in the art and are used herein as defined in "D. Geldart, Gas Fluidization Technology, page 155ff, J. Wiley & Sons Ltd., 1986".
[0038] Устройство настоящего изобретения дополнительно содержит вторую зону полимеризации, приспособленную и расположенную для нисходящего течения растущих частиц полимера. Такие зоны полимеризации обычно называют нисходящими стояками. Другими обычными обозначениями для такого устройства полимеризации являются устройство или реактор с "подвижным слоем" или устройство или реактор с "оседающим слоем". Вторая зона полимеризации содержит цилиндрическую верхнюю часть, имеющую диаметр D05, и цилиндрическую нижнюю часть, имеющую диаметр D06. Внутри второй зоны полимеризации растущие частицы полимера предпочтительно текут вниз в уплотненной форме под действием гравитации. Применяемое здесь выражение "уплотненная форма" полимера означает, что отношение между массой полимера и объемом реактора выше чем 80% от "объемной насыпной плотности" получаемого полимера. Например, когда объемная плотность полимера равна 420 кг/м3, "уплотненная форма" полимера означает, что отношение масса полимера/объем реактора составляет, по меньшей мере, 336 кг/м3. "Объемная насыпная плотность" полимера является параметром, измеряемым согласно DIN EN ISO 60:1999. Обычно вторая зона полимеризации содержит слой частиц растущего полимера, которые движутся вниз в, по существу, поршневом режиме течения. "Режим поршневого течения" означает, что существует небольшое, или предпочтительно отсутствует, обратное смешение полимерных частиц. В предпочтительных вариантах осуществления полимерные частицы текут вниз со скоростью от 0,01 м/с до 0,7 м/с, предпочтительно 0,1 м/с до 0,6 м/с и более предпочтительно от 0,15 м/с до 0,5 м/с.[0038] The apparatus of the present invention further comprises a second polymerization zone adapted and positioned for downward flow of growing polymer particles. Such polymerization zones are commonly referred to as down risers. Other common designations for such a polymerization apparatus are a "moving bed" apparatus or reactor or a "settling bed" apparatus or reactor. The second polymerization zone contains a cylindrical upper part having a diameter D05 and a cylindrical lower part having a diameter D06. Within the second polymerization zone, the growing polymer particles preferably flow downward in a densified form under the influence of gravity. As used herein, the term "densified form" of the polymer means that the ratio between the weight of the polymer and the volume of the reactor is greater than 80% of the "bulk bulk density" of the resulting polymer. For example, when the bulk density of the polymer is 420 kg/m 3 , "densified form" of the polymer means that the ratio of polymer mass/reactor volume is at least 336 kg/m 3 . The "bulk density" of a polymer is a parameter measured according to DIN EN ISO 60:1999. Typically, the second polymerization zone contains a bed of growing polymer particles which move downward in a substantially plug flow. "Plug-flow mode" means that there is little, or preferably no, back-mixing of the polymer particles. In preferred embodiments, the polymer particles flow downward at 0.01 m/s to 0.7 m/s, preferably 0.1 m/s to 0.6 m/s, and more preferably 0.15 m/s to 0.5 m/s.
[0037] Устройство настоящего изобретения дополнительно содержит зону разделения газ/твердое тело цилиндрической формы, приспособленную и расположенную для отделения растущих полимерных частиц от газового потока. Зона разделения газ/твердое тело расположена сверху верхней части второй зоны полимеризации и непосредственно присоединяется к верхней части второй зоны полимеризации. Зона разделения газ/твердое тело имеет диаметр D04. В зоне разделения газ/твердое тело смесь растущих частиц полиолефина и реакционного газа, поступающая из первой зоны полимеризации через первый соединительный элемент, разделяется на реакционный газ и полимерные частицы. Полимерные частицы поступают во вторую зону полимеризации, а отделенная реакционная газовая смесь, приходящая из первой зоны полимеризации, переносится в линию циркуляции газа для рециркуляции в первую зону полимеризации.[0037] The device of the present invention further comprises a cylindrically shaped gas/solid separation zone adapted and positioned to separate the growing polymer particles from the gas stream. The gas/solid separation zone is located on top of the top of the second polymerization zone and is directly attached to the top of the second polymerization zone. The gas/solid separation zone has a diameter D04. In the gas/solid separation zone, the mixture of growing polyolefin particles and reaction gas coming from the first polymerization zone through the first connection element is separated into reaction gas and polymer particles. The polymer particles enter the second polymerization zone, and the separated reaction gas mixture coming from the first polymerization zone is transferred to the gas circulation line for recirculation to the first polymerization zone.
[0038] Предпочтительно, устройство настоящего изобретения содержит линию для подачи газа и/или жидкости в верхнюю часть второй зоны полимеризации. Предпочтительно, данный газ и/или жидкость представляет собой текучий барьер, который подается в форме газовой и/или жидкой смеси. Подача текучего барьера позволяет устанавливать разные условия полимеризации в первой и второй зонах полимеризации посредством частичного или полного предотвращения реакционной газовой смеси из первой зоны полимеризации от попадания во вторую зону полимеризации. Текучий барьер должен иметь подходящий состав, отличный от состава реакционной газовой смеси в первой зоне полимеризации. Количество добавляемого текучего барьера предпочтительно регулируют так, что восходящий поток газа, противоточный к потоку полимерных частиц, генерируется в верхней части второй зоны полимеризации, действуя как барьер для газовой смеси, проникающей с полимерными частицами, приходящими из зоны разделения газ/твердое тело. Текучий барьер предпочтительно приходит из потока газа циркуляции и более предпочтительно получается посредством частичной конденсации данного потока. В результате, текучий барьер может содержать, кроме полимеризуемых мономеров, также инертные соединения, используемые как разбавитель полимеризации, такие как азот или алканы, имеющие от 1 до 10 атомов углерода, водород или другие компоненты реакционной газовой смеси.[0038] Preferably, the device of the present invention includes a line for supplying gas and/or liquid to the top of the second polymerization zone. Preferably, this gas and/or liquid is a fluid barrier that is supplied in the form of a gas and/or liquid mixture. The supply of a fluid barrier makes it possible to set different polymerization conditions in the first and second polymerization zones by partially or completely preventing the reaction gas mixture from the first polymerization zone from entering the second polymerization zone. The fluid barrier should have a suitable composition different from the composition of the reaction gas mixture in the first polymerization zone. The amount of fluid barrier added is preferably controlled such that an upward gas flow countercurrent to the flow of polymer particles is generated at the top of the second polymerization zone, acting as a barrier to the gas mixture permeating with the polymer particles coming from the gas/solid separation zone. The fluid barrier preferably comes from the circulating gas stream and is more preferably obtained by partially condensing this stream. As a result, the fluid barrier may contain, in addition to polymerizable monomers, also inert compounds used as a polymerization diluent, such as nitrogen or alkanes having from 1 to 10 carbon atoms, hydrogen, or other components of the reaction gas mixture.
[0039] В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения поверхность слоя уплотненных полимерных частиц находится в верхней части второй зоны полимеризации. Предпочтительно, газ и/или жидкость, действующие в качестве текучего барьера для частичного или полного предотвращения реакционной газовой смеси из первой зоны полимеризации от попадания во вторую зону полимеризации, подают в слой уплотненных полимерных частиц в положении, близком к поверхности слоя уплотненных полимерных частиц.[0039] In preferred embodiments of the present invention, the surface of the layer of densified polymer particles is at the top of the second polymerization zone. Preferably, a gas and/or liquid, acting as a fluid barrier to partially or completely prevent the reaction gas mixture from the first polymerization zone from entering the second polymerization zone, is fed into the compacted polymer particle bed at a position close to the surface of the compacted polymer particle layer.
[0040] В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения данное устройство дополнительно содержит дополнительные линии подачи для подачи газа и/или жидкости во вторую зону полимеризации. Эти дополнительные линии подачи могут быть использованы для замены прореагировавших мономеров и для регулирования потока газа во второй зоне полимеризации. Питающие потоки предпочтительно содержат основной мономер полимеризации и могут также содержать один или более сомономеров, инертные компоненты, такие как пропан, или водород. В зависимости от количества газа и/или жидкости, добавляемых во вторую зону полимеризации, и условий давления во второй зоне полимеризации газовая среда, окружающая полимерные частицы, может быть приспособлена двигаться вниз вместе с полимерными частицами или вверх, противоточно полимерным частицам. Когда используют потоки питающей жидкости во вторую зону полимеризации, эти жидкие потоки предпочтительно испаряются во второй зоне полимеризации, участвуя в составе реакционной газовой смеси во второй зоне полимеризации. При работе второй зоны полимеризации с несколькими дополнительными питающими потоками точки подачи для ввода газа и/или жидкости во вторую зону полимеризации предпочтительно равномерно распределены по высоте второй зоны полимеризации. Также можно подавать через разные линии подачи газовые и/или жидкие смеси разного состава и, таким образом, устанавливать разные части подзон второй зоны полимеризации, имеющие разные составы реакционного газа, приводящие к получению полимера разного состава.[0040] In preferred embodiments of the present invention, this apparatus further comprises additional supply lines for supplying gas and/or liquid to the second polymerization zone. These additional feed lines can be used to replace the reacted monomers and to control the gas flow in the second polymerization zone. The feed streams preferably contain the main polymerization monomer and may also contain one or more comonomers, inert components such as propane, or hydrogen. Depending on the amount of gas and/or liquid added to the second polymerization zone and the pressure conditions in the second polymerization zone, the gaseous environment surrounding the polymer particles may be adapted to move downward with the polymer particles or upward, countercurrent to the polymer particles. When feed fluid flows to the second polymerization zone are used, these liquid streams preferably evaporate in the second polymerization zone to participate in the reaction gas mixture in the second polymerization zone. When operating the second polymerization zone with multiple additional feed streams, the feed points for introducing gas and/or liquid into the second polymerization zone are preferably evenly distributed along the height of the second polymerization zone. It is also possible to feed gas and/or liquid mixtures of different composition through different supply lines and thus establish different portions of the subzones of the second polymerization zone having different reaction gas compositions resulting in different polymer compositions.
[0041] Устройство настоящего изобретения отличается тем, что отношение диаметра зоны разделения газ/твердое тело D04 к диаметру верхней части второй зоны полимеризации D05, т.е. отношение D04 к D05, составляет от 1,0 до 1,5, предпочтительно от 1,05 до 1,4 и более предпочтительно от 1,08 до 1,3. Сохранение отношения диаметра зоны разделения газ/твердое тело к диаметру верхней части второй зоны полимеризации в таком интервале позволяет иметь эффективное разделение газ/твердое тело в зоне разделения, т.е. иметь очень ограниченный перенос полимерных частиц в газе, покидающем зону разделения, также гарантируя хорошее отделение реакционной газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации, от реакционной газовой смеси, присутствующей во второй зоне полимеризации.[0041] The device of the present invention is characterized in that the ratio of the diameter of the gas/solid separation zone D04 to the diameter of the upper part of the second polymerization zone D05, i. the ratio of D04 to D05 is 1.0 to 1.5, preferably 1.05 to 1.4, and more preferably 1.08 to 1.3. Keeping the ratio of the diameter of the gas/solid separation zone to the diameter of the upper part of the second polymerization zone in such a range allows efficient gas/solid separation in the separation zone, i. e. have very limited transport of polymer particles in the gas leaving the separation zone, while also ensuring good separation of the reaction gas mixture present in the first polymerization zone from the reaction gas mixture present in the second polymerization zone.
[0042] В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения зона разделения газ/твердое тело имеет высоту Н04, и отношение высоты зоны разделения газ/твердое тело Н04 к диаметру зоны разделения газ/твердое тело D04, т.е. отношение Н04 к D04, составляет от 2,5 до 4,5, предпочтительно от 2,8 до 4,2 и более предпочтительно от 2,9 до 4. Сохранение отношения высоты зоны разделения газ/твердое тело к диаметру зоны разделения газ/твердое тело в таком интервале позволяет эффективное разделение смеси газ/твердое тело в зоне разделения из первой зоны полимеризации. Кроме того, унос полимера с газом, покидающим зону разделения, может избегаться или чувствительно уменьшаться даже в случаях, когда уровень частиц полимера во второй зоне полимеризации особенно высок.[0042] In a preferred embodiment of the present invention, the gas/solid separation zone has a height of H04, and the ratio of the height of the gas/solid separation zone is H04 to the diameter of the gas/solid separation zone D04, i.e. the ratio of H04 to D04 is 2.5 to 4.5, preferably 2.8 to 4.2, and more preferably 2.9 to 4. Maintaining the ratio of the height of the gas/solid separation zone to the diameter of the gas/solid separation zone a body in such a range allows efficient separation of the gas/solid mixture in the separation zone from the first polymerization zone. In addition, entrainment of polymer with the gas leaving the separation zone can be avoided or significantly reduced even in cases where the level of polymer particles in the second polymerization zone is particularly high.
[0043] Устройство настоящего изобретения дополнительно отличается тем, что отношение диаметра верхней части второй зоны полимеризации D05 к диаметру нижней части второй зоны полимеризации D06, т.е. отношение D05 к D06, составляет от 1,2 до 2, предпочтительно от 1,3 до 1,8 и более предпочтительно от 1,4 до 1,7. Построение второй зоны полимеризации таким образом облегчает разделение реакционной газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации, и газовой смеси, присутствующей во второй зоне полимеризации. Конструкция второй зоны полимеризации с верхней частью большего диаметра, чем диаметр нижней части, приводит к меньшей скорости полимерных частиц в верхней части второй зоны полимеризации, где вводят барьерный газ и/или жидкость, чем в нижней части второй зоны полимеризации, избегая псевдоожижения, которое будет мешать эффективности барьера.[0043] The device of the present invention is further characterized in that the ratio of the diameter of the upper part of the second polymerization zone D05 to the diameter of the lower part of the second polymerization zone D06, i. e. the ratio of D05 to D06 is 1.2 to 2, preferably 1.3 to 1.8, and more preferably 1.4 to 1.7. The construction of the second polymerization zone in this way facilitates the separation of the reaction gas mixture present in the first polymerization zone and the gas mixture present in the second polymerization zone. The design of the second polymerization zone with the upper part of a larger diameter than the diameter of the lower part results in a lower velocity of polymer particles in the upper part of the second polymerization zone where the barrier gas and/or liquid is introduced than in the lower part of the second polymerization zone, avoiding fluidization, which will interfere with barrier effectiveness.
[0044] Также было обнаружено, что опасность переполнения верхней части второй зоны полимеризации, которое будет отрицательно влиять на эффективность разделения зоны разделения газ/твердое тело, можно минимизировать не только посредством обеспечения достаточной высоты верхней части второй зоны полимеризации, но также посредством обеспечения достаточно большого диаметра D05 верхней части второй зоны полимеризации. В предпочтительных вариантах осуществления верхняя часть второй зоны полимеризации имеет высоту Н05, и отношение высоты верхней части второй зоны полимеризации Н05 и диаметра верхней части второй зоны полимеризации D05, т.е. отношение Н05 к D05, составляет от 2 до 4, предпочтительно от 2 до 3,8, более предпочтительно от 2 до 3,6.[0044] It has also been found that the risk of overflowing the top of the second polymerization zone, which will adversely affect the separation efficiency of the gas/solid separation zone, can be minimized not only by providing a sufficient height of the top of the second polymerization zone, but also by providing a sufficiently large diameter D05 of the upper part of the second polymerization zone. In preferred embodiments, the top of the second polymerization zone has a height of H05, and the ratio of the height of the top of the second polymerization zone is H05 to the diameter of the top of the second polymerization zone D05, i. e. the ratio of H05 to D05 is 2 to 4, preferably 2 to 3.8, more preferably 2 to 3.6.
[0045] В предпочтительных вариантах осуществления зона разделения газ/твердое тело и верхняя часть второй зоны полимеризации соединяются с помощью первой соединительной части, где диаметр первой соединительной части уменьшается от диаметра зоны разделения газ/твердое тело D04 до диаметра верхней части второй зоны полимеризации D05. Верхняя часть второй зоны полимеризации и нижняя часть второй зоны полимеризации предпочтительно соединяются с помощью второй соединительной части, где диаметр второй соединительной части уменьшается от диаметра верхней части второй зоны полимеризации D05 до диаметра нижней части второй зоны полимеризации D06. В предпочтительных вариантах осуществления первой и/или второй соединительной части диаметр первой и/или второй соединительной части уменьшается непрерывно. Тогда первая соединительная часть и вторая соединительная часть имеют форму усеченного конуса. Однако также возможно, что первая и/или вторая соединительная часть имеет форму сферического усеченного конуса или диаметр уменьшается иным образом. Предпочтительно, первая соединительная часть имеет форму усеченного конуса. Тогда поверхность первой соединительной части и вертикаль образуют угол А07а, который предпочтительно составляет от 5° до 25°, более предпочтительно от 8° до 20° и особенно от 10° до 15°. Вторая соединительная часть также предпочтительно имеет форму усеченного конуса. Тогда поверхность второй соединительной части и вертикаль образуют угол А07b, который предпочтительно составляет от 5° до 25°, более предпочтительно от 8° до 20° и особенно от 10° до 15°. Было обнаружено, что плавное нисходящее течение полимера по второй зоне полимеризации может обеспечиваться, когда углы А07а и А07b сохраняются в установленных пределах, и застой порошка полимера, обычно приводящий к образованию глыб, может значительно снижаться.[0045] In preferred embodiments, the gas/solid separation zone and the top of the second polymerization zone are connected by a first fitting, where the diameter of the first fitting decreases from the diameter of the gas/solid separation zone D04 to the diameter of the top of the second polymerization zone D05. The upper part of the second polymerization zone and the lower part of the second polymerization zone are preferably connected by a second connecting part, where the diameter of the second connecting part decreases from the diameter of the upper part of the second polymerization zone D05 to the diameter of the lower part of the second polymerization zone D06. In preferred embodiments of the first and/or second connecting part, the diameter of the first and/or second connecting part decreases continuously. Then the first connecting part and the second connecting part have the shape of a truncated cone. However, it is also possible that the first and/or the second connecting part has the shape of a spherical truncated cone or otherwise reduces the diameter. Preferably, the first connecting part is in the form of a truncated cone. The surface of the first connecting part and the vertical then form an angle A07a, which is preferably 5° to 25°, more preferably 8° to 20° and especially 10° to 15°. The second connecting part is also preferably in the form of a truncated cone. The surface of the second connecting part and the vertical then form an angle A07b, which is preferably 5° to 25°, more preferably 8° to 20° and especially 10° to 15°. It has been found that a smooth downward flow of polymer through the second polymerization zone can be achieved when the angles A07a and A07b are kept within the prescribed limits, and stagnation of the polymer powder, usually resulting in clumps, can be significantly reduced.
[0046] Устройство настоящего изобретения дополнительно содержит трубчатую линию циркуляции газа, приспособленную и расположенную для присоединения зоны разделения газ/твердое тело к первой зоне полимеризации, и трубчатую переходную часть, расположенную между линией циркуляции газа и цилиндрической частью первой зоны полимеризации. Линия циркуляции газа имеет диаметр D08, а переходная часть имеет диаметр D02.[0046] The device of the present invention further comprises a tubular gas circulation line adapted and positioned to connect the gas/solid separation zone to the first polymerization zone, and a tubular transition part located between the gas circulation line and the cylindrical part of the first polymerization zone. The gas circulation line has a diameter of D08 and the transition part has a diameter of D02.
[0047] В предпочтительных вариантах осуществления линия циркуляции газа и переходная часть соединяются четвертой соединительной частью, где диаметр четвертой соединительной части увеличивается от диаметра линии циркуляции газа D08 до диаметра переходной части D02. В предпочтительных вариантах осуществления четвертой соединительной части диаметр увеличивается непрерывно, и четвертая соединительная часть имеет форму усеченного конуса. Однако также возможно, что диаметр увеличивается иным образом.[0047] In preferred embodiments, the gas circulation line and the transition part are connected by a fourth connecting part, where the diameter of the fourth connecting part increases from the diameter of the gas circulation line D08 to the diameter of the transition part D02. In preferred embodiments of the fourth connecting part, the diameter increases continuously and the fourth connecting part has the shape of a truncated cone. However, it is also possible that the diameter is increased in another way.
[0048] Линия циркуляции газа оборудована компрессором, приспособленным и расположенным для циркуляции газа в линии циркуляции газа, и теплообменником, приспособленным и расположенным для удаления тепла из газа, текущего в линии циркуляции газа. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения компрессор является центробежным компрессором, содержащим регулируемые направляющие лопатки, а линия циркуляции газа дополнительно оборудована поворотной заслонкой. Предпочтительно, регулируемые направляющие лопатки расположены выше по потоку от центробежного компрессора, а поворотная заслонка расположена ниже по потоку от центробежного компрессора. Циркуляция газа в линии циркуляции газа с помощью центробежного компрессора, содержащего регулируемые направляющие лопатки, и дополнительное оборудование линии циркуляции газа поворотной заслонкой позволяют простым образом управлять скоростью потока газа, сохраняя постоянной разницу давления вдоль компрессора, или менять разницу давления вдоль компрессора, сохраняя постоянную скорость потока газа.[0048] The gas circulation line is equipped with a compressor adapted and located for circulating gas in the gas circulation line, and a heat exchanger adapted and located for removing heat from the gas flowing in the gas circulation line. In preferred embodiments of the present invention, the compressor is a centrifugal compressor comprising adjustable guide vanes and the gas circulation line is additionally equipped with a butterfly valve. Preferably, the adjustable guide vanes are located upstream of the centrifugal compressor and the butterfly valve is located downstream of the centrifugal compressor. The circulation of gas in the gas circulation line by means of a centrifugal compressor containing adjustable guide vanes and the optional equipment of the gas circulation line with a butterfly valve allow the gas flow rate to be easily controlled while maintaining a constant pressure difference along the compressor, or to change the pressure difference along the compressor while maintaining a constant flow rate gas.
[0049] Переходная часть отличается тем, что является изгибом или трубчатым элементом, содержащим одну или более изогнутых частей и одну или более линейных частей, и отношение диаметра линии циркуляции газа D08 к диаметру переходной части D02, т.е. отношение D08 к D02, составляет от 1,0 до 2,2, предпочтительно от 1,2 до 2,0 и более предпочтительно от 1,3 до 1,9.[0049] The transition part is characterized in that it is a bend or a tubular element comprising one or more curved parts and one or more linear parts, and the ratio of the diameter of the gas circulation line D08 to the diameter of the transition part D02, i. e. the ratio of D08 to D02 is 1.0 to 2.2, preferably 1.2 to 2.0, and more preferably 1.3 to 1.9.
[0050] В предпочтительных вариантах осуществления переходная часть и цилиндрическая часть первой зоны полимеризации соединяются с помощью пятой соединительной части, где диаметр пятой соединительной части увеличивается от диаметра переходной части D02 до диаметра цилиндрической части первой зоны полимеризации D01. В предпочтительных вариантах осуществления пятой соединительной части диаметр непрерывно увеличивается, и пятая соединительная часть имеет форму усеченного конуса.[0050] In preferred embodiments, the transition part and the cylindrical part of the first polymerization zone are connected by a fifth connecting part, where the diameter of the fifth connecting part increases from the diameter of the transition part D02 to the diameter of the cylindrical part of the first polymerization zone D01. In preferred embodiments, the implementation of the fifth connecting part, the diameter is continuously increased, and the fifth connecting part has the shape of a truncated cone.
[0051] Данная форма переходной части, содержащейся в устройстве настоящего изобретения, способствует прекрасной оперативности полимеризации в данном устройстве посредством обеспечения условий быстрого псевдоожижения и переноса в первой зоне полимеризации с низким перепадом давления в линии циркуляции газа и в пересечении между линией циркуляции газа и первой зоной полимеризации, придавая эффективный подъем полимерных частиц, приходящих из второго соединительного элемента, с помощью потока газа циркуляции с немедленным переносом полимерных частиц в первую зону полимеризации, и посредством обеспечения минимального трения полимера между соседними полимерными частицами и между полимерными частицами и стенкой переходной части, и, одновременно, минимизирует требуемое пространство ниже зон полимеризации и дает улучшенную планировку системы циркуляции.[0051] This shape of the transition part contained in the device of the present invention contributes to excellent polymerization operability in this device by providing fast fluidization and transfer conditions in the first polymerization zone with low pressure drop in the gas circulation line and at the intersection between the gas circulation line and the first zone polymerization by imparting an effective lift of the polymer particles coming from the second connecting element by means of a circulation gas flow with immediate transfer of the polymer particles to the first polymerization zone, and by providing a minimum friction of the polymer between adjacent polymer particles and between the polymer particles and the wall of the transition part, and, at the same time, it minimizes the required space below the polymerization zones and gives an improved layout of the circulation system.
[0052] Устройство настоящего изобретения дополнительно содержит трубчатый первый соединительный элемент, имеющий диаметр D03, приспособленный и расположенный для присоединения цилиндрической части первой зоны полимеризации к зоне разделения газ/твердое тело, и трубчатый второй соединительный элемент, имеющий диаметр D09, приспособленный и расположенный для присоединения нижней части второй зоны полимеризации к переходной части.[0052] The device of the present invention further comprises a tubular first connector having a diameter D03 adapted and positioned to connect the cylindrical portion of the first polymerization zone to the gas/solid separation zone, and a tubular second connector having a diameter D09 adapted and positioned to connect lower part of the second polymerization zone to the transition part.
[0053] Комбинация первой зоны полимеризации, в которой растущие частицы полимера текут вверх, второй зоны полимеризации, в которой растущие частицы полимера текут вниз, зоны разделения газ/твердое тело, расположенной вверху второй зоны полимеризации, и двух соединительных элементов, присоединяющих вершину первой зоны полимеризации к зоне разделения газ/твердое тело и присоединяющих дно второй зоны полимеризации к элементу, который присоединяется ко дну первой зоны полимеризации, позволяет установить циркуляцию полимерных частиц между двумя зонами полимеризации, и полимерные частицы попеременно проходят множество раз через эти зоны.[0053] Combination of a first polymerization zone in which growing polymer particles flow upwards, a second polymerization zone in which growing polymer particles flow downwards, a gas/solid separation zone located at the top of the second polymerization zone, and two connectors connecting the top of the first zone polymerization to the gas/solid separation zone and attaching the bottom of the second polymerization zone to the element that is attached to the bottom of the first polymerization zone allows the circulation of polymer particles between the two polymerization zones, and the polymer particles alternately pass through these zones multiple times.
[0054] Первый соединительный элемент отличается тем, что представляет собой изгиб, имеющий радиус R03, или трубчатый элемент, содержащий одну или более изогнутых частей, имеющих один или более радиусов R03, и одну или более линейных частей, и отношение радиуса R03 данного изгиба или одного или более радиусов R03 одной или более изогнутых частей и диаметра первого соединительного элемента D03, т.е. отношение R03 к D03, составляет от 1 до 6, предпочтительно от 1 до 5 и более предпочтительно от 1 до 4. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения радиус R03 изгиба или один или более радиусов R03 одной или более изогнутых частей могут меняться, т.е. разные части изгиба или разные изогнутые части могут иметь разные радиусы при условии, что все радиусы R03 удовлетворяют условиям того, что находятся в заданном отношении радиусов изгиба или одной или более изогнутых частей и диаметра первого соединительного элемента.[0054] The first connecting element is characterized in that it is a bend having a radius R03, or a tubular element containing one or more curved parts having one or more radii R03 and one or more linear parts, and the ratio of the radius R03 of this bend or one or more radii R03 of one or more curved parts and the diameter of the first connecting element D03, i. e. the ratio of R03 to D03 is from 1 to 6, preferably from 1 to 5, and more preferably from 1 to 4. In some embodiments of the present invention, the radius R03 of the bend, or one or more radii R03 of one or more of the curved portions, may vary, i.e. . different parts of the bend or different parts of the bend may have different radii, provided that all radii R03 satisfy the conditions that they are in a given ratio of the radii of the bend or one or more of the curved parts and the diameter of the first connecting element.
[0055] Первый соединительный элемент дополнительно отличается тем, что отношение диаметра первого соединительного элемента D03 к диаметру цилиндрической части первой зоны полимеризации D01, т.е. отношение D03 к D01, составляет от 0,3 к 0,85, предпочтительно от 0,35 до 0,7 и более предпочтительно от 0,4 до 0,65.[0055] The first connecting element is further characterized in that the ratio of the diameter of the first connecting element D03 to the diameter of the cylindrical part of the first polymerization zone D01, i. e. the ratio of D03 to D01 is 0.3 to 0.85, preferably 0.35 to 0.7, and more preferably 0.4 to 0.65.
[0056] В предпочтительных вариантах осуществления цилиндрическая часть первой зоны полимеризации и первый соединительный элемент соединяются шестой соединительной частью, где диаметр шестой соединительной части уменьшается от диаметра цилиндрической части первой зоны полимеризации D01 до диаметра первого соединительного элемента D03. В предпочтительных вариантах осуществления шестой соединительной части данный диаметр уменьшается непрерывно, и шестая соединительная часть имеет форму усеченного конуса. В других предпочтительных вариантах осуществления шестая соединительная часть имеет форму сферического усеченного конуса. Однако также возможно, что диаметр увеличивается иным образом.[0056] In preferred embodiments, the cylindrical portion of the first polymerization zone and the first connector are connected by a sixth connector, where the diameter of the sixth connector decreases from the diameter of the cylindrical portion of the first polymerization zone D01 to the diameter of the first connector D03. In preferred embodiments of the sixth connecting part, this diameter decreases continuously and the sixth connecting part has the shape of a truncated cone. In other preferred embodiments, the implementation of the sixth connecting part has the shape of a spherical truncated cone. However, it is also possible that the diameter is increased in another way.
[0057] Первый соединительный элемент дополнительно отличается тем, что первый соединительный элемент содержит соединительный участок, так что первый соединительный элемент и зона разделения газ/твердое тело соединяются с помощью данного соединительного участка, и что присоединение соединительного участка к зоне разделения газ/твердое тело является тангенциальным и имеет наклон, так что центральная ось соединительного участка и горизонталь образуют угол А16, который находится в интервале от 0° до 40°, предпочтительно от 0° до 30° и более предпочтительно от 0° до 20°.[0057] The first connecting element is further characterized in that the first connecting element comprises a connecting section, so that the first connecting element and the gas/solid separation zone are connected by this connecting section, and that the connection of the connecting section to the gas/solid separation zone is tangential and has a slope so that the central axis of the connecting section and the horizontal form an angle A16, which is in the range from 0° to 40°, preferably from 0° to 30° and more preferably from 0° to 20°.
[0058] Предпочтительно, форма соединительного участка адаптирована к форме зоны разделения газ/твердое тело, например, имеет диаметр, который уменьшается вдоль соединительного участка. Также возможно, что соединительный участок образует изгиб с постоянным диаметром или с уменьшающимся диаметром.[0058] Preferably, the shape of the connecting section is adapted to the shape of the gas/solid separation zone, for example, has a diameter that decreases along the connecting section. It is also possible that the connecting section forms a bend with a constant diameter or with a decreasing diameter.
[0059] Форма первого соединительного элемента, содержащегося в устройстве настоящего изобретения, способствует прекрасной оперативности полимеризации в данном устройстве посредством обеспечения подходящей скорости переноса для переноса полимерных частиц из первой зоны полимеризации в зону газ/твердое тело, минимального трения полимера между соседними полимерными частицами и между полимерными частицами и стенкой первого соединительного элемента, и, одновременно, улучшенной эффективности разделения в зоне разделения газ/твердое тело.[0059] The shape of the first coupling element contained in the device of the present invention contributes to the excellent polymerization operability in this device by providing a suitable transfer rate for transferring polymer particles from the first polymerization zone to the gas/solid zone, minimal polymer friction between adjacent polymer particles and between polymer particles and the wall of the first connecting element, and, at the same time, improved separation efficiency in the gas/solid separation zone.
[0060] Второй соединительный элемент отличается тем, что представляет собой изгиб или трубчатый элемент, содержащий одну или более изогнутых частей и одну или более линейных частей.[0060] The second connecting element is characterized in that it is a bend or tubular element containing one or more curved parts and one or more linear parts.
[0061] В предпочтительных вариантах осуществления нижняя часть второй зоны полимеризации и второй соединительный элемент соединяются с помощью третьей соединительной части, где диаметр третьей соединительной части уменьшается от диаметра нижней части второй зоны полимеризации D06 до диаметра второго соединительного элемента D09. В предпочтительных вариантах осуществления третьей соединительной части диаметр уменьшается непрерывно, и третья соединительная часть имеет форму усеченного конуса. Тогда поверхность третьей соединительной части и вертикаль образуют угол А07с, который предпочтительно составляет от 5° до 25°, более предпочтительно от 8° до 20° и особенно от 10° до 15°.[0061] In preferred embodiments, the lower part of the second polymerization zone and the second connecting element are connected by a third connecting part, where the diameter of the third connecting part decreases from the diameter of the lower part of the second polymerization zone D06 to the diameter of the second connecting element D09. In preferred embodiments, the implementation of the third connecting part, the diameter decreases continuously, and the third connecting part has the shape of a truncated cone. The surface of the third connection part and the vertical then form an angle A07c, which is preferably 5° to 25°, more preferably 8° to 20° and especially 10° to 15°.
[0062] В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения центральная ось второго соединительного элемента в месте, где второй соединительный элемент присоединяется к переходной части, и горизонталь образуют угол А02, и угол А02 находится в интервале от 0° до 40°, предпочтительно от 5° до 30° и более предпочтительно от 10° до 25°.[0062] In the preferred embodiments of the present invention, the central axis of the second connecting element at the place where the second connecting element joins the transition part, and the horizontal form an angle A02, and the angle A02 is in the range from 0° to 40°, preferably from 5° to 30° and more preferably from 10° to 25°.
[0063] В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения дно второй зоны полимеризации оборудовано дроссельным клапаном для регулирования потока растущих полимерных частиц, покидающих вторую зону полимеризации. Дроссельный клапан предпочтительно является механическим клапаном, таким как простая или двойная поворотная заслонка или шаровой клапан. Предпочтительно, поток газа, который может обозначаться как "дозирующий газ", подается в нижнюю часть второй зоны полимеризации в одном или более положениях выше дроссельного клапана, предпочтительно немного выше дроссельного клапана, чтобы облегчать течение растущих полимерных частиц через дроссельный клапан. Дозирующий газ предпочтительно отдирают из линии циркуляции газа ниже по потоку от компрессора. Изменяя отверстие дроссельного клапана и/или изменяя скорость потока дозирующего газа, можно регулировать скорость полимерных частиц внутри второй зоны полимеризации. Дроссельный клапан предпочтительно находится в днище нижней части второй зоны полимеризации.[0063] In preferred embodiments of the present invention, the bottom of the second polymerization zone is equipped with a throttle valve to control the flow of growing polymer particles leaving the second polymerization zone. The throttle valve is preferably a mechanical valve such as a single or double butterfly valve or a ball valve. Preferably, a gas stream, which may be referred to as "dosing gas", is introduced into the bottom of the second polymerization zone at one or more positions above the throttling valve, preferably slightly above the throttling valve, to facilitate flow of the growing polymer particles through the throttling valve. The metering gas is preferably stripped from the gas circulation line downstream of the compressor. By changing the orifice of the throttle valve and/or by changing the flow rate of the metering gas, it is possible to control the speed of the polymer particles within the second polymerization zone. The throttle valve is preferably located at the bottom of the lower part of the second polymerization zone.
[0064] В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения данное устройство дополнительно содержит линию для подачи несущего газа в верхнюю часть второго соединительного элемента. Такой поток несущего газа предпочтительно вводят во второй соединительный элемент в положении, близком к верхнему концу второго соединительного элемента, для поддержания переноса полимерных частиц из днища второй зоны полимеризации к днищу первой зоны полимеризации. Несущий газ предпочтительно отбирают из линии циркуляции газа ниже по потоку от компрессора. Предпочтительно, второй соединительный элемент оборудуют решеткой распределения газа от верхнего конца второго соединительного элемента под углом А09, по меньшей мере, 50° вдоль изгиба второго соединительного элемента.[0064] In preferred embodiments of the present invention, this device further comprises a line for supplying carrier gas to the top of the second connecting element. Such a carrier gas stream is preferably introduced into the second connector at a position close to the upper end of the second connector to support the transfer of polymer particles from the bottom of the second polymerization zone to the bottom of the first polymerization zone. The carrier gas is preferably taken from the gas circulation line downstream of the compressor. Preferably, the second connection element is equipped with a gas distribution grille from the upper end of the second connection element at an angle A09 of at least 50° along the bend of the second connection element.
[0065] Данная форма второго соединительного элемента, содержащегося в устройстве настоящего изобретения, способствует прекрасной оперативности полимеризации в устройствах посредством надежного переноса полимерных частиц из второй зоны полимеризации в переходную часть без образования отложений полимера на стенках второго соединительного элемента или образования горячих точек и плавления полимера во втором соединительном элементе, и посредством минимизации трения полимера между соседними полимерными частицами и между полимерными частицами и стенкой второго соединительного элемента.[0065] This shape of the second connector contained in the device of the present invention contributes to excellent polymerization operability in devices by reliably transferring polymer particles from the second polymerization zone to the transition portion without depositing polymer on the walls of the second connector or generating hot spots and melting the polymer in the second connector, and by minimizing friction of the polymer between adjacent polymer particles and between the polymer particles and the wall of the second connector.
[0066] В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения диаметры цилиндрической части первой зоны полимеризации, верхней и нижней частей второй зоны полимеризации, зоны разделения газ/твердое тело, первого и второго соединительных элементов, линии циркуляции газа и переходной части являются постоянными по всей длине компонента. Под постоянным диаметром в настоящем изобретении понимают то, что соответствующий диаметр отклоняется от любой заданной величины на менее чем 5%, предпочтительно меньше чем 2%, более предпочтительно меньше чем 0,5% и особенно меньше чем 0,1%.[0066] In preferred embodiments of the present invention, the diameters of the cylindrical portion of the first polymerization zone, the upper and lower portions of the second polymerization zone, the gas/solid separation zone, the first and second connectors, the gas circulation line, and the transition portion are constant throughout the length of the component. By constant diameter in the present invention is meant that the corresponding diameter deviates from any given value by less than 5%, preferably less than 2%, more preferably less than 0.5% and especially less than 0.1%.
[0067] В направлении настоящего изобретения становится очевидно, что первая зона полимеризации, т.е. область устройства, в которой растущие частицы полимера текут вверх в условиях быстрого псевдоожижения и переноса, обычно содержит не только цилиндрическую часть, но также пятую и шествую соединительные части и участки переходной части и первого соединительного элемента. Вторая зона полимеризации обычно содержит, кроме верхней и нижней цилиндрических частей, третью соединительную часть.[0067] In the direction of the present invention, it becomes apparent that the first polymerization zone, i. the area of the device in which the growing polymer particles flow upwards under conditions of rapid fluidization and transfer typically includes not only the cylindrical part, but also the fifth and last connecting parts and sections of the transition part and the first connecting element. The second polymerization zone usually contains, in addition to the upper and lower cylindrical parts, the third connecting part.
[0069] Фигура 1 схематично показывает устройство согласно настоящему изобретению.[0069] Figure 1 schematically shows a device according to the present invention.
[0070] Устройство, показанное на фигуре 1, представляет собой устройство для полимеризации олефинов в газовой фазе и содержит первую зону полимеризации и вторую зону полимеризации, через которые повторяющимся образом проходят частицы полиолефина. В первой зоне полимеризации частицы полиолефина текут вверх в условиях быстрого псевдоожижения. Во второй зоне полимеризации частицы полиолефина текут вниз под действием гравитации. Первая зона полимеризации содержит цилиндрическую часть (1), а вторая зона полимеризации содержит цилиндрическую верхнюю часть (5) и цилиндрическую нижнюю часть (6). Цилиндрическая часть (1) первой зоны полимеризации, и верхняя часть (5) и нижняя часть (6) второй зоны полимеризации надлежащим образом соединяются с помощью первого соединительного элемента (3) и второго соединительного элемента (9).[0070] The apparatus shown in Figure 1 is a gas phase olefin polymerization apparatus and comprises a first polymerization zone and a second polymerization zone through which the polyolefin particles are repeatedly passed. In the first polymerization zone, the polyolefin particles flow upward under rapid fluidization conditions. In the second polymerization zone, the polyolefin particles flow downwards under the influence of gravity. The first polymerization zone contains a cylindrical part (1), and the second polymerization zone contains a cylindrical upper part (5) and a cylindrical lower part (6). The cylindrical part (1) of the first polymerization zone, and the upper part (5) and the lower part (6) of the second polymerization zone are properly connected by means of the first connecting element (3) and the second connecting element (9).
[0071] После течения через цилиндрическую часть (1) первой зоны полимеризации частицы полиолефина и реакционная газовая смесь переносятся в зону (4) разделения газ/твердое тело через первый соединительный элемент (3), который присоединяется к зоне (4) разделения газ/твердое тело с помощью соединительного участка (16). Из зоны (4) разделения газ/твердое тело частицы полиолефина поступают в верхнюю часть (5) второй зоны полимеризации. Зона (4) разделения газ/твердое тело присоединяется к верхней части (5) второй зоны полимеризации с помощью первой соединительной части (7а), а верхняя часть (5) второй зоны полимеризации присоединяется к нижней части (6) второй зоны полимеризации с помощью второй соединительной части (7b). Нижняя часть (6) второй зоны полимеризации присоединяется ко второму соединительному элементу (9) с помощью третьей соединительной части (7с).[0071] After flowing through the cylindrical part (1) of the first polymerization zone, the polyolefin particles and the reaction gas mixture are transferred to the gas/solid separation zone (4) through the first connecting element (3), which is connected to the gas/solid separation zone (4) body using the connecting section (16). From the gas/solid separation zone (4), the polyolefin particles enter the upper part (5) of the second polymerization zone. The gas/solid separation zone (4) is connected to the upper part (5) of the second polymerization zone with the help of the first connecting part (7a), and the upper part (5) of the second polymerization zone is connected to the lower part (6) of the second polymerization zone with the help of the second connecting part (7b). The lower part (6) of the second polymerization zone is connected to the second connecting element (9) by means of the third connecting part (7c).
[0072] Реакционная газовая смесь, покидающая зону (4) разделения газ/твердое тело, направляется в первую зону полимеризации посредством линии (8) циркуляции газа и переходной части (2). Линия (8) циркуляции газа оборудована центробежным компрессором (15), содержащим регулируемые направляющие лопатки (17) и теплообменник (14). Линия (8) циркуляции газа дополнительно содержит, ниже по потоку от теплообменника (14), поворотную заслонку (18). Между компрессором (15) и теплообменником (14) линия (19) разветвляется для переноса части циркулирующего газа в виде несущего газа по линии (20) во второй соединительный элемент (9) и в виде дозирующего газа по линии (21) в нижнюю часть (6) второй зоны полимеризации. Основное количество циркулирующего газа переносится через теплообменник (14) и поворотную заслонку (18) в переходную часть (2) и затем поступает в первую зону полимеризации, устанавливая в ней условия быстрого псевдоожижения. Линия (8) циркуляции газа и переходная часть (2) соединяются с помощью четвертой соединительной части (7d). Переходная часть (2) присоединяется к цилиндрической части (1) первой зоны полимеризации с помощью пятой соединительной части (7е).[0072] The reaction gas mixture leaving the gas/solid separation zone (4) is directed to the first polymerization zone via the gas circulation line (8) and the transition part (2). The gas circulation line (8) is equipped with a centrifugal compressor (15) containing adjustable guide vanes (17) and a heat exchanger (14). The gas circulation line (8) further comprises, downstream of the heat exchanger (14), a rotary damper (18). Between the compressor (15) and the heat exchanger (14) line (19) branches to transfer part of the circulating gas in the form of carrier gas through line (20) to the second connecting element (9) and in the form of metering gas through line (21) to the lower part ( 6) the second polymerization zone. The main amount of circulating gas is transferred through the heat exchanger (14) and the rotary valve (18) to the transition part (2) and then enters the first polymerization zone, establishing fast fluidization conditions there. The gas circulation line (8) and the transition part (2) are connected by means of the fourth connecting part (7d). The transition part (2) is connected to the cylindrical part (1) of the first polymerization zone by means of the fifth connecting part (7e).
[0073] Для питания устройства свежим катализатором суспензия твердого компонента катализатора подается по линии (10) в цилиндрическую часть (1) первой зоны полимеризации или, если устройство оборудовано резервуаром преполимеризации или находится в ряде реакторов полимеризации ниже по потоку от некоторого реактора полимеризации, растущие частицы полиолефина подают по линии (10) в цилиндрическую часть (1) первой зоны полимеризации.[0073] To feed the device with fresh catalyst, a suspension of the solid component of the catalyst is fed through line (10) into the cylindrical part (1) of the first polymerization zone or, if the device is equipped with a prepolymerization tank or is located in a number of polymerization reactors downstream of some polymerization reactor, growing particles polyolefin is fed through line (10) into the cylindrical part (1) of the first polymerization zone.
[0074] Цилиндрическая часть (1) первой зоны полимеризации присоединяется к первому соединительному элементу (3) с помощью шестой соединительной части (7f).[0074] The cylindrical part (1) of the first polymerization zone is connected to the first connecting element (3) by means of the sixth connecting part (7f).
[0075] Частицы полиолефина, получаемые в устройстве, непрерывно выпускаются из нижней части (6) второй зоны полимеризации по выпускной линии (12). Все или часть пополняемых мономеров, пополняемых сомономеров и, возможно, инертных газов и/или технологических добавок могут вводиться в линию (8) циркуляции газа по линии (11). Газ и/или жидкость может подаваться по линии (13) в верхнюю часть (5) второй зоны полимеризации, чтобы создавать барьер для предотвращения входа реакционной газовой смеси из первой зоны полимеризации во вторую зону полимеризации.[0075] The polyolefin particles produced in the device are continuously discharged from the bottom (6) of the second polymerization zone through the outlet line (12). All or part of the replenishable monomers, replenishable comonomers and possibly inert gases and/or processing aids may be introduced into the gas circulation line (8) via line (11). Gas and/or liquid may be supplied through line (13) to the top (5) of the second polymerization zone to create a barrier to prevent the reaction gas mixture from entering the second polymerization zone from the first polymerization zone.
[0076] Дно третьей соединительной части (7с) оборудовано дроссельным клапаном (22), имеющим регулируемое отверстие для регулировки потока частиц полиолефина из второй зоны полимеризации в переходную часть (2). Для обеспечения надежного переноса полимерных частиц из второй зоны полимеризации в переходную часть (2) второй соединительный элемент (9) оборудован решеткой распределения газа (23).[0076] The bottom of the third connection part (7c) is equipped with a throttle valve (22) having an adjustable orifice to control the flow of polyolefin particles from the second polymerization zone to the transition part (2). To ensure reliable transfer of polymer particles from the second polymerization zone to the transition part (2), the second connecting element (9) is equipped with a gas distribution grate (23).
[0077] Фигура 2 схематично показывает верхнюю часть одного варианта осуществления второй зоны полимеризации согласно настоящему изобретению.[0077] Figure 2 schematically shows the top of one embodiment of the second polymerization zone according to the present invention.
[0078] Фигура 2 изображает первый соединительный элемент (3), который присоединяется с помощью соединительного участка (16) к зоне (4) разделения газ/твердое тело, имеющей диаметр D04 и высоту Н04. Зона (4) разделения газ/твердое тело присоединяется к верхней части (5) второй зоны полимеризации, имеющей диаметр D05 и высоту Н05, с помощью первой соединительной части (7а), имеющей соответствующий угол А07а. Верхняя часть (5) второй зоны полимеризации присоединяется к нижней части (6) второй зоны полимеризации, имеющей диаметр В06, с помощью второй соединительной части (7b), имеющей соответствующий угол А07b. Реакционный газ, отделенный от полимерных частиц в зоне (4) разделения газ/твердое тело, покидает зону (4) разделения газ/твердое тело по линии (8) циркуляции газа. Для предотвращения входа реакционной газовой смеси из первой зоны полимеризации в верхнюю часть (5) второй зоны полимеризации может подаваться газ и/или жидкость по линии (13) в верхнюю часть (5) второй зоны полимеризации.[0078] Figure 2 shows a first connector (3) that is connected via a connector (16) to a gas/solid separation zone (4) having a diameter D04 and a height H04. The gas/solid separation zone (4) is connected to the upper part (5) of the second polymerization zone, having a diameter D05 and a height H05, by means of a first connecting part (7a) having a corresponding angle A07a. The upper part (5) of the second polymerization zone is connected to the lower part (6) of the second polymerization zone, having a diameter B06, by means of a second connecting part (7b) having a corresponding angle A07b. The reaction gas separated from the polymer particles in the gas/solid separation zone (4) leaves the gas/solid separation zone (4) through the gas circulation line (8). To prevent the entry of the reaction gas mixture from the first polymerization zone into the upper part (5) of the second polymerization zone, gas and/or liquid can be supplied through line (13) to the upper part (5) of the second polymerization zone.
[0079] Фигура 3 схематично показывает вид сверху одного варианта осуществления устройства согласно настоящему изобретению.[0079] Figure 3 schematically shows a plan view of one embodiment of a device according to the present invention.
[0080] Фигура 3 изображает первый соединительный элемент (3), имеющий диаметр D03, который одной стороной присоединяется к шестой соединительной части (7f), а другой стороной присоединяется с помощью соединительного участка (16) к зоне (4) разделения газ/твердое тело, имеющей диаметр D04.[0080] Figure 3 depicts a first connecting element (3) having a diameter D03, which is connected on one side to the sixth connecting part (7f), and on the other side is connected via a connecting section (16) to the gas/solid separation zone (4) having diameter D04.
[0081] Фигуры 4 и 5 схематично показывают два предпочтительных варианта осуществления первого соединительного элемента настоящего изобретения.[0081] Figures 4 and 5 schematically show two preferred embodiments of the first connecting element of the present invention.
[0082] Обе фигуры 4 и 5 изображают первый соединительный элемент (3), имеющий диаметр D03, который одной стороной присоединяется с помощью шестой соединительной части (7f) к соединительной части (1) первой зоны полимеризации, имеющей диаметр D01, а второй стороной присоединяется с помощью соединительного участка (16) к зоне (4) разделения газ/твердое тело. Линия (8) циркуляции газа расположена по центру на вершине зоны (4) разделения газ/твердое тело. Центральная ось соединительного участка (16) и горизонталь образуют угол А16.[0082] Both Figures 4 and 5 show a first connector (3) having a diameter D03, which is connected on one side by means of a sixth connector (7f) to the connector (1) of the first polymerization zone, having a diameter D01, and on the other side is connected by means of a connecting section (16) to the gas/solid separation zone (4). The gas circulation line (8) is centrally located at the top of the gas/solid separation zone (4). The central axis of the connecting section (16) and the horizontal form an angle A16.
[0083] Первый соединительный элемент (3), показанный на фигуре 4, представляет собой трубчатый элемент, содержащий изогнутую часть, имеющую радиус R03, и линейную часть.[0083] The first connecting element (3), shown in figure 4, is a tubular element containing a curved part having a radius R03, and a linear part.
[0084] Первый соединительный элемент (3), показанный на фигуре 5, представляет собой изгиб, имеющий в одной части изгиба радиус R03´ и имеющий в другой части изгиба радиус R03".[0084] The first connecting element (3) shown in Figure 5 is a bend having a radius R03' in one part of the bend and having a radius R03' in the other part of the bend.
[0085] Фигуры 6 и 7 схематично показывают два предпочтительных варианта осуществления переходных частей и вторых соединительных элементов настоящего изобретения.[0085] Figures 6 and 7 schematically show two preferred embodiments of the transition portions and second connectors of the present invention.
[0086] Обе фигуры 7 и 8 изображают переходную часть (2), имеющую диаметр D02, которая одной стороной присоединяется с помощью пятой соединительной части (7е) к цилиндрической части (1) первой зоны полимеризации, имеющей диаметр D01, а другой стороной присоединяется с помощью четвертой соединительной части (7d) к линии (8) циркуляции газа. Второй соединительный элемент (9), имеющий диаметр D09, одной стороной присоединяется с помощью третьей соединительной части (7с) к нижней части (6) второй зоны полимеризации, имеющей диаметр D06, а другой стороной присоединяется к переходной части (2). Центральная ось второго соединительного элемента (9) в положении, где второй соединительный элемент (9) присоединяется к переходной части (2), образует с горизонталью угол А02. Второй соединительный элемент (9) оборудован решеткой распределения газа (23), которая проходит от верхнего конца второго соединительного элемента (9) в течение угла А09 вдоль изгиба второго соединительного элемента (9).[0086] Both figures 7 and 8 depict a transition part (2) having a diameter D02, which is connected with one side by means of a fifth connecting part (7e) to the cylindrical part (1) of the first polymerization zone, having a diameter D01, and the other side is connected with using the fourth connecting part (7d) to the gas circulation line (8). The second connecting element (9), having a diameter D09, is connected with one side by means of the third connecting part (7c) to the lower part (6) of the second polymerization zone, having a diameter D06, and the other side is connected to the transition part (2). The central axis of the second connecting element (9) in the position where the second connecting element (9) is connected to the transition part (2) forms an angle A02 with the horizontal. The second connecting element (9) is equipped with a gas distribution grate (23) which extends from the upper end of the second connecting element (9) over an angle A09 along the bend of the second connecting element (9).
[0087] Переходная часть (2), показанная на фигуре 6, представляет собой трубчатый элемент, содержащий изогнутую часть и линейную часть.[0087] The transition part (2) shown in figure 6 is a tubular element containing a curved part and a linear part.
[0088] Переходная часть (2), показанная на фигуре 7, представляет собой трубчатый элемент, содержащий две линейных части и изогнутую часть.[0088] The transition part (2) shown in figure 7 is a tubular element containing two linear parts and a curved part.
[0089] Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает способ получения олефинового полимера, содержащий гомополимеризацию олефина или сополимеризацию олефина и одного или более других олефинов при температурах от 20°С до 200°С и давлениях от 0,5 МПа до 10 МПа в присутствии катализатора полимеризации, где полимеризацию выполняют в описанном выше устройстве.[0089] The present invention further provides a process for producing an olefin polymer comprising homopolymerizing an olefin or copolymerizing an olefin and one or more other olefins at temperatures from 20° C. to 200° C. and pressures from 0.5 MPa to 10 MPa in the presence of a polymerization catalyst, wherein the polymerization is carried out in the apparatus described above.
[0090] Предпочтительно, полимеризация представляет собой гомополимеризацию этилена или сополимеризацию этилена и одного или более других олефинов, выбранных из группы, состоящей из 1-бутена, 1-гексена и 1-октена, или полимеризация представляет собой гомополимеризацию пропилена или сополимеризацию пропилена и одного или более других олефинов, выбранных из группы, состоящей из этилена, 1-бутена и 1-гексена.[0090] Preferably, the polymerization is a homopolymerization of ethylene or a copolymerization of ethylene and one or more other olefins selected from the group consisting of 1-butene, 1-hexene and 1-octene, or the polymerization is a homopolymerization of propylene or a copolymerization of propylene and one or more than other olefins selected from the group consisting of ethylene, 1-butene and 1-hexene.
[0091] Устройство настоящего изобретения может работать при давлениях от 0,5 МПа до 10 МПа, предпочтительно от 1,0 МПа до 8 МПа и особенно от 1,5 МПа до 4 МПа, где эти давления, как и все давления, приведенные в настоящем изобретении, следует понимать как абсолютные давления, т.е. давление, имеющее размерность МПа (абс). Полимеризацию предпочтительно выполняют при температурах от 30°С до 160°С, особенно предпочтительно от 65°С до 125°С.[0091] The device of the present invention can operate at pressures from 0.5 MPa to 10 MPa, preferably from 1.0 MPa to 8 MPa, and especially from 1.5 MPa to 4 MPa, where these pressures, as well as all pressures given in of the present invention should be understood as absolute pressures, i.e. pressure, having the dimension of MPa (abs). The polymerization is preferably carried out at temperatures from 30°C to 160°C, particularly preferably from 65°C to 125°C.
[0092] Полимеризацию в данном устройстве можно также выполнять в режиме конденсации или суперконденсации, в котором часть циркулирующей реакционной газовой смеси охлаждают ниже точки росы и возвращают в первую зону полимеризации раздельно в виде жидкой или газовой фазы, или вместе в виде двухфазной смеси, чтобы дополнительно использовать энтальпию испарения для охлаждения реакционного газа.[0092] The polymerization in this device can also be carried out in a condensation or supercondensation mode, in which part of the circulating reaction gas mixture is cooled below the dew point and returned to the first polymerization zone separately as a liquid or gas phase, or together as a two-phase mixture, to further use the enthalpy of vaporization to cool the reaction gas.
[0093] В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения полимеризацию выполняют в присутствии инертного газа, такого как азот или алкан, имеющий от 1 до 10 атомов углерода, такой как метан, этан, пропан, н-бутан, изобутан, н-пентан, изопентан или н-гексан, или их смесь. Использование азота или пропана в качестве инертного газа, если подходит - в комбинации с другими алканами, является предпочтительным. В особенно предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения полимеризацию выполняют в присутствии С3-С5 алкана в качестве разбавителя полимеризации и наиболее предпочтительно в присутствии пропана, особенно в случае гомополимеризации или сополимеризации этилена. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения реакционная газовая смесь имеет содержание инертных компонентов от 30 до 99 об.%, более предпочтительно от 40 до 95 об.% и особенно от 45 до 85 об.%. В других предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения, особенно если основным мономером является пропилен, добавляют никакие или только небольшие количества инертного разбавителя.[0093] In preferred embodiments of the present invention, the polymerization is carried out in the presence of an inert gas such as nitrogen or an alkane having from 1 to 10 carbon atoms, such as methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, or n-hexane, or a mixture thereof. The use of nitrogen or propane as inert gas, if appropriate in combination with other alkanes, is preferred. In particularly preferred embodiments of the present invention, the polymerization is carried out in the presence of a C 3 -C 5 alkane as polymerization diluent and most preferably in the presence of propane, especially in the case of ethylene homopolymerization or copolymerization. In preferred embodiments of the present invention, the reaction gas mixture has an inert content of 30 to 99% by volume, more preferably 40 to 95% by volume, and especially 45 to 85% by volume. In other preferred embodiments of the present invention, especially if the main monomer is propylene, no or only small amounts of an inert diluent are added.
[0094] Реакционные газовые смеси в данном устройстве дополнительно содержат полимеризуемые олефины, т.е. основной мономер и один или более возможных сомономеров. Реакционная газовая смесь может дополнительно содержать добавочные компоненты, такие как антистатические агенты или регуляторы молекулярной массы, подобные водороду. Компоненты реакционной газовой смеси могут подаваться в зоны полимеризации или в линию циркуляции газа в газовой форме или в виде жидкости, которая затем испаряется в зонах полимеризации или в линии циркуляции газа.[0094] The reaction gas mixtures in this device further contain polymerizable olefins, ie. a basic monomer; and one or more optional comonomers. The reaction gas mixture may further contain additional components such as antistatic agents or molecular weight regulators like hydrogen. The components of the reaction gas mixture can be fed into the polymerization zones or the gas circulation line in gaseous form or as a liquid, which is then vaporized in the polymerization zones or the gas circulation line.
[0095] Полимеризация олефинов может выполняться с использованием всех обычных катализаторов полимеризации олефинов. Это означает, что полимеризация может выполняться с использованием катализаторов Циглера или Циглера-Натта, с использованием катализаторов Phillips на основе оксида хрома или с использованием одноцентровых катализаторов. Для целей настоящего изобретения одноцентровые катализаторы представляют собой катализаторы, основанные на химически однородных координационных соединениях переходных металлов. Кроме того, также можно использовать смеси двух или более из этих катализаторов для полимеризации олефинов. Такие смешанные катализаторы часто называют гибридными катализаторами. Приготовление и применение этих катализаторов для полимеризации олефинов хорошо известно.[0095] The polymerization of olefins can be carried out using all conventional olefin polymerization catalysts. This means that the polymerization can be carried out using Ziegler or Ziegler-Natta catalysts, using Phillips chromium oxide based catalysts, or using single site catalysts. For the purposes of the present invention, single site catalysts are catalysts based on chemically homogeneous transition metal coordination compounds. In addition, mixtures of two or more of these catalysts may also be used for the polymerization of olefins. Such mixed catalysts are often referred to as hybrid catalysts. The preparation and use of these catalysts for the polymerization of olefins is well known.
[0096] Предпочтительные катализаторы имеют тип Циглера или Циглера-Натта, предпочтительно содержащие соединение титана или ванадия, соединение магния и возможно электронодонорное соединение и/или мелкозернистый неорганический оксид в качестве носителя.[0096] Preferred catalysts are of the Ziegler or Ziegler-Natta type, preferably containing a titanium or vanadium compound, a magnesium compound, and optionally an electron donor compound and/or fine grained inorganic oxide as support.
[0097] Катализаторы типа Циглера или Циглера-Натта обычно ведут полимеризацию в присутствии сокатализатора. Предпочтительными сокатализаторами являются металлоорганические соединения металлов 1, 2, 12, 13 или 14 групп периодической таблицы элементов, в особенности металлоорганические соединения металлов 13 группы и особенно алюмоорганические соединения. Предпочтительными сокатализаторами являются, например, металлоорганические алкилы, металлоорганические алкоксиды или металлоорганические галогениды.[0097] Ziegler or Ziegler-Natta type catalysts typically carry out polymerization in the presence of a co-catalyst. Preferred cocatalysts are organometallic compounds of metals of
[0098] Предпочтительные металлоорганические соединения содержат алкилы лития, алкилы магния или цинка, алкилгалогениды магния, алкилы алюминия, алкилы кремния, алкоксиды кремния и алкилгалогениды кремния. Более предпочтительно металлоорганические соединения содержат алкилы алюминия и алкилы магния. Еще более предпочтительно металлоорганические соединения содержат алкилы алюминия, наиболее предпочтительно соединения триалкилалюминия или соединения этого типа, в которых алкильная группа замещена атомом галогена, например, хлором или бромом. Примерами таких алкилов алюминия являются триметилалюминий, триэтилалюминий, триизобутилалюминий, три-н-гексилалюминий или диэтилалюминий хлорид или их смеси.[0098] Preferred organometallic compounds include lithium alkyls, magnesium or zinc alkyls, magnesium alkyl halides, aluminum alkyls, silicon alkyls, silicon alkoxides, and silicon alkyl halides. More preferably, the organometallic compounds contain aluminum alkyls and magnesium alkyls. Even more preferably, the organometallic compounds contain aluminum alkyls, most preferably trialkyl aluminum compounds or compounds of this type in which the alkyl group is replaced by a halogen atom, for example chlorine or bromine. Examples of such aluminum alkyls are trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, tri-n-hexylaluminum or diethylaluminum chloride, or mixtures thereof.
[0099] В других предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения полимеризация представляет собой полимеризацию в устройстве, которое является частью ряда реакторов полимеризации, где также одна или более полимеризаций в других газофазных реакторах данного ряда реакторов полимеризации могут быть полимеризациями согласно настоящему изобретению. Подходящие комбинации таких реакторов полимеризации включают в себя реактор с псевдоожиженным слоем, за которым следует устройство согласно настоящему изобретению, или устройство согласно настоящему изобретению, за которым следует реактор с псевдоожиженным слоем.[0099] In other preferred embodiments of the present invention, the polymerization is a polymerization in a device that is part of a series of polymerization reactors, where also one or more polymerizations in other gas phase reactors of this series of polymerization reactors can be polymerizations according to the present invention. Suitable combinations of such polymerization reactors include a fluidized bed reactor followed by an apparatus according to the present invention, or an apparatus according to the present invention followed by a fluidized bed reactor.
[0101] Список численных обозначений:[0101] List of numerical designations:
1 первая зона полимеризации1 first polymerization zone
2 переходная часть2 transitional part
3 первый соединительный элемент3 first connector
4 зона разделения газ/твердое тело4 gas/solid separation zone
5 верхняя часть второй зоны полимеризации5 upper part of the second polymerization zone
6 нижняя часть второй зоны полимеризации6 lower part of the second polymerization zone
7а первая соединительная часть, соединяющая зону разделения газ/твердое тело и верхнюю часть второй зоны полимеризации7a the first connecting part connecting the gas/solid separation zone and the upper part of the second polymerization zone
7b вторая соединительная часть, соединяющая верхнюю часть и нижнюю часть второй зоны полимеризации7b the second connecting part connecting the upper part and the lower part of the second polymerization zone
7с третья соединительная часть, соединяющая нижнюю часть второй зоны полимеризации и второй соединительный элемент7c third connecting part connecting the lower part of the second polymerization zone and the second connecting element
7d четвертая соединительная часть, соединяющая линию циркуляции газа и переходную часть7d fourth connecting part connecting the gas circulation line and the transition part
7е пятая соединительная часть, соединяющая переходную часть и первую зону полимеризации7th fifth connecting part connecting the transition part and the first polymerization zone
7f шестая соединительная часть, соединяющая первую зону полимеризации и первый соединительный элемент7f sixth connecting part connecting the first polymerization zone and the first connecting element
8 линия циркуляции газа8 gas circulation line
9 второй соединительный элемент9 second connector
10 линия подачи катализатора или линия подачи полимерных частиц из верхнего по потоку реактора полимеризации10 catalyst feed line or polymer particle feed line from the upstream polymerization reactor
11 линия подачи мономера11 monomer supply line
12 линия выпуска полимера12 polymer production line
13 линия подачи барьерного газа/жидкости13 barrier gas/liquid supply line
14 теплообменник14 heat exchanger
15 компрессор15 compressor
16 соединительный участок, соединяющий первый соединительный элемент и зону разделения газ/твердое тело16 connecting section connecting the first connecting element and the gas/solid separation zone
17 направляющие лопатки17 guide vanes
18 поворотная заслонка18 butterfly valve
19 линия ответвления газа циркуляции19 circulation gas branch line
20 линия подачи несущего газа20 carrier gas line
21 линия подачи дозирующего газа21 dosing gas lines
22 дроссельный клапан22 throttle valve
23 решетка распределения газа23 gas distribution grille
Claims (28)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19215247.8 | 2019-12-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2786067C1 true RU2786067C1 (en) | 2022-12-16 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070049782A1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-01 | Patel Rutton D | Riser termination devices for reduced catalyst attrition and losses |
| WO2012031986A1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-15 | Basell Poliolefine Italia S.R.L. | Process and apparatus for the gas-phase polymerization of olefins |
| RU2472774C1 (en) * | 2011-09-28 | 2013-01-20 | Закрытое Акционерное Общество "Ифохим" | Method for selective production of n-methyl-para-anisidine |
| EP3321288A1 (en) * | 2016-11-10 | 2018-05-16 | Basell Polyolefine GmbH | Olefin polymerization process in a gas-phase reactor comprising a riser unit and a downcomer |
| WO2018115236A1 (en) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Basell Polyolefine Gmbh | Process for start-up of a multizone circulating reactor |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070049782A1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-01 | Patel Rutton D | Riser termination devices for reduced catalyst attrition and losses |
| WO2012031986A1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-15 | Basell Poliolefine Italia S.R.L. | Process and apparatus for the gas-phase polymerization of olefins |
| RU2472774C1 (en) * | 2011-09-28 | 2013-01-20 | Закрытое Акционерное Общество "Ифохим" | Method for selective production of n-methyl-para-anisidine |
| EP3321288A1 (en) * | 2016-11-10 | 2018-05-16 | Basell Polyolefine GmbH | Olefin polymerization process in a gas-phase reactor comprising a riser unit and a downcomer |
| WO2018115236A1 (en) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Basell Polyolefine Gmbh | Process for start-up of a multizone circulating reactor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102243402B1 (en) | Gas phase polymerization process of olefins | |
| KR101635293B1 (en) | Multistage process for the polymerization of olefins | |
| CN115487755B (en) | Fluidized bed reactor with multiple recycle gas inlet nozzles | |
| JP6782358B2 (en) | Olefin polymerization method in a gas phase reactor having three or more polymerization zones | |
| CA3043121C (en) | Olefin polymerization process in a gas-phase reactor comprising a riser unit and a downcomer | |
| JP7255027B2 (en) | Apparatus and process for gas phase polymerization | |
| RU2786067C1 (en) | Device and method for gas-phase polymerization | |
| KR20240016411A (en) | vapor phase polymerization device | |
| RU2799082C1 (en) | Device and method for gas-phase polymerization | |
| EP4314686B1 (en) | Heat exchanger for gas phase polymerization | |
| BR112022008959B1 (en) | APPARATUS AND PROCESS FOR CARRYING OUT A POLYMERIZATION OF OLEFINS | |
| US20250121343A1 (en) | Gas-phase polymerization apparatus | |
| EP2745927A1 (en) | Fluidized bed reactor with internal moving bed reaction unit |