DE2257669C2

DE2257669C2 - Vorrichtung zum Injizieren eines fein verteilten Feststoffes in einen Reaktor

Info

Publication number: DE2257669C2
Application number: DE2257669A
Authority: DE
Inventors: William Lamont Westfield N.J. Calvert; Richard Herman Somerville N.J. Handwerk
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1972-11-24
Publication date: 1982-03-25
Also published as: IT971207B; JPS51122676A; DE2265687C2; FR2161100A1; DE2264412A1; AU4928272A; FR2183298A1; JPS538666B2; FR2183298B1; GB1412619A; FR2161100B1; JPS4864171A; JPS5245750B2; AU472731B2; CA977389A; DE2257669A1; DE2264412B2; DE2264412C3; US3779712A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Injizieren eines fein verteilten Feststoffes in einen unter Druck stehenden Reaktor mit einem unter Druck setzbaren Vorratsgefäß für die Festteilchen, mit einer durch eine Welle angetriebenen Dosiereinrichtung für die Feststoffteilchen und mit einer Gaszufuhrleitung zum Reaktor, in der ein mit der Dosiereinrichtung verbundener Injektor für die Feststoffteilchen angeordnet ist.

Eine derartige Vorrichtung beschreibt die US-PS 23 203. Dort wird die Gaszufuhrleitung über ein Gebläse mit Reaktorgas beschickt. Angaben über den Innendurchmesser der Gaszufuhrleitung sind dort nicht gegeben. Die Dosiereinrichtung besteht aus einem Ventil. Es besteht die Gsfahr, daß die Gaszufuhrleitung durch die sich bildenden Reaktionsprodukte verstopft.

Dosiereinrichtungen mit zwei übereinander befindlichen Lochscheiben, von denen eine auf Drehung angetrieben ist, sind beispielsweise durch die US-PS 61 190 oder die US-PS 30 80 074 bekannt.

Ausführliche Untersuchungen, die auf ein kontinuierlich arbeitendes Fördersystem für Katalysatoren zur Herstellung von Polyolefinen gerichtet waren, ergaben, daß ein zufriedenstellend arbeitendes kontinuierliches Katalysator-Fördersystem für Polyolefine durch zwei offenbar miteinander nicht vereinbare Forderungen blockiert wird. Es muß nämlich eine hohe Geschwindigkeit eines inerten Trägergases aufrechterhalten werden, um den Katalysator in Suspension zu halten und um zu verhindern, daß das Monomer zurück zum Injektionsrohr wandert, wo es polymerisieren würde und den Strom blockieren würde. Ferner darf keine bedeutende Menge von inertem Trägergas in die Reaktionszone

ίο eindringen, weil dadurch die Produktivität des Systems nachteilig beeinflußt würde. Berechnungen des Gasstromes in Abhängigkeit der Strömungsrate bei vernünftig bemessenen Injektionsrohren zeigten an, daß es nicht möglich ist, eine geeignete Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, ohne daß die erlaubten Strömungsraten zum Reaktor überschritten werden. Erfahrungen mit den Verstopfen der Injekdonsrohre mit einem Durchmesser zwischen etwa 12,7 mm und 25,4 mm unterstützten die Folgerung, daß kleinere Rohre zu keinen vernüftigen

2« Resultaten führen.

Die bisherigen experimentellen Daten belegen, daß Injektionsrohre mit einem Durchmesser wesentlich unter 13 mm beträchtliche Schwierigkeiten im Betrieb ergeben. Trotzdem wurde ein Versuch mit einem Injektionsrohr unternommen, daß eine volle Größenordnung kleiner als die Injektionsrohre sind, die bisher als richtig angesehen wurden. Überraschend wurde gefunden, daß derartige Kapillarrohre es ermöglichen, eine kontinuierliche Katalysatorförderung mit den beiden vorstehend erwähnten gegensätzlichen Bedingungen in Einklang zu bringen, nämlich

1. Aufrechterhaltung einer ausreichend hohen Geschwindigkeit des Trägergases, um ein Absetzen des Katalysators oder ein Rückströmen des Monomers zu verhindern, und

2. Begrenzung des Gesamtflusses an inertem Trägergas auf einen Betrag, der die Wirksamkeit des Reaktors nicht verschlechtert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Injizieren von Festteilchen in eine Reaktionskammer zu schaffen, wobei das Katalysatormaterial aus Festteilchen kontinuierlich als eine Dispersion eines derartigen Materials in einem Trägergas injiziert wird. Schließlich sollen mit der Erfindung Polyolefine guter Qualität und Gleichförmigkeit hergestellt werden. Des weiteren soll eine Vorrichtung zur Erzeugung von Polyolefinen geschaffen werden, wobei die Erzeugung von großen Polymerklumpen im Reaktor fühlbar verringert und die Ausbildung von undispersierten Katalysatorklumpen vollständig vermieden wird.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einer Ausbildung

der Gaszufuhrleitung als ein Kapillarrohr, das sich von dem Injektor in die Reaktionskammer erstreckt, und das einen Innendurchmesser hat, der mindestens dreimal so groß ist wie die größte Teilchendimension.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
bo F i g. 1 schematisch in einer Seitenansicht ein System für die Förderung von fein verteiltem Katalysatormaterial zu einem Reaktor zum Polymerisieren von Monomeren, um Polyolefine herzustellen,

F i g. 2 ein vergrößerter Teilschnitt des Vorratsbehälb5 tersnach Fig. 1,

Fig.3 Ansicht, teilweise im Schnitt, längs der Linie 3-3 von F i g. 2,

F i g. 4 einen Querschnitt durch das Kapillarrohr längs

der Linie 4-4 von F i g. 2,

F i g. 5 einen Schnitt zur Darstellung der Einrichtung zum Entfernen des Kapillarrohres vom Reaktor.

F i g. 1 zeigt schematisch einen konventionellen Vorratsbehälter 10 für einen Katalysator, der den Katalysator in fein verteilter Form durch ein Einlaßventil 11 erhält Der Vorratsbehälter 10 besteht aus einem Oberteil oder Dom 12 und einem Unterteil 13. Der Fördermechanismus für die Vorrichtung ist im wesentlichen im unteren Teil 13 enthalten. Dieser Unterteil 13 ist seinerscAs mit einem Kapillarrohr 14 verbunden, das mit einer Einrichtung zur Behandlung von fein verteiltem, pulverförmigem Material, beispielsweise einem Reaktorgefäß 15, in Verbindung steht

Eine Gasleitung 16 liefert Gas in einen Injektor 29 des Unterteils 13 des Vorratsbehälters 10 für weiter unten beschriebene Zwecke. Diese Leitung liefert ebenfalls ein Trägergas zum Transport von Festteilchen, die dem Unterteil des Behälters 10 und anschließend durch das Kapillarrohr 14 zum Verwendungspunkt geleitet werden, der durch das Reaktionsgefäß 15 dargestellt wird.

Ein Steuerventil 9 für den Gasstrom ist an einer Gasleitung 16a vorgesehen, um den Gasstrom in den Injektor 29 zu steuern. Ein Druckventil 8 ist in einer Gasleitung 166 angeordnet, das die Zufuhr von Hochdruckgas zum Vorratsbehälter während des Anlaufens kontrolliert. Wie sich aus F i g. 1 ergibt, endet die Gasleitung 160 mit einem Ende etwa dort im Behälter 10, wo Oberteil und Unterteil des Behälters zusammenstoßen.

Ein Belüftungsventil 7, das in einer Belüftungsleitung 7 a angeordnet ist, entlastet den Druck im Vorratsbehälter vor Einfüllen des Festteilchen-Katalysatormaterials zu diesem Vorratsbehälter 10. Die Gasleitungen 16a und 166 nehmen Gas durch die Leitung 16 von einer nicht gezeigten Hochdruckquelle auf.

In F i g. 2, in der zur Vereinfachung der Vorratsbehälter 10 ohne seinen Dom dargestellt ist, ist dieser Vorratsbehälter 10 in einem vergrößerten Schnitt gezeigt. Er besteht aus einem Unterteil 13, der zusammen mit dem nicht vollständig gezeigten Oberteil einen Vorratsbehälter für fein verteilte Materialien ausbildet. Der Unterteil 13 des Vorratsbehälters 10 wird mittels eines Flansches 17 an seinem oberen Ende mit dem unteren Ende des Oberteils verbunden. Ferner ist ein unterer Gehäuseabschnitt 18 von im wesentlichen umgekehrter konischer Form vorgesehen, der mit dem oberen Ende des Injektors 29 für den Katalysator über eine Flanschverbindung 21 verbunden ist. Geeignete Mittel sind vorgesehen, um die verschiedenen Bauelemente des Gehäuses des Vorratsbehälters 10 zu verbinden, beispielsweise durch Verschweißen oder durch die gezeigten Flanschverbindungen.

Eine drehbare Welle 22 erstreckt sich nach unten in den Behälter 10 durch dessen Deckel. Die Welle ist durch eine Stopfbüchse oder dergleichen gasdicht abgedichtet. Sie ist im allgemeinen zylinderförmig und hat an ihrem unteren Ende einen quadratischen Abschnitt 22a. Sie ist radial geführt und axial über nicht gezeigte Lager gelagert, die im Deckel des Vorratsbehälters 10 vorgesehen sind. Die drehbare Welle 22 endet unten dadurch, daß der eckige Abschnitt 22a in eine entsprechende Aufnahme 26a in einer Zumeßscheibe 26 eingreift. Geeignete, nicht gezeichnete Mittel sind vorgesehen, um die Welle 22 mit verschiedenen Geschwindigkeiten entsprechend den Erfordernissen anzutreiben.

Koaxial zur Welle 22 und oberhalb des Gehäuses 13 ist ein Rührflügel 23 angeordnet der eine Nabe 20 einschließt, die Flügel 24 hat die sich von dort nach außen erstrecken. Der Rühr- oder Mischflügel dient dazu, das feste Katalysatormaterial, das dem Vorratsbehälter 10 zugeführt wird, zu schütteln oder zu mischen. Obgleich zwei Flügel gezeigt sind, können auch zusätzliche Flügel vorgesehen sein, um den gewünschten Rühreffekt zu erhalten.
Um Polyolefine wirksam herzustellen, ist es r.otwen-

H) dig, daß die Teilchengröße des festen Katalysatormat.erials kontrolliert wird, d. h., daß das Katalysatormaterial, das dem Reaktor 15 zugeführt wird, unterhalb eines bestimmten Durchmessers liegt Hierfür ist eine Steuerung vorgesehen, die einen Siebabschnitt ein-

ij schließt der ein Sieb 25 hat einen ringförmigen Abstandshalter 25a, der zwischen dem Oberteil 12 und dem Unterteil 13 des Behälters 10 ringförmig angeordnet ist und einen Stützrahmen 256, der mit der Unterseite des Flansch-Abstandhalters 25a fest verbunden ist Das Sieb 25 ist konzentrisch zur Welle 22 angeordnet. Sein Außenumfang ist zwischen dem Stützrahmen 256 und dem Abstandhalter 25a angeordnet Der Stützrahmen 256 schließt eine Innennabe 25c mit sich radial erstreckenden Armen 25c/ein, die in einer Außenrinne 25e enden. Die Innennabe 25c besitzt ein erhöhtes Zylinderteil 25f, das den ringförmigen Ausschnitt in der Nabe 20 aufnehmen kann. Dadurch wird verhindert, daß das Material am Sieb 25 vorbeiströmt. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, nimmt das

so Sieb 25 eine Ebene unmittelbar unterhalb des Rührflügels 23 ein. Es hat eine Maschengröße, die auf die gewünschte Teilchengröße abgestimmt ist. Wie in Fig.2 und 3 gezeigt ist, ist koaxial an der Welle 22 innerhalb einer Verbindung 21 eine Zumeßscheibe 26

r, montiert, die eine Reihe von Hohlräumen 27 hat, die kreisförmig unter Abstand voneinander benachbart der Umfangskante der Zumeßscheibe 26 angeordnet sind. Sie erstrecken sich durch diese Zumeßscheibe. Obgleich die Hohlräume 27 kreisförmig eingezeichnet sind, können sie auch fast beliebig in ihrer Form variieren. Sie können sich also auch verjüngen, länglich gestreckt sein oder rhombusförmig ausgebildet sein. Eine Öffnung 28, die am Boden des Unterteils 13 des Vorratsbehälters 10 vorgesehen ist, gestattet es, daß die trockenen

4-, Katalysatorteilchen in jeden Hohlraum fallen können, der daifiit fluchtet. Die Zumeßscheibe 26 ist in einer kreisförmigen Aufnahme 21c im unteren Flansch 21 b aufgenommen. Ihr Mittelteil nimmt fest verbunden damit den quadratischen Abschnitt 22a der Welle 22 auf.

Dreht sich also die Welle 22, so dreht sich die Zumeßscheibe in gleicher Weise. Unmittelbar über der Zumeßscheibe 26 am Boden des Vorratsbehälters 10 ist ein Leitblech 21c/vorgesehen, das durch eine nach innen gerichtete Ausdehnung des oberen Flansches 21a gebildet wird. Die Festteilchen werden also mit der Schwerkraft durch die öffnung 28 in jeden Hohlraum 27 in einer Folge gefördert, die durch die Drehung der Welle 22 bestimmt ist.

Beim Drehen der Zumeßscheibe 26 fluchtet jeder

Hohlraum 27, der durch die Öffnung 28 mit Katalysatormaterial gefüllt ist, nacheinander mit einem Einlaß 29a in den Injektor 29.

Wie sich aus Fig. 2 und 3 ergibt, erstreckt sich der Injektor 29 unterhalb des unteren Gehäuseabschnittes 18 und ist damit über die Flanschverbindung 21 fest verbunden. Der Mitnahmeabschnitt schließt die Einlaßöffnung 29a, eine öffnung 296 eines Abgabeventils 30 für den Vorratsbehälter und ein längliches, zylindrisches

Rohr 31 ein, das an seinem unteren Ende in einer Spitze 32 endet. Im zylindrischen Rohr 31 ist eine tangentiale Seiteneingangsöffnung 33 für den Zutritt von Gas von einer Hochdruckquelle angeordnet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Nicht vollständig dargestellt sind die ■-, Einrichtungen zum Steuern der Strömungsrate des Gases, da diese Mittel bekannt sind. Das in den Injektor 29 durch die Eingangsöffnung 33 eindringende, unter Druck stehende Gas, unterliegt einem Druck, der im wesentlichen dem Druck im Vorratsbehälter 10 gleich i<> ist und der größer ist als der Druck im Reaktorgefäß 15. Daher verläßt das Druckgas, welches das in der Spitze des zylindrischen Rohres 31 befindliche katalytische Material mitnimmt, das Rohr durch eine Abgabeöffnung 34, die an der Basis des Injektors 29 vorgesehen ist und ι -> tritt in das Kapillarrohr 14 ein.

Dieses Kapillarrohr 14 ist lösbar mit der Basis des Injektors verbunden, und zwar durch herkömmliche Mittel, beispielsweise mittels einer Standard-Rohrkupplung 35. :o

Aus F i g. 4 geht hervor, daß das Kapillarrohr 14 aus beliebigem Material hergestellt werden kann, das den verschiedenen Drücken standhalten kann, die auf das Rohr durch das Druckgas ausgeübt werden. Lediglich beispielsweise sei angeführt, daß das Rohr aus :?> rostfreiem Stahl. Messing, Kunststoff und ähnlichen Materialien bestehen kann. Ein kritisches Merkmal der Erfindung ist der Innendurchmesser des Kapillarrohres 14.

Allgemein gesprochen, wurde gefunden, daß eine jn praktikable untere Grenze für den Innendurchmesser des Kapillarrohres zur Sicherstellung der Strömung das Dreifache der größten Teilchendimension ist. Bei einer gegebenen Maximalströmung des Trägergases, die im Reaktorgefäß 15 erlaubt ist, muß das Kapillarrohr 14 π nicht größer sein als ein Rohr, das eine Geschwindigkeit erlaubt, die ausreicht, um

a) die Wanderung von reaktivem Monomer vom Reaktorgefäß zurück in das Kapillarrohr zu -to verhindern und

b) zu verhindern, daß der mitgenommene Katalysator sich im Kapillarrohr absetzt.

Lediglich beispielsweise sei angeführt, daß bei der Herstellung von Poly(äthylen) unter Verwendung eines Festkörperkatalysators mit einem maximalen Teilchendurchmesser von 0,254 mm und einer maximalen Strömung des Trägergases von 6,8 kg pro Stunde Kapillarröhren mit Innendurchmessern von 0,762 mm j< > bis 3.175 mm verwendet werden können. Bevorzugt werden Kapillarröhren mit Innendurchmessern von 0.762 mm bis 2,286 mm.

Aus F i g. 5 ergibt sich, daß das Kapillarrohr 14 in das Reaktorgefäß 15 durch eine Reaktoröffnung 37 eintritt, die in der Wand des Reaktorgefäßes 15 angeordnet ist Es kann jedoch notwendig sein, das Kapillarrohr vollständig für eine Reparatur oder für einen Ersatz auszuwechseln, ohne daß der Reaktorinhalt verlorengehen soll. Hierzu ist eine Einrichtung mit einem Ventil eo und einer Dichtung vorgesehen, wodurch das Kapillarrohr in eine Lage zurückgezogen werden kann, so daß es zwischen Ventil und Dichtung endet In dieser Stellung kann das Ventil geschlossen werden und das Kapillarrohr kann vollständig entfernt werden. «,5

Neben der Reaktorwand 42 des Reaktorgefäßes 15 befindet sich ein konventionelles Ventil 43 mit einer Öffnung 44. die im Betrieb mit der Reaktoröffnung 37 fluchtet, so daß das Kapillarrohr 14 dadurch in das Reaktorgefäß 15 reicht. Neben dem Ventil 43 befindet sich eine Stopfbuchsenpackung, die ein elastisches Packungsmaterial 39 einschließt, ferner ein Gehäuse 40 und einen Innenteil 41, der eine teilweise mit Gewinde versehene Leitung ausbildet, in der eine Gewindepakkung 45 aufgenommen werden kann. Dadurch kann der Bedienungsmann das Kapillarrohr 14 von der Reaktorwand 42 in eine Position zurückziehen, in der es zwischen dem Ventil 43 und der Dichtung 39, 45 endet (Reinigung oder Erneuerung des Rohres 14). Dann kann das Ventil 43 geschlossen werden, und das Kapillarrohr 14 kann entfernt werden, ohne daß der Reaktorinhalt verlorengeht.

Im Betrieb des Reaktors 15 ist es erwünscht, daß die Öffnung 44 und die Reaktoröffnung 37 frei von polymerisiertem Material sind, welches normalerweise sich in diesem Ringraum ansammeln würde. Es ist Vorsorge getroffen, daß eine Wanderung von Katalysatormaterial und/oder Produkt in die Reaktoröffnung 37 und die öffnung 44 durch Einleitung eines monomeren Gases (Äthylen) oder eines anderen Gases durch die Leitung 46 verhindert wird, die im Ventil 43 vorgesehen ist.

Zum Betreiben dieser Anlage wird der Vorratsbehälter mit einem Katalysator wie folgt beschickt: Das Abgabeventil 30 wird geschlossen, um den Vorratsbehälter 10 vom Reaktor 15 zu isolieren. Der Vorratsbehälter 10 wird anschließend durch Öffnung des Belüftungsventils 7 belüftet, um den Druck im Vorratsbehälter 10 abzulassen. Zusätzlich wird jedes fein verteilte Material, welches durch das Sieb 25 nicht gelangt ist, durch das Belüftungsventil 7 entfernt. Nachdem der gewünschte Druck im Vorratsbehälter 10 erreicht ist, wird das Ventil 7 geschlossen. Um den Katalysator in den Vorratsbehälter 10 einzulassen, wird das Einlaßventil 11 geöffnet, wodurch der Katalysator durch das Einlaßventil 11 in den Vorratsbehälter 10 von einer nicht gezeigten Vorratsquelle für den Katalysator einströmen kann.

Nach der Einleitung der gewünschten Menge an Katalysatormaterial wird das Einlaßventil 11 geschlossen und das Druckventil 8 wird geöffnet, um den gewünschten Druck im Vorratsbehälter 10 wiederherzustellen, d. h. einen Druck, der gleich dem Druck in dem Injektor 29 ist. Nach der Herstellung des gewünschten Drucks im Vorratsbehälter 10 wird das Druckventil 8 geschlossen, und das Abgabeventil 30 wird geöffnet, so daß das Katalysatormaterial zugeführt werden kann. Dies wird durch Drehung der Welle 22 und damit der Zumeßscheibe 26 erreicht wodurch pulverisiertes Material in die Öffnungen oder Hohlräume 27 durch die Öffnung 2» des Vorratsbehäiters iö gelangt Dann erfolgt eine Drehung in eine Lage über den Injektor 29. Gasförmiges Material wird durch die Seitenöffnung 33 bei einem Dnick zugeführt, der auf einem höheren Niveau aufrechterhalten bleibt als das des Reaktorgefäßes 15, mit dem die Kapillarröhre 14 verbunden ist Als Ergebnis ergibt sich ein Strom vom Inneren des unteren Teils des Zylinderförmigen Rohres 31 durch das Kapillarrohr 14 und in das Reaktorgefäß 15. Die Strömungsgeschwindigkeit durch das Kapillarrohr 14 wird bei einem Wert aufrechterhalten, der ausreicht um das pulverisierte Material, das von dem Injektor 29 als Dispersion oder Suspension in dem injizierten gasförmigen Material abgegeben wird, mitzunehmen. Im allgemeinen reicht hierfür eine Strömungsgeschwindigkeit von 3 bis etwa 46 m pro Sekunde durch das

Kapillarrohr aus. Bevorzugt wird eine Geschwindigkeit zwischen 12 bis 30 in pro Sekunde.

Der Ausdruck »fein verteiltes Fesikörpermatcrial« bedeutet, daß trockene Feststoffteilchen mit frei strömenden Teilchen verwendet werdenderen größter Durchmesser etwa von 0.254 bis etwa 0,762 mm erreicht.

Ein typisches, fein verteiltes Festmaterial ist Katalysatormaterial in Form von pulverisierten, frei fliegenden Festteilchen. Dieses Material kann vorzugsweise unterteilt werden. Die Unterteilung ist die Fähigkeit der Katalysatorteilchen, in der Abwesenheit eines wachsenden Polymers zu brechen und dabei sich selbst auszudehnen, um viele Polymerteilchen mit geringem Rückstand aus einem einzigen Katalysatorteilchen zu bilden. Der Katalysator kann einen Träger aufmessen oder er wird ohne Träger als gemahlene oder sprühgetrocknete Teilchen verwendet.

Katalysatoren mit einem Träger werden beispielsweise dadurch hergestellt, daß ein Träger einer Lösung des Katalysators zugefügt wird und daß die Katalysatorlösung unter Verwendung von trockenem Stickstoff abgedampft wird, um einen Katalysator mit Träger in Form eines trockenen, frei fließenden Pulvers zu erhalten. Wenn der Träger porös ist, sollte die Größe des Trägers sorgfältig beachtet werden. 1st der Katalysator in einen porösen Träger eingebracht, so bildet der Katalysator aktive Stellen an der Oberfläche und in den Poren des Trägers. Es wird angenommen, daß die Polymere auf der Oberfläche wie auch in den Poren des Katalysators zu wachsen beginnen. Wenn ein an den Poren gewachsenes Polymer groß genug wird, bricht es den Träger auseinander, wodurch frische Katalysatorflächen in den inneren Poren des Trägers freigesetzt werden.

Neben porösen Trägern, wie Siliziumoxid, Aluminiumoxyd bzw. Tonerde, Thorerde, Zirkonerde und dergleichen können auch andere Träger verwendet werden, beispielsweise Ruß, mikrokristalline Zellulose, nicht-sulfonierte lonenaustauschharze und dergleichen.

Bei der Auswahl des Katalysatorträgers muß auch die Möglichkeit in Betracht gezogen werden, daß Konkurrenzreaktionen des Trägers mit dem Olefin auftreten können. Siliziumoxid beispielsweise neigt dazu, wenn Propylen als einziges Monomer polymerisiert wird. Es neigt dazu, die Bildung von Propylenwachsen mit niedrigem Molekulargewicht zu verursachen. Eine Verwendung dieses Trägers sollte daher bei der Herstellung von Polypropylen vermieden werden. Dieser Träger scheint jedoch den Katalysator nicht nachteilig zu beeinflussen, wenn Mischpolymere von Äthylen und Propylen hergestellt werden.

Jedes polymerisierbare Olefin kann bei der Erfindung verwendet werden, vorzugsweise Olefine, die von zwei bis etwa acht Kohlenstoffatome enthalten. Noch stärker bevorzugt werden Olefine mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen. Es ist lediglich wesentlich, daß die Olefine gasförmig sind und bei einer Temperatur unterhalb der Sintertemperatur des sich erhaltenen Polymers polymerisieren und im wesentlichen trockene Harzteilchen

bilden, die im wesentl'chen frei von niedermolekularen Wachsen bzw. Materialien sind.

Die Olefine können homopolymerisiert oder mischpolymerisiert werden. Die Mischpolymerisation führt zur Ausbildung von Polymeren aus zwei oder mehr Monomeren, beispielsweise Mischpolymeren mit regellosem Aufbau, wie zur Herstellung von speziellen Polymeren. Beispielsweise können verschiedene Monomere nacheinander in den Reaktor eingeführt werden, um Block-Mischpolymere zu bilden. Im allgemeinen hat das pulverförmige Katalysatormaterial eine Teilchengröße von etwa 0,254 bis etwa 0,762 mm im größten Durchmesser.

Das als Trägergas zugeführte Gas ist ein beliebiges Gas, das trocken ist und die jeweilige Polymerisationsreaktion nicht beeinträchtigt. Stickstoff ist ein geeignetes gasförmiges Material.

Die Menge, mit der die Festteilchen in den Injektor 29 gegeben werden, kann dadurch bestimmt und gesteuert werden, daß die Drehgeschwindigkeit der Welle 22 und damit der Zumeßscheibe 26 geändert wird. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß bei der Herstellung von Polyolefinen ein Gasstrom eingeleitet wird, der ein fein verteiltes Festteilchen-Katalysatormaterial enthält, dessen maximaler Durchmesser 0,254 mm hat, und zwar in einer Reaktionszone, die ein polymerisierbares Olefin enthält, daß der Gasstrom der Reaktionszone durch eine längliche, zylincrische Zone zugeführt wird, deren lichter Durchmesser zwischen 0,762 und 3,175 mm liegt, und daß die Reaktion ausreichend lang aufrechterhalten wird, um Polyolefine in der Reaktionszone zu erzeugen.

Die Temperaturen in der Reaktionszone werden im allgemeinen unter der Sintertemperatur der Polymerteilchen gehalten. Um sicherzustellen, daß kein Sintern stattfindet, ist es erwünscht, daß die Betriebstemepratur beträchtlich unter der Sintertemperatur liegt. Für die Herstellung von Homopolymeren wird eine Betriebstemperatur von etwa 90 bis etwa 110° C bevorzugt, während eine Betriebstemperatur von etwa 90°C oder weniger für die Herstellung von Mischpolymeren bevorzugt wird.

Der Druck in der Reaktionszone beträgt im Betrieb etwa 2,8 bis 21 at oder auch mehr. Zwischendrücke und höhere Drücke bevorzugen den Wärmeübergang, weil mit wachsendem Druck die Wärmekapazität des Gases pro Volumen ansteigt.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird das fein verteilte Katalysatormaterial dem Injektor 29 mittels der Zumeßscheibe 26 zugeführt Hierfür können jedoch auch andere Techniken verwendet werden, beispielsweise eine herkömmliche Schwenkanordnung. Das wichtige Merkmal der Vorrichtung ist das Kapillarrohrsystem, mit welchem die Nachteile bekannter Systeme vermieden werden.

Für die insbesondere im Zusammenhang mit F i g. 3 erläuterte Dosiereinrichtung wird in diesem Rahmen kein Schutz begehrt, soweit diese Dosiereinrichtung nicht Gegenstand des Patentbegehrens ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Injizieren eines fein verteilten Feststoffes in einen unter Druck stehenden Reaktor mit einem unter Druck setzbaren Vorratsgefäß für die Festteilchen, mit einer durch eine Welle angetriebene Dosiereinrichtung für die Feststoffteilchen und mit einer Gaszufuhrleitung zum Reaktor, in der ein mit der Dosiereinrichtung verbundener Injektor für die Feststoffteilchen angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Gaszufuhrleitung als ein Kapillarrohr (14), das sich von dem Injektor (29) in die Reaktionskammer (15) erstreckt, und das einen Innendurchmesser hat, der mindestens dreimal so groß ist wie die größte Teilchendimension.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über der Dosiereinrichtung ein Sieb (25) im Querschnitt des Vorratsgefäßes (10) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Kapillarrohres (14) 0,762 bis 3,175 mm ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (29) ein der Dosiereinrichtung nachgeschaltetes Zylinderrohr (31) aufweist, in das tangential eine Leitung (16a) für ein Druckgas einmündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 -4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand (42) des Reaktors (15) ein Ventil (43) angebracht ist, das eine mit der Reaktoröffnung (37) fluchtende Öffnung (44) für das Kapillarrohr (14) aufweist, und daß das Kapillarrohr (14) in einem vor dem Ventil (43) angebrachten Gehäuse (40) von einer Stopfbuchsendichtung (39,45) gehalten ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (44) und die Reaktoröffnung (37) mit einer im Ventil (43) vorgesehenen Druckgasleitung (46) in Verbindung stehen.