FI119644B - Laite ja menetelmä olefiinin polymeroimiseksi kaasufaasissa - Google Patents

Description

Laite ja menetelmä olefiinin polymeroimiseksi kaasufaa-sissa Tämä keksintö koskee laitteistoa ja menetelmää yh-5 den tai useamman olefiinin polymeroimiseksi kaasufaasissa leijutetussa ja mahdollisesti mekaanisesti sekoitetussa kerroksessa, erityisesti käyttämällä valmistetun polymeerin poistoa parantavaa laitetta.

On tunnettua polymeroida yhtä tai useampaa olefii-10 nia kaasufaasissa ilmanpainetta korkeammassa paineessa leijukerroksella ja pystysuoralla sivuseinällä varustetussa reaktorissa, jossa polymeerihiukkaset pidetään leijuti-lassa leijutusritilän yläpuolella polymeroitavia yhtä tai useampaa olefiinia sisältävän ja ylöspäin virtaavan kaa-15 sumaisen reaktioseoksen avulla. Siten valmistettu, jauhemaisessa muodossa oleva polymeeri poistetaan reaktorista yleensä vähintään yhden poistokanavan kautta, joka on reaktorin pystyselnällä leijutusritilän yläpuolella, ja sille tehdään sitten paineenalennus ja kaasujen poisto. 20 Leijukerrosreaktorin huipulta poistuva kaasumainen reak-tioseos palautetaan reaktorin pohjalle leijutusritilän alapuolelle ulkopuolisen, kompressorilla varustetun kier-rätyskanavan kautta. Palautettava kaasumainen reaktioseos yleensä jäähdytetään vähintään yhden, ulkopuoliseen kier-25 rätyskanavaan sijoitetun lämmönvaihtimen avulla polyme-rointireaktiossa syntyneen lämmön poistamiseksi. Polyme-rointi tehdään leijukerrokseen syötettävän katalyytin tai katalyyttijärjestelmän läsnä ollessa. Hyvin aktiivisilla katalyyteillä ja katalyyttijärjestelmillä, jotka ovat ol-30 leet tunnettuja jo useita vuosia, pystytään tuottamaan suuria määriä polymeeriä suhteellisen lyhyessä ajassa ja vältetään siten vaihe, jossa poistetaan katalyyttijäännökset polymeeristä.

Kun polymeeriä poistetaan reaktorista, havaitaan, 35 että sen mukana tulee reaktorissa paineen alaisena olevaa 2 kaasumaista reaktioseosta. On havaittu, että poistettavan polymeerin mukana tulevan kaasumaisen reaktiokaasun osuus on yleensä suuri. Tämä pakottaa hankkimaan suurikokoisia laitteita paineenalennuksen ja kaasunpoiston tekemiseksi 5 poistettavalle polymeerille ja asianmukaisen ja kalliin laitteen yhdessä polymeerin kanssa poistetun kaasumaisen reaktioseoksen ottamiseksi talteen ja painei s tautiseksi uudelleen sekä tämän kaasuseoksen kierrättämiseksi pääosiltaan takaisin polymerointireaktoriin. Mainitunlaiset 10 laitteet sisältävät yleensä sulkusiilon polymeerin ottamiseksi talteen, joka on yhteydessä leijukerrosreaktorin sivuseinän kanssa eristysventtlilillä varustetun poistokanavan kautta. Sulkusiilo voi olla myös yhteydessä paineen-alennus- ja kaasunpoistokammion kanssa poistokanavan kaut-15 ta, joka on varustettu eristysventtiilillä. Useimmiten poistokanava lähtee reaktorin sivuseinästä kohtisuorasta mainittuun seinään nähden, toisin sanoen vaakatasossa. Se tulee sitten sulkusiiloon joko edelleen samassa vaakatasossa, kuten kuvataan US-patenttijulkaisussa 4 003 712, 20 FR-patenttijulkaisussa 2 642 429 tai EP-patenttijulkaisussa 188 125, tai laskeutuen pystysuorasti muodostettuaan mutkan, kuten kuvataan EP-patenttijulkaisussa 71 430. Poistokanava voi lähteä reaktorin sivuseinästä myös alaspäin suuntautuneena, suhteellisen pienessä kulmassa, esi-25 merkiksi 18°:n kulmassa, vaakatasoon nähden, kuten esitetään FR-patenttijulkaisun 2 599 991 kuviossa 1, ja laskea sitten sulkusiiloon pystysuorasti muodostettuaan mutkan. On havaittu, että kaikissa tapauksissa poistettavan polymeerin mukana tulevan kaasumaisen reaktioseoksen osuus on 30 suhteellisen suuri ja johtaa edellä mainittuihin epäkohtiin. Tämän ongelman ratkaisemiseksi EP-patenttijulkaisussa 71 430 ehdotetaan erottimen käyttöä polymeerin talteenotossa, joka erotin käsittää kaasunpoistokanavajärjestel-män, joka käsittää venttiilin ja yhdistää mainitun erotti-35 men leijukerrosreaktoriin kohdassa, joka on poistokanavan 3 yläpuolella lähellä leijukerroksen yläpäätä, polymeeristä erottimessa erotetun kaasun syöttämiseksi takaisin reaktoriin. Sama ehdotus esitetään FR-patenttijulkaisussa nro 2 164 500 katalyytin poistamiseksi leijukerrosreaktorista 5 leijukatalyyttikrakkaus (FCC) -prosessissa. Juoksevan aineen ja katalyytin seosta poistetaan reaktorin pohjalta erottimeen, joka on reaktorin tason alapuolella ja jossa juokseva aine erotetaan katalyytistä ja kierrätetään erot-timesta reaktorin yläosaan lähelle leijukerroksen yläpäätä 10 venttiilillä varustetun kanavan kautta.

Nyt on keksitty laitteisto ja menetelmä yhden tai useamman olefiinin polymeroimiseksi kaasufaasissa, joka antaa mahdollisuuden välttää edellä mainitut epäkohdat. Ne antavat erityisesti mahdollisuuden poistaa äärimmäisen 15 yksinkertaisella ja tehokkaalla tavalla leijutetulla ja mahdollisesti sekoitetulla kerroksella varustetussa reaktorissa tuotettu polymeeri ja pienentävät huomattavasti yhdessä polymeerin kanssa poistuvan kaasumaisen reaktio-seoksen osuutta, ja samalla vältetään poistojärjestelmän 20 tukkeutuminen ja edellä mainituissa patenttijulkaisuissa esitetyn kaasunpoistokanavajärjestelmän käyttö.

Tämän keksinnön kohteena on ensinnäkin yhden tai useamman olefiinin kaasufaasipolymerointiin tarkoitettu laitteisto, joka käsittää leijutetulla ja mahdollisesti 25 mekaanisesti sekoitetulla kerroksella varustetun reaktorin, jolla on pystysuora sivuseinä ja joka on varustettu pohjalla olevalla leijutusritilällä, reaktiokaasuseoksen ulkopuoliseen kierrätykseen tarkoitetun kanavan, joka yhdistää reaktorin yläpään reaktorin pohjaan leijutusrltllän 30 alapuolelle ja sisältää kompressorin ja vähintään yhden lämmönvaihtimen, ja vähintään yhden polymeerin poistoon tarkoitetun kanavan, joka on varustettu eristysventtiilil-lä ja yhdistää reaktorin pystysuoran sivuseinän sulkusii-loon, joka on varustettu poistoventtiilillä, ja jolle 35 laitteistolle on tunnusmerkillistä, että poistokanava läh- 4 tee reaktorin pystysuorasta sivuseinästä ohjattuna alaspäin, niin että mainitun kanavan kukin osa muodostaa vaakatasoon nähden kulman A, joka on 35° - 90°.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti olefiinien kaasufaa-5 sipolymerointiin tarkoitettua laitteistoa, joka sisältää erityisesti tämän keksinnön mukaisen laitteen polymeerin poistamiseksi,

Kuviot 2, 3, ja 4 esittävät kaaviomaisesti tämän keksinnön mukaisen laitteiston poistolaitteen vaihtoehtoi-10 siä muotoja.

Kuvio 5 esittää kaaviomaisesti laitteistoa, joka on identtinen kuviossa 1 esitetyn kanssa ja sisältää joitakin edullisia lisälaitteita.

Kuvio 6 esittää kaaviomaisesti vaiheita polymeerin 15 poistamiseksi tämän keksinnön mukaisella menetelmällä.

Kuvio 7 esittää kaaviomaisesti vaiheita polymeerin poistamiseksi käyttämällä tämän keksinnön mukaisen menetelmän yhtä vaihtoehtoista muotoa.

Tämän keksinnön mukainen laitteisto sisältää eri-20 tyisesti alaspäin johtavan, polymeerin poistoon tarkoite tun kanavan reaktorin sivuseinän yhdistämiseksi sulkusii-loon, jonka kanavan jokainen osa muodostaa vaakatasoon nähden kulman, joka on 35° - 90°, edullisesti 40° - 90° ja erityisesti 45° - 90° tai 50° - 90°. Poistokanava ei siten 25 käsitä yhtään vaakasuoraa osaa tai lievästi kaltevaa osaa, joka muodostaisi vaakatasoon nähden kulman, joka olisi esimerkiksi pienempi kuin 35°.

Tämän määritelmän mukaisesti kulmalla A tarkoitetaan mitä tähän terävää tai suoraa kulmaa, jonka poistoka-30 navan pitkittäisakseli muodostaa vaakatasoon nähden, ja tämä koskee reaktorin sivuseinästä sulkusiiloon ulottuvan kanavan jokaista osaa. Jos poistokanavan jokin osa 12c muodostaa kuviossa 4 kaaviomaisesti esitetyllä tavalla tylpän kulman vaakatasoon nähden, tässä tapauksessa tylpän 35 kulman A'3, katsotaan, että tämän määritelmän mukaisesti 5 kulma A on pienempi kulma, toisin sanoen tylpän kulman terävä vieruskulma, tässä tapauksessa terävä kulma A3, joka on tylpän kulman A'3 vieruskulma.

Poistokanava voi koostua yhdestä, kuviossa 2 kaa-5 viomaisesti esitetyn kaltaisesta, suoraviivaisesta kanavasta 12 tai kuvioissa 3 ja 4 kaaviomaisesti esitettyjen kaltaisista, kahdesta tai useammasta peräkkäin liitetystä suoraviivaisesta kanavasta 12a, 12b, 12c, jolloin on mahdollista, että kahden suoraviivaisen kanavan yksi tai 10 useampi liitososa on yksi tai useampi kaareva kanavan osa.

Poistumiskohdassa, jossa poistokanava lähtee reaktorin pystysuorasta seinästä, lähtökulmalla A, jonka kanava muodostaa vaakatasoon nähden, voi olla mikä tahansa arvo, kuten edellä mainittu, kulmaa 90° lukuun ottamatta. 15 Lähtökulma A on siten pienempi kuin 90°, edullisesti korkeintaan 85° ja erityisesti korkeintaan 80°. Sillä voi olla mikä tahansa arvo 35°:sta arvoon alle 90°, edullisesti 40° - 85° ja erityisesti 45° - 80° tai 50° - 80°.

Leijukerros voi täyttää koko pystysuoralla seinällä 20 varustetun reaktorin, joka kohoaa korkeudelle H leijutus-ritilästä lähtien. Tässä tapauksessa poistumiskohta, jossa poistokanava lähtee reaktorin pystysuorasta seinästä, voi sijaita millä tahansa tasolla mainitussa seinässä leiju-tusritilän yläpuolella. Käytännössä leijukerros täyttää 25 vain osan leijukerrosreaktorista, niin että leijukerroksen korkeus h on 0,95*H, edullisesti 0,90‘H ja erityisesti 0,85·H ja vältetään polymeerihiukkasten liiallinen kulkeutuminen ulos reaktorista. Tässä tapauksessa poistokanavan lähtökohta voi olla millä tahansa tasolla reaktorin pysty-30 suorassa sivuseinässä leijutusritilän yläpuolella korkeuteen 0,95*H, edullisesti 0,90·Η ja erityisesti 0,85·Η asti. Käytännössä lähtökohdan tulisi edullisesti sijaita reaktorin pystysuorassa sivuseinässä leijutusritilän yläpuolella millä tahansa tasolla, joka on alueeella 0,05·Η - 0,95·Η, edullisesti 0,05·Η - 0,90·Η ja erityisesti 0,1·Η - O,85-Η.

6

On aivan erityisen edullista käyttää poistokanavaa, joka koostuu kahdesta yhteenliitetystä suoraviivaisesta 5 kanavan osasta 12a ja 12b, kuten kuviossa 3 kaaviomaisesti esitetyistä osista. Kanavan ensimmäinen osa lähtee edellä kuvatulla tavalla pystysuorasta sivuseinästä lähtökulmassa A, joka on edullisesti alueella 45° - 75° ja erityisesti 50° - 70°. Kanavan toinen osa, joka liitetään ensimmäiseen 10 esimerkiksi kaarevalla osalla, on pystysuora (A = 90°).

Poistokanavan sisäläpimitta voi olla alueella 25 -200 mm, edullisesti 50 - 150 mm, mikä riippuu yleisesti ottaen reaktorista poistettavien polymeerihiukkasten läpimitasta. Sisäläpimitta on edullisesti vakio poistokanavan 15 päästä toiseen. Poistokanavan sisätilavuus V1 voi olla 1/2 - 1/500, edullisesti 1/5 - 1/200, erityisesti 1/10 -1/100 sulkusiilon sisätllavuudesta V2.

Poistokanava varustetaan eristysventtiilillä, joka on edullisesti pallomaisella ytimellä ja erityisesti ra-20 joittamattomalla kulkutiellä varustettu venttiili, jonka virtausaukon läpimitta on yleensä lähes sama tai sama kuin poistokanavan sisäläpimitta. Eristysventtiili on edullisesti nopeasti avautuvaa tyyppiä ja toimii esimerkiksi avautumisnopeudella alle 1 tai 2 sekuntia. Eristysventtii-25 li sijoitetaan edullisesti lähelle sulkusiiloa, niin että reaktorin pystysuorasta sivuseinästä eristysventtiiliin ulottuvan kanavan osan sisätilavuus on suurin piirtein sama kuin Vx.

Sulkusiilo on edullisesti suljettu astia, jonka 30 yläosaan, edullisesti huipulle, eristysventtiilillä varustettu poistokanava laskee. Se voi erityisesti käsittää alaosassaan, edullisesti alimmassa osassaan, poistoventtiilillä varustetun aukon, joka on yhteydessä paineenalen-nus- ja kaasunpolstokammioon yhdyskanavan välityksellä. 35 Sulkusiilon sisätilavuus on edullisesti 1/10 - 1/3 000, 7 erityisesti 1/100 - 1/2 000 pystysuoralla sivuseinällä varustetun reaktorin sisätilavuudesta.

Tämän keksinnön yhtenä etuna on, ettei sulkusiiloa tarvitse varustaa kaasunpoistokanavajärjestelmällä, joka 5 yhdistää sulkusiilon reaktorin yläosaan. Niinpä sulkusiilo ei edullisesti käsitä kaasunpoistokanavaa, joka yhdistää mainitun sulkusiilon leijutetulla ja mahdollisesti sekoitetulla kerroksella varustetun reaktorin yläosaan lähelle kerroksen yläpäätä.

10 Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti tämän keksinnön mu kaista laitteistoa yhden tai useamman olefllnin polymeroi-miseksi kaasufaasissa. Laitteisto sisältää (i) sylinterimäisen reaktorin 1, jossa on leijuker-ros ja pystysuora sivuseinä ja joka on varustettu katolla 15 2 ja pohjalla, joka käsittää leijutusritilän 4, (ii) reaktiokaasuseokselle tarkoitetun tulokammion 9, joka sijaitsee ritilän 4 alapuolella ja on yhteydessä reaktoriin 1 ritilän 4 välityksellä, (iii) reaktorin 1 sivuseinän läpi tulevan linjan 11 20 katalyyttiin syöttämiseksi, (iv) ulkopuolisen kanavan 5 reaktiokaasuseoksen kierrättämiseksi, joka yhdistää reaktorin yläpään 2 reaktiokaasuseoksen tulokammioon 9 ja sisältää kompressorin 8 ja vähintään yhden lämmönvaihtimen 6, 7, ja 25 (v) vähintään yhden kanavan 12 polymeerin poista mista varten, joka on varustettu eristysventtiilillä 13 ja yhdistää reaktorin 1 pystysuoran sivuseinän sulkusiiloon 14 ja joka kanava 12 lähtee reaktorin 1 pystysuorasta sivuseinästä alaspäin, niin että mainitun kanavan jokainen 30 osa muodostaa vaakatasoon nähden kulman A, joka on 35° -90°, edullisesti 40° - 90° ja erityisesti 45° - 90° tai 50° - 90°.

Sulkusiilo 14 käsittää alaosassaan edullisesti poistokanavan 15, joka on varustettu poistoventtiilillä 35 16, joka voi olla identtinen eristysventtiilin 13 kanssa.

8

Reaktorin 1 yläpuolella voi edullisesti olla rauhoitus- eli vapautuskammio 3, joka pystyy vähentämään po-lymeerihiukkasten kulkua ulos reaktorista ja jonka kammion 3 katto muodostaa reaktorin katon 2.

5 Ulkopuoliseen kierrätyskanavaan 5 voi tulla yksi tai useampi syöttökanavan 10 reaktiokaasuseoksen aineosia, kuten yhtä tai useampaa olefiinia, esimerkiksi eteeniä tai propeenia tai C4.10-alfa-olefiineja/ yhtä tai useampaa, edullisesti konjugoimatonta, dieeniä, vetyä ja yhtä tai 10 useampaa inerttikaasua, kuten typpeä tai vähintään yhtä Ci.g-, edullisesti C2_5-alkaania, varten.

Kuviot 2, 3 ja 4 esittävät kaaviomaisesti kuvion 1 esittämän kaltaisen poistolaitteen vaihtoehtoisia muotoja, ja niissä käytetään samoja viitenumerolta. Kuvio 2 esittää 15 erityisesti poistokanavaa 12, joka koostuu yhdestä suoraviivaisesta kanavasta, joka yhdistää reaktorin 1 pystysuoran sivuseinän sulkusiiloon 14. Kuviossa 3 poistokanava koostuu kahdesta peräkkäin kytketystä suoraviivaisesta kanavasta 12a ja 12b, jotka ovat kulmassa At ja vastaavasti 20 suorassa kulmassa A2. Kuviossa 4 poistokanava koostuu kolmesta peräkkäin kytketystä suoraviivaisesta kanavasta 12a, 12b ja 12c, jotka ovat kulmassa Ax, suorassa kulmassa A2 ja vastaavasti kulmassa A3,

Kuvio 5 esittää kaaviomaisesti yhtä kuviossa 1 esi-25 tetyn kaltaisen laitteiston edullista ja parannettua muotoa, ja siinä käytetään samoja viitenumerolta. Se esittää erityisesti poistokanavaan 12 tulevaa syöttökanavaa 17 huuhtelukaasua varten. Kanava 17 käsittää venttiilin 18 huuhtelun keskeyttämiseksi. Se tulee kanavan 12 mihin ta-30 hansa kohtaan lähtökohdan, jossa mainittu kanava lähtee reaktorin 1 pystysuorasta sivuseinästä, ja eristysventtii-lin 13 välissä. Se tulee edullisesti lähelle venttiiliä 13, jotta mahdollistetaan kanavan 12 huuhtominen aina haluttaessa, sillä huuhtelukaasu estää ylituotantojakson 35 aikana polymeerin kerrostumisen ja kerääntymisen mainit- 9 tuun kanavaan, mikä voisi johtaa mainitun kanavan täydelliseen tai osittaiseen tukkeutumiseen polymeerihiukkasten agglomeroitumisen ja mahdollisesti sulamisen vuoksi. Koska eristysventtiili 13 suljetaan avattaessa venttiili 18, 5 huuhtelukaasu karkaa kanavan 12 kautta ylös reaktoriin 1.

Kuvio 5 esittää lisäksi lisälaitetta, joka mahdollistaa polymeerin siirtämisen sulkusiilosta 14 paineen-alennus- ja kaasunpoistokammioon 19 poistokanavan 15 välityksellä. Kammio 19 pystyy erottamaan polymeerin sen muka-10 na tulleesta reaktiokaasuseoksesta. Erotettu polymeeri poistetaan kammiosta 19 kanavaa 20 pitkin, joka on edullisesti varustettu venttiilillä 21, käsiteltäväksi edelleen tai saatettavaksi esimerkiksi lisäkaasunpoiston kohteeksi ja/tai varastoitavaksi tai rakeistettavaksi. Kammiossa 19 15 erotettu reaktiokaasuseos poistetaan kammiosta ja kierrätetään ulkopuoliseen kierrätyskanavaan 5 kompressorilla 23 varustetun kierrätyskanavan 22 kautta.

Tämän keksinnön yhtenä toisena kohteena on menetelmä yhden tai useamman olefiinin polymeroimiseksi jatkuva-20 toimisesti kaasufaasissa reaktorissa, jossa on leijutettu ja mahdollisesti mekaanisesti sekoitettu kerros ja pystysuora sivuseinä, absoluuttisessa paineessa joka on ilmanpainetta korkeampi, syöttämällä jatkuvasti tai ajoittain katalyyttiä reaktoriin, syöttämällä jatkuvasti yhtä 25 tai useampaa olefiinia reaktiokaasuseokseen, joka kulkee jatkuvasti reaktorin läpi ylöspäin ja kierrätetään reaktorin pohjalle, poistamalla polymerointilämpöä jäähdyttämällä kierrätettävää reaktiokaasuseosta, ja poistamalla valmistettua polymeeriä sulkusiiloon, joka on varustettu 30 poistoventtiilillä ja yhdistetty reaktorin pystysuoraan sivuseinään poistokanavalla, joka on varustettu eristys-venttiilillä, jolle menetelmälle on tunnusmerkillistä, että koko polymeerivirta, joka poistetaan reaktorin pystysuorasta sivuseinästä, poistokanavaa pitkin sulkusiiloon 35 johdetaan alaspäin ja vaakatasoon nähden kallistuskulmassa 10 A, joka on vähintään yhtä suuri kuin polymeerin lepokulma b ja korkeintaan 90°.

Polymeerin lepokulma b on kulma, jonka määrittelevät F. A. Zenz ja D. F. Othmer teoksessa Fluidization and 5 Fluid-Particle Systems, joka on julkaistu sarjassa Reinhold Chemical Engineering Series, Reinhold Publishing Corporation, New York 1960, s. 85 - 88. Sitä kutsutaan myös "lepokulmaksi a" teoksessa the European Handling Federation, Section II, Continuous Handling/Special Charac-10 teristis of Bulk Products Transported in Pneumatic Conveyors (FEM 2, 481), GB-painos 1984, s. 9 ja 10 ja kuvio 2.

Tällä menetelmällä valmistettujen polymeerien, erityisesti polyeteeni-, polypropeeni- ja eteeni- tai propee-15 nikopolymeerijauheiden lepokulma b voi yleensä olla yli 30° ja alle 60°, edullisesti alueella 35° - 55°, erityisesti 40° - 45°.

Keksinnön mukainen menetelmä on aivan erityisen sopiva polyolefiinijauheille, erityisesti lineaarisesta 20 pienitiheyksisestä polyeteenistä tai suuritiheyksisestä polyeteenistä, jotka ovat esimerkiksi tiheysalueella 0,87 - 0,97 g/cm3, tai polypropeenista koostuville jauheille. Tämän menetelmän mukaisesti valmistetut polymeerit voivat erityisesti olla jauheita, jotka vastaavat olennai-25 sesti tyyppiä B ja joskus tyyppejä A ja B noudatettaessa luokitusta, jonka esittää D. Geldart teoksessa Gas Fluidization Technology, joka on julkaistu sarjassa Wiley-Interscience Publication, John Wiley & Sons 1986, s. 33 -46. Polymeerit voivat koostua hiukkasista, joiden massa-30 keskimääräinen läpimitta on alueella 300 - 2 000, edullisesti 500 - 1 500 mm.

Tämän keksinnön mukaisesti koko polymeerivirta, joka poistetaan reaktorista sulkusiiloon, johdetaan alaspäin ja vaakatasoon nähden kallistuskulmassa A, joka on 35 vähintään yhtä suuri kuin polymeerin lepokulma b ja kor- 11 keintaan 90°, edullisesti alueella (b + 5°):sta 90°:seen, erityisesti (b + 10°):sta 90°:seen. Polymeeri ei siten minään hetkenä reaktorista poistumisen ja sulkusiilon välissä virtaa vaakasuoraan tai kallistettuna lievästi, niin 5 että se muodostaisi vaakatasoon nähden kulman, joka on esimerkiksi pienempi kuin mainitun polymeerin lepokulma b.

Polymeerinvirran lähtökohdassa, jossa polymeeri poistuu reaktorin pystysuoralta sivuseinältä virratakseen kohden sulkusiiloa, virran lähtökallistuskulmalla A voi 10 olla mikä tahansa arvo, joka on vähintään b, tai b + 5° tai b + 10° mutta alle 90°, esimerkiksi korkeintaan 85°, edullisesti korkeintaan 80°. Virran lähtökallistuskulmalla A voi siten olla mikä tahansa arvo b:stä alle 90°:seen, edullisesti (b + 5°):sta 85°:seen, erityisesti (b + 15 10D):sta 80°:seen.

On havaittu, että voimakkaasti ja pysyvästi kallistetun virtaustyypin ansiosta eristysventtiilin avaushet-kellä, jolloin reaktori saatetaan yhteyteen sulkusiilon kanssa, jossa vallitseva absoluuttinen alkupaine P2 on esi-20 merkiksi pienempi kuin Plr ja sulkusiilon poistoventtiilin ollessa kiinni, eristysventtiilin yläpuolella, toisin sanoen reaktorin ja eristysventtiilin välissä, oleva poisto-kanavan osa täyttyy suurin piirtein kokonaan polymeerillä, joka sitten paine-eron vaikutuksesta virtaa välittömästi 25 sulkusiiloon ensimmäisessä vaiheessa olennaisen tiiviinä faasina, kunnes sulkusiilossa vallitseva paine kasvaa suurin piirtein arvoon Px, ja jatkaa sitten toisessa vaiheessa virtaustaan sulkusiiloon olennaisesti painovoimaisesti niin pitkään, että sulkusiilo täyttyy halutulla määrällä 30 polymeeriä, joka määrä eristetään sitten sulkusiiloon sulkemalla eristysventtiili ja otetaan talteen sulkusiilosta avaamalla poistoventtiili.

Niinpä sen ansiosta, että polymeerivirta on voimakkaasti ja pysyvästi kallistettu reaktorin ja sulkusiilon 35 välissä, eristysventtiilin yläpuolella oleva poistokanavan 12 osa on täynnä lepotilassa olevaa polymeeriä ennen eristys-venttiilin avaamiseksi, jolloin tuloksena on, että tämän venttiilin avautuessa sulkusiiloon tulee ensimmäisessä vaiheessa olennaisesti tiiviinä faasina olevaa polymeeriä 5 eikä olennaisesti reaktiokaasuseosta, kuten tunnetuissa aiemmissa prosesseissa. Lisäksi paineen suurin piirtein tasaannuttua sulkusiilon ja reaktorin välillä, yleensä 1 -2 sekunnissa eristysventtiilin avaamisen jälkeen, polymee-rivirran voimakas ja pysyvä kallistus edistää toisessa 10 vaiheessa olennaisesti painovoimaista virtausta, joka pysyy voimakkaana poistokanavassa huolimatta vastakkaissuuntaisesta kaasuvirtauksesta, jota tapahtuu sulkusiilosta ylös reaktoriin sulkusiilon täyttyessä polymeerillä.

Kiinteän aineen erilaiset virtaustavat kaasussa, 15 esimerkiksi tiiviinä faasina, myötävirtaan tai vastavirtaan, määritellään erityisesti teoksissa F. A. Zenz ja D. F. Othmer, Fluidization and Fluid-Particle Systems, joka on julkaistu sarjassa Reinhold Chemical Engineering Series, Reinhold Publishing Corporation, New York 1960, s. 20 477 - 487 ja J. F. Davidson ja D. Harrison, Fluidization,

Academic Press Inc., Lontoo 1971, s. 1-9.

On havaittu, että sulkusiilon keskimääräinen täyttöaste paranee tämän keksinnön mukaisesti vähintään 20 %, edullisesti vähintään 30 %, tunnettuihin aiempiin menetel-25 miin verrattuna.

On yllättävää havaita, ettei keksinnön mukainen menetelmä johda poistokanavan osittaiseen eikä täydelliseen tukkeutumiseen erityisesti polymeerin ollessa levossa mainitussa kanavassa juuri ennen eristysventtiilin avaa-30 mistä ja että se virtaa tiiviinä faasina heti mainitun venttiiliin avautuessa, kun tiedetään, että reaktorista poistettu polymeeri sisältää aktiivisia katalyyttispesiek-siä, on edelleen kosketuksessa jäähdyttämättömän reaktio-kaasuseoksen kanssa ja polymerointireaktio on voimakkaasti 35 eksoterminen.

13

Polymeeriä voidaan poistaa noudattamalla toimenpi-desykliä, jota toistetaan polymerointiprosessin aikana säännöllisesti tai epäsäännöllisesti, pyrkien edullisesti pitämään kerros suurin piirtein vakiokorkuisena reaktoris-5 sa. Toimenpidesykli on esimerkiksi seuraavanlainen.

Syklin alussa, eristys- ja mahdollisesti poisto-venttiilin ollessa kiinni, polymeeristä tyhjässä sulkusii-lossa vallitsee absoluuttinen paine P2, joka on alempi kuin reaktorissa vallitseva paine Ρ2. Suhde P1:P2 voi olla 5:1 -10 50:1, edullisesti 10:1 - 25:1. Absoluuttinen paine P2 on yleensä hieman ilmanpainetta korkeampi, ja voi olla esimerkiksi 0,11 - 0,2 MPa, edullisesti 0,11 - 0,12 MPa.

Sykli voi käsittää seuraavaksi eristysventtiilin avaamisen, edullisesti nopeasti, esimerkiksi alle 1 tai 2 15 sekunnissa, sulkusiilon poistoventtiilin ollessa kiinni. Eristysventtiili voidaan pitää auki riittävän pitkään halutun polymeerimäärän keräämiseksi sulkusiiloon, esimerkiksi 1 - 120 s, edullisesti 2 - 40 s ja erityisesti 3 -20 s. Eristysventtiili voidaan sulkea, kun sulkusiilossa 20 on saavutettu absoluuttinen paine, joka on suurin piirtein yhtä suuri kuin reaktorissa vallitseva absoluuttinen paine Pj. Välittömästi tai hyvin pian eristysventtiilin sulkemisen jälkeen avataan poistoventtiili, edullisesti suurella nopeudella, esimerkiksi alle 1 tai 2 sekunnissa, polymee-25 rin poistamiseksi sulkusiilosta. Polymeeri voidaan poistaa esimerkiksi paineenalennus- ja kaasunpoistokammioon 19 kanavan 15 välityksellä, kuten kaaviomaisesti kuviossa 5 esitetyillä välineillä. Kammiossa 19, joka voi olla varustettuna venttiilillä 21, joka on kiinni syötettäessä poly-30 meeriä sulkusiilosta kammioon, voi vallita absoluuttinen paine P2, jolloin tuloksena on, että syklin lopussa sulku-siilossa vallitsee jälleen absoluuttinen paine P2.

Syklin kokonaiskesto, mukaan luettuna polymeerin poisto sulkusiilosta, voi olla esimerkiksi 5 - 300, edul-35 lisesti 8 - 60 s. Syklin päättymisen ja seuraavan syklin 14 alkamisen välisen jakson tulisi edullisesti olla mahdollisimman lyhyt, esimerkiksi 5 - 300 s, edullisesti 10 -60 s.

Jos syklin kokonaiskesto ja/tai syklin päättymisen 5 ja seuraavan syklin alkamisen välinen jakso ovat kuitenkin liian pitkiä ja aiheuttavat vaaran poistokanavan osittaisesta tai täydellisestä tukkeutumisesta, on edullista käyttää huuhtelukaasua, esimerkiksi kanavan 17 välityksellä, joka tulee poistokanavaan 12 eristysventtiilin 13 ylä-10 puolelle ja edullisesti lähelle mainittua venttiiliä, kuten esitetään kaaviomaisesti kuviossa 5. Huuhtelukaasu voi olla reaktorista tulevaa, edullisesti jäähdytettyä, reak-tiokaasuseosta tai tämän seoksen yhtä tai useampaa aineosaa, vetyä tai inerttikaasua, kuten typpeä tai esimerkik-15 si vähintään yhtä C^.g-, edullisesti C2„5-alkaania, jonka paine on korkeampi kuin P1. Huuhtelukaasun syöttökanava 17 varustetaan venttiilillä 18. Huuhtelukaasua syötetään poistokanavaan eristysventtiilin yläpuolelle, jotta estetään polymeerin joutuminen lepotilaan mainitussa kanavassa 20 eristysventtiilin ollessa kiinni, ja sen syöttö lopetetaan edullisesti riittävän ajoissa ennen eristysventtiilin avaamista uudelleen, niin että polymeerille jää aikaa täyttää poistokanava suurin piirtein kokonaan. Venttiilin 18 käsittely voi tapahtua edellä valaistussa poistotoimen-25 pidesyklissä seuraavasti. Venttiili 18 voidaan avata välittömästi eristysventtiilin 13 sulkemisen jälkeen ja pitää auki seuraavan syklin alkuun asti, eristysventtiilin 13 avaamista välittömästi edeltävään ajankohtaan asti. Venttiili 18 suljetaan edullisesti vähän, esimerkiksi 1 -30 30 s, edullisesti 2 - 20 s, ennen eristysventtiilin 13 avaamista, jotta poistokanava täyttyy polymeerillä ja edistetään siten polymeerin virtaamista tiiviinä faasina manitun kanavan läpi eristysventtiilin 13 avaamisen jälkeen. Huuhtelukaasun nopeus poistokanavassa voi olla sel-35 lainen, että se on suurempi kuin polymeerin leijutuksen 15 vaatima pienin nopeus, tai edullisesti sellainen, että kaasu vie polymeerin mukanaan poistokanavasta reaktoriin. Kuvio 6 esittää kaaviomaisesti vaiheita polymeerin poistamiseksi reaktorista 1 sulkusiiloon 14 poistokanavan 5 12 ja eristysventtiilin 13 kautta. Vaiheessa 6a polymeeri on leijutilassa reaktorissa 1 paineen P1 alaisena, osa polymeeristä on lepotilassa osassa kanavaa 12 venttiilin 13 yläpuolella, venttiili 13 on kiinni, sulkusiilo on tyhjä polymeeristä ja painetta P1 alhaisemman paineen P2 alaise-10 na, ja venttiili 16 on auki. Vaiheessa 6b venttiili 16 on kiinni ja venttiili 13 auki, polymeeri virtaa olennaisesti tiiviinä faasina kanavan 12 läpi esimerkiksi paine-eron vaikutuksesta ja valuu sulkusiiloon 14, samalla kun sulku-siilossa vallitseva paine kohoaa arvoon P1. Vaiheessa 6c 15 sulkusiilossa vallitseva paine on Px, polymeeri virtaa olennaisesti painovoimaisesti kanavan 12 läpi ja täyttää sulkusiilon 14, samalla kun sulkusiilossa oleva kaasu karkaa sieltä vastavirtaan polymeeriin nähden kanavan 12 kautta ja palaa reaktoriin. Vaiheessa 6d venttiili 13 on 20 kiinni ja venttiili 16 auki, sulkusiilossa oleva polymeeri poistuu sieltä kanavan 15 kautta esimerkiksi paine-eron vaikutuksesta, sulkusiilossa vallitseva paine laskee arvoon P2, ja leijutilassa olevaa polymeeriä tulee reaktorista 1 venttiilin 13 yläpuolella olevaan kanavan 12 osaan. 25 Sitten voidaan käynnistää seuraava sykli.

Kuvio 7 esittää kaaviomaisesti vaiheita polymeerin poistamiseksi reaktorista 1 sulkusiiloon 14 yhden edullisen vaihtoehtoisen muodon mukaisesti, ja siinä käytetään samoja viitenumerolta kuin kuviossa 6; mukana on lisäksi 30 syöttökanava 17 huuhtelukaasua varten ja venttiili 18.

Valheessa 7a polymeeri on leijutilassa reaktorissa 1 paineen Px alaisena, venttiili 13 on kiinni, venttiili 18 on auki, huuhtelukaasu virtaa ylöspäin kanavaa 12 pitkin reaktoriin ja estää polymeerin pääsyn kanavaan 12, sulku-35 siilo on tyhjä polymeeristä ja painetta P1 alhaisemman pai- 16 neen P2 alaisena, ja venttiili 16 on auki. Vaiheessa 7b venttiili 18 on kiinni ja polymeeri virtaa reaktorista 1 venttiilin 13 yläpuolella olevaan kanavan 12 osaan, jonne se jää lepotilaan. Vaiheessa 7c venttiili 16 on kiinni ja 5 venttiili 13 auki, polymeeri virtaa olennaisesti tiiviinä faasina kanavan 12 läpi paine-eron vaikutuksesta ja täyttää sulkusiilon 14, samalla kun sulkusiilossa vallitseva paine kohoaa arvoon Vaiheessa 7d sulkusiilossa vallitseva paine on Px, polymeeri virtaa olennaisesti painovoi-10 maisesti kanavan 12 läpi ja täyttää sulkusiilon 14, samalla kun sulkusiilossa oleva kaasu karkaa sieltä vastavirtaan polymeeriin nähden kanavan 12 kautta ja palaa reaktoriin. Vaiheessa 7e venttiili 13 on kiinni ja venttiili 16 auki, sulkusiilossa oleva polymeeri poistuu sieltä kanavan 15 15 kautta esimerkiksi paine-eron vaikutuksesta, sulkusii lossa vallitseva paine laskee arvoon P2, ja venttiili 18 avataan, jolloin huuhtelukaasu pääsee huuhtomaan kanavassa 12 olevan polymeeerin ylös reaktoriin 1. Sitten voidaan käynnistää seuraava sykli.

20 Eristysventtllll 13, poistoventtiili 16 ja huuhte- luventtiili 18 ovat edullisesti pallomaisella ytimellä ja rajoittamattomalla kulkutiellä varustettuja venttiilejä. Ne voivat toimia epäjatkuvasti ja erityisesti siten, että saadaan aikaan nopea, esimerkiksi alle 1 tai 2 sekunnissa 25 tapahtuva, avautuminen ja sulkeutuminen. Ne voivat toimia myös ollen jatkuvassa pyörimisliikkeessä, kuten kuvataan FR-patenttijulkaisussa 2 599 991.

Menetelmä yhden tai useamman olefiinin polymeroimi-seksi jatkuvatoimisesti kaasufaasissa toteutetaan reakto-30 rissa, jossa on leijutettu ja mahdollisesti mekaanisesti sekoitettu kerros ja joka pidetään absoluuttisen paineen Pi alaisena, joka voi olla 0,5 - 6 MPa, edullisesti 1-4 MPa. Leijukerroksen lämpötila voidaan pitää alueella 30 -130 °C, edullisesti 50 - 110 °C. Reaktiokaasuseos kulkee 35 reaktorin läpi ylöspäin nopeudella, joka voi olla alueella 17 0,3 - 0,8 m/s, edullisesti 0,4 - 0,7 m/s. Reaktiokaasuseos vox sisältää yhtä tai useampaa olefiinia, erityisesti C2-i0-, edullisesti C2_8-olefiineja, esimerkiksi eteeniä tai propeenia tai eteenin seosta vähintään yhden C3_10-, edulli-5 sesti C3_s-olefiinin, esimerkiksi propeenin, 1-buteenin, 1-hekseenin, 4-metyyli-l-penteenin tai 1-okteenin, ja/tai myös vähintään yhden dieenin, esimerkiksi konjugoimattoman dieenin, kanssa. Se voi sisältää myös vetyä ja/ta± inert-tikaasua, kuten typpeä tai esimerkiksi vähintään yhtä Cx„6-, 10 edullisesti C2_5-alkaania. Polymerointimenettely voidaan toteuttaa erityisesti noudattamalla menetelmää, jota kuvataan PCT-patenttihakemuksessa, jonka julkaisunumero on W094/28 032. Se voidaan toteuttaa katalyytin läsnä ollessa, joka käsittää vähintään yhtä alkuaineiden jaksollisen 15 järjestelmän [the American Chemical Societyn nimistökomi-tean (Nomenclature Committee) hyväksymä, katso Encyclopedia of Inorganic Chemistry, toim. R. Bruce King, John Wiley & Sons 1994] ryhmään 4, 5 tai 6 kuuluvaa siirtymäme-tallia. Erityisesti on mahdollista käyttää Ziegler-Natta-20 tyyppistä katalyyttijärjestelmää, joka sisältää siirtymä-metallin, kuten edellä mainittujen, yhdistettä käsittävää kiinteää katalyyttiä ja kokatalyyttiä, joka käsittää alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmään 1, 2 tai 3 kuuluvan metallin organometalliyhdistettä, esimerkiksi orga-25 noalumiiniyhdistettä. Hyvin aktiivisia katalyyttijärjes-telmiä on tunnettu jo monia vuosia ja niillä pystytään tuottamaan suuria määriä polymeeriä suhteellisen lyhyessä ajassa sillä seurauksella, että on mahdollista välttää vaihe, jossa poistetaan polymeerissä läsnä olevat kata-30 lyyttijäännökset. Nämä hyvin aktiiviset katalyytit sisäl tävät yleensä kiinteää katalyyttiä, joka käsittää olennaisesti siirtymämetalli-, magnesium- ja halogeeniatomeja. On myös mahdollista käyttää hyvin aktiivista katalyyttiä, joka käsittää olennaisesti lämpökäsittelyllä aktivoitua 35 kromioksidia ja jota käytetään yhdistettynä tulenkestävään 18 oksidiin perustuvaan rakeiseen kantajaan. Tämä polymeroin-timenetelmä soveltuu erityisen hyvin käytettäväksi metal-loseenikatalyyttien, kuten zirkonoseeni-, hafnoseeni-, titanoseeni- tai kromoseenikatalyyttien, tai piidioksldi-5 kantajalla olevien, esimerkiksi titaani- tai vanadiinipoh-jäisten Ziegler-katalyyttien yhteydessä. Edellä mainittuja katalyyttejä tai katalyyttijärjestelmiä voidaan käyttää suoraan sellaisinaan leijukerrosreaktorissa tai ne voidaan muuttaa ennalta olefiiniesipolymeeriksi, erityisesti esi-10 polymeroinnilla, jossa katalyytti tai katalyyttijärjestelmä saatetaan kosketukseen yhden tai useamman olefiinin, kuten edellä mainittujen, kanssa nestemäisessä hiilivety-väliaineessa tai kaasufaasissa, käyttämällä esimerkiksi epäjatkuvaa tai jatkuvaa prosessia.

15 Tämä menetelmä soveltuu erityisen hyvin jauhemuo- dossa olevien polyolefiinien valmistukseen, joita ovat erityisesti lineaarinen pienitiheyksinen polyeteeni tai suuritiheyksinen polyeteeni, jonka tiheys on esimerkiksi alueella 0,87 - 0,97 g/cm3, polypropeenin tai propeenin 20 kopolymeerit eteenin ja/tai C4_8-olef iinien kanssa, tai propeenin elastomeeriset kopolymeerit eteenin ja mahdollisesti vähintään yhden konjugoimattoman dieenin kanssa, joiden tiheys on esimerkiksi 0,85 - 0,87 g/cm3.

Keksinnön mukaisen laitteiston ja menetelmän edut 25 koostuvat siitä, että sulkusiilon täyttöaste polymeerillä kasvaa huomattavasti jokaisessa poistotoimenpiteessä ja samalla vältetään poistolaitteen osittainen tai täydellinen tukkeutuminen. Täyttöastetta voidaan karakterisoida erityisesti polymeerimassalla, joka siirtyy kussakin pols-30 totoimenpiteessä reaktorista sulkusiiloon, ilmaistuna yk sikköä kohden sulkusiilon sisätilavuutta; tämä määrä on suhteellisen suuri ja voi olla alueella 200 - 450 kg/m3, edullisesti 250 - 400 kg/m3 ja erityisesti 300 - 400 kg/m3, ja nämä arvot riippuvat tunnetusti voimakkaasti levossa 35 olevan polymeerin irtotiheydestä.

19

Seuraavat esimerkit valaisevat tätä keksintöä.

Esimerkki 1

Eteenin kaasufaasipolymerointi 1-buteenin kanssa toteutetaan laitteistossa, joka on identtinen kuviossa 1 5 kaaviomaisesti esitetyn kanssa. Leijukerroksella ja pystysuoralla sivuseinällä varustetun sylinterimäisen reaktorin 1 sisäläpimitta on 3 m ja korkeus H 10 m, ja sen yläpuolella on rauhoituskammio 3. Reaktorin pohjalla on leiju-tusritilä 4, jonka yläpuolella on 18 tonnin leijukerros 10 eteenin ja 1-buteenin kopolymeeriä, jonka tiheys on 0,96 g/cm3, jauheena, joka koostuu hiukkasista, joiden massakes-kimääräinen läpimitta on 300 - 750 mm ja joista hiukkasista 90 paino-% on läpimitaltaan alueella 300 - 1 200 mm. Leijutetun jauheen irtotiheys on 300 kg/m3. Leijukerroksen 15 korkeus h on 8,5 m.

Reaktiokaasuseos kulkee leijukerroksen läpi absoluuttisen paineen 2 MPa alaisena ylöspäin nopeudella 0,6 m/s ja lämpötilassa 92 °C. Se sisältää tilavuuden mukaan mitattuna 30 % eteeniä, 1 %:n 1-buteenia, 25 % vetyä ja 20 44 % typpeä.

Ziegler-Natta-tyyppinen katalyytti, joka käsittää titaania, magnesiumia ja halogeeniatorneja, käsitellään esipolymeerin muotoon FR-patenttijulkaisun 2 405 961 esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Sitä syötetään ajoittain 25 reaktoriin syöttölinjan 11 kautta.

Näissä olosuhteissa syntyy 3,8 t/h eteenin ja 1-buteenin kopolymeeriä jauheen muodossa, jolla on edellä mainitut tunnusmerkilliset piirteet ja jonka lepokulma b on 42°.

30 Laite kopolymeerin poistamiseksi käsittää kuviossa 1 esitetyn kaltaisen poistokanavan 12, jonka pituus on 1 m ja sisäläpimitta 0,05 m. Kanava 12 lähtee reaktorin 1 pystysuorasta seinästä 1,5 m:n korkeudelta leujutusritilän 4 yläpuolelta alaspäin lähtökulman A ollessa 60°. Se muodos-35 taa puolivälissä pituuttaan kulman ja suuntautuu sitten 20 pystysuoraan (A = 90°) alaspäin. Sen alapäässä on eristys-venttiili 13, jossa on pallomainen ydin ja rajoittamaton kulkutie, jonka sisäläpimitta on 0,05 m, minkä jälkeen kanava tulee sulkusiiloon 14, jonka sisätilavuus V2 on 105 1.

5 Sulkusiilon 14 alaosassa on poistoaukko, joka on varustettu poistoventtiilillä 16, joka on yhteydessä poistokanavaan 15, jonka sisäläpimitta on 0,05 m, ja joka on yhteydessä paineenalennus- ja kaasunpoistokammioon 19, joka on varustettu kierrätyskanavalla 22 ja kompressorilla 23 sa- 10 moin kuin kanavalla 20 ja venttiilillä 21, kuten esitetään kaaviomaisesti kuviossa 5.

Kopolymeeriä poistetaan reaktorista 1 noudattamalla kuviossa 6 esitetyn kaltaista toimenpidesykliä, joka sisältää seuraavat vaiheet: 15 - venttiili 13 suljetaan, sulkusiilo 14 on tyhjä kopolymeeristä absoluuttisen paineen P2 ollessa 0,12 MPa, venttiili 16 on auki ja kanava 12 on venttiilin 13 yläpuolella täynnä lepotilassa olevaa kopolymeeriä; - venttiili 16 suljetaan ja venttiili 13 avataan 20 noin 1 sekunnissa, kopolymeeri virtaa olennaisesti tiiviinä faasina kanavan 12 läpi ja valuu sulkusiiloon 14, samalla kun sulkusiilossa vallitseva absoluuttinen paine nousee alle 2 sekunnissa arvosta 0,12 MPa arvoon 2 MPa; kopolymeeri jatkaa virtaustaan sulkusiiloon 14 absoluutti- 25 sen paineen 2 MPa vallitessa olennaisesti painovoimaises-ti, samalla kun sulkusiilossa oleva kaasu karkaa vastavirtaan kopolymeeriin nähden kanavan 12 kautta ja palaa reaktoriin 1; - venttiiliä 13 pidetään auki 8 sekuntia; 30 - venttiili 13 suljetaan ja venttiili 16 avataan noin 1 sekunnissa; kopolymeeri poistuu sulkusiilosta 14 ja virtaa kanavan 15 kautta kammioon 19 noin 3 sekunnissa, samalla kun sulkusiilossa vallitseva absoluuttinen paine laskee nopeasti arvosta 2 MPa arvoon 0,12 MPa ja kopoly- 21 meeriä tulee reaktorista 1 kanavaan 12, johon se jää lepotilaan.

Tämä toimenpidesykli toistetaan 30 sekunnin välein. Kussakin syklissä reaktorista sulkusiilon välityksellä 5 poistettavan kopolymeerin määrä on 32 kg. Sulkusiilon 14 täyttöaste kopolymeerillä on 305 kg/m3 sulkusiilon sisäti-lavuutta.

Kopolymerointiprosessi jatkuu tällä tavalla muutamia päiviä poistolaitteen tukkeutumatta.

10 Esimerkki 2

Tehdään kopolymerointi, joka on muuten samanlainen kuin esimerkissä 1, mutta käytettävä laitteisto on kuviossa 5 kaaviomaisesti esitetyn kaltainen. Lisäksi sylinteri-mäisen reaktorin 1 sisäläpimitta on 4,5 m ja korkeus H 15 16 m, ja leijutettavana kerroksena on 70 tonnia esimerkis sä 1 kuvatun kanssa identtistä eteenin ja 1-buteenin kopo-lymeeriä. Leijukerroksen korkeus h on 14 m. Reaktorissa vallitseva absoluuttinen paine Px on 2,3 MPa. Venttiilillä 18 varustettu huuhtelukaasukanava 17 tulee kanavaan 12 20 juuri venttiilin 13 yläpuolelle. Mäissä olosuhteissa syntyy 17,3 t/h kopolymeeriä.

Laite kopolymeerin poistamiseksi on muuten esimerkissä 1 kuvatun kaltainen, mutta kanavan 12 ja venttiilin 13 sisäläpimitta on 0,075 m, kanava 12 lähtee reaktorin 1 25 sivuseinästä korkeudelta 1 m ritilän 4 yläpuolelta, sulku-siilon 14 sisätilavuus V2 on 200 1, kanavan 15 sisäläpimitta on 0,0625 m ja laitteistoon asennetaan rinnakkain kaksi tämäntyyppistä laitetta kopolymeerin poistamiseksi.

Kopolymeeriä poistetaan reaktorista 1 kahden pois-30 tolaitteen avulla noudattamalla kuviossa 7 esitetyn kaltaista toimenpidesykliä, joka käsittää seuraavat vaiheet kummankin laitteen kohdalla: - venttiili 13 suljetaan, venttiili 18 avataan ja se päästää reaktiokaasuseoksen, joka on samanlaista kuin 35 reaktorissa 1, kulkemaan lävitseen lämpötilassa 92 °C ja 22 absoluuttisen paineen 2,4 MPa alaisena nopeudella 0,6 m/s kanavaa 12 pitkin ylös reaktoriin 1, jolloin estetään ko-polymeeriä jäämästä lepotilaan kanavassa 12; sulkusiilo 14 on tyhjä kopolymeeristä absoluuttisen paineen P2 ollessa 5 0,12 MPa, ja venttiili 16 on auki; - venttiili 18 suljetaan, leijutilassa olevaa kopo-lymeeriä tulee kanavaan 12 venttiilin 13 yläpuolelle, jonne se jää lepotilaan; - 8 sekunnin kuluttua venttiili 16 suljetaan ja 10 venttiili 13 avataan noin 1 sekunnissa; kopolymeeri virtaa olennaisesti tiiviinä faasina kanavan 12 läpi ja valuu sulkusiiloon 14, samalla kun sulkusiilossa vallitseva absoluuttinen paine nousee noin 2 sekunnissa arvosta 0,12 MPa arvoon 2 MPa; kopolymeeri jatkaa virtaustaan sulkusii-15 loon 14 absoluuttisen paineen 2 MPa vallitessa olennaisesti painovoimaisesti, samalla kun sulkusiilossa oleva kaasu karkaa vastavirtaan kopolymeeriin nähden kanavan 12 kautta ylös reaktoriin 1; - venttiiliä 13 pidetään auki 10 sekuntia; 20 - venttiili 13 suljetaan ja venttiilit 16 ja 18 avataan noin 1 sekunnissa; kopolymeeri poistuu sulkusii-losta 14 ja virtaa kanavan 15 kautta kammioon 19 alle noin 4 sekunnissa, samalla kun sulkusiilossa vallitseva absoluuttinen paine laskee nopeasti arvosta 2 MPa arvoon 0,12 25 MPa ja kanavassa 12 oleva kopolymeeri huuhdotaan sieltä reaktoriin 1 huuhtelukaasulla.

Tämä toimenpidesykli toistetaan 35 sekunnin välein kummallakin poistolaitteella. Kussakin syklissä reaktorista kummankin laitteen välityksellä poistettavan kopolymee-30 rin määrä on 60 kg. Sulkusiilon 14 täyttöaste kopolymee-rillä on 300 kg/m3 sulkusiilon sisätilavuutta.

Kopolymerointiprosessi jatkuu tällä tavalla muutamia päiviä poistolaitteen tukkeutumatta.

23

Esimerkki 3 (vertailuesimerkki)

Toimenpide toteutetaan tarkalleen kuten esimerkissä 1, paitsi että kanavan 12 ensimmäisen osan kulma A on 18° eikä 60°.

5 Havaitaan, että kussakin poistotoimenpidesyklissä poistetun kopolymeerin määrä on 30 % pienempi kuin esimerkissä 1. Sulkusiilon 14 alhainen täyttöaste johtuu siitä, että ennen venttiilin 13 avaamista venttiilin 13 yläpuolella oleva kanavan 12 osa sisältää hyvin vähän kopolymee-10 riä ja että avattaessa venttiili 13 kanavan 12 läpi kulkeva ja sulkusiiloon 14 tuleva aines on olennaisilta osiltaan reaktiokaasuseosta. Lisäksi saavutettaessa painetasa-paino sulkusiilon ja reaktorin välillä kopolymeerin virtaus kanavan 12 läpi tapahtuu hitaasti ja sulkusiilo 14 15 täyttyy lopulta suhteellisen vähän kopolymeerillä. Tämän seurauksena toimenpidesykli kopolymeerin poistamiseksi toistetaan tiheämmin kuin esimerkissä 1, jotta taataan vastaava tuotantonopeus ja kerroksen vakiokorkeus reaktorissa. Lisäksi havaitaan, että kompressori 23, joka on 20 tarkoitettu kierrättämään kanavaan 5 kanavan 22 välityksellä reaktiokaasuseosta, jota tulee poistetun kopolymeerin mukana ja joka erotetaan tästä kammiossa 19, joutuu toimimaan huomattavasti tehokkaammin kuin esimerkissä 1, jotta taataan paljon suuremman kaasutilavuuden kierrätys.

Claims (10)

24

1. Laitteisto yhden tai useamman olefiinin kaasu-faasipolymeroinnin tekemiseksi, joka käsittää leijukerros- 5 reaktorin, jossa on pystysuora sivuseinä ja jonka pohjalla on leijutusritilä, reaktiokaasuseoksen ulkopuoliseen kierrätykseen tarkoitetun kanavan, joka yhdistää reaktorin yläpään reaktorin pohjaan leijutusritilän alapuolelle ja sisältää kompressorin ja vähintään yhden lämmönvaihtimen, 10 ja vähintään yhden polymeerin poistoon tarkoitetun kanavan, joka on varustettu eristysventtiilillä ja yhdistää reaktorin pystysuoran sivuseinän sulkusiiloon, joka on varustettu poistoventtiilillä, tunnettu siitä, että poistokanava lähtee reaktorin pystysuorasta sivusei-15 nästä ohjattuna alaspäin, niin että mainitun kanavan kukin osa muodostaa vaakatasoon nähden kulman A, joka on 35° -90° .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poistokanava sisältää ensim- 20 mäisen osan, joka lähtee reaktorin pystysuorasta sivuseinästä kulmassa A, joka on 45° - 75°, ja ensimmäiseen osaan liitetyn toisen, pystysuoran osan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poistokanavan sisätilavuus on 25 1/2 - 1/500 sulkusiilon sisätilavuudesta.

4. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että eristysvent-tiili sijaitsee lähellä sulkusiiloa.

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-4 mukai-30 nen laitteisto, tunnettu siitä, että poistokanavaan lähelle eristysventtiiliä tulee venttiilillä varustettu syöttökanava huuhtelukaasua varten.

6. Menetelmä yhden tai useamman olefiinin polyme-roimiseksi jatkuvatoimisesti kaasufaasissa reaktorissa, 35 jossa on leijukerros ja pystysuora sivuseinä, absoluutti- 25 sessa paineessa Pj, joka on ilmanpainetta korkeampi, syöttämällä jatkuvasti tai ajoittain katalyyttiä reaktoriin, syöttämällä jatkuvasti yhtä tai useampaa olefiinia reak-tiokaasuseokseen, joka kulkee jatkuvasti reaktorin läpi 5 ylöspäin ja kierrätetään reaktorin pohjalle, poistamalla polymerointilämpöä jäähdyttämällä kierrätettävää reaktio-kaasuseosta, ja poistamalla valmistettua polymeeriä sulku-siiloon, joka on varustettu poistoventtiilillä ja yhdistetty reaktorin pystysuoraan sivuseinään poistokanavalla, 10 joka on varustettu eristysventtiilillä, tunnettu siitä, että koko polymeerivirta, joka poistetaan reaktorin pystysuorasta sivuseinästä poistokanavaa pitkin sulkusii-loon, johdetaan alaspäin ja vaakatasoon nähden kallistus-kulmassa A, joka on vähintään yhtä suuri kuin polymeerin 15 lepokulma b ja korkeintaan 90°.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eristysventtiilin avaushet-kellä, jolloin reaktori saatetaan yhteyteen sulkusiilon kanssa, jossa vallitseva absoluuttinen alkupaine Pz on pie- 20 nempi kuin Px, ja sulkusiilon poistoventtiilin ollessa kiinni eristysventtiilin yläpuolella, reaktorin ja eristysventtiilin välissä, oleva poistokanavan osa täyttyy suurin piirtein kokonaan polymeerillä, joka sitten paine-eron vaikutuksesta virtaa välittömästi sulkusiiloon ensim-25 mäisessä vaiheessa olennaisen tiiviinä faasina, kunnes sulkusiilossa vallitseva paine kasvaa suurin piirtein arvoon Px, ja jatkaa sitten toisessa vaiheessa virtaustaan sulkusiiloon olennaisesti painovoimaisesti niin pitkään, että sulkusiilo täyttyy halutulla määrällä polymeeriä, 30 joka määrä eristetään sitten sulkusiiloon sulkemalla eris-tysventtiili ja otetaan talteen sulkusiilosta avaamalla poistoventtiili.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että absoluuttiset paineet P1 ja P2 35 ovat sellaiset, että suhde Pj:P2 on 5:1 - 50:1. 26

9. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syötetään huuhtelukaasua poistokanavaan eristysventtiilin yläpuolelle, jotta estetään polymeerin joutuminen lepotilaan mainitussa kanavassa 5 eristysventtiilin ollessa kiinni, ja sen syöttö lopetetaan riittävän ajoissa ennen eristysventtiilin avaamista uudelleen, niin että polymeerille jää aikaa täyttää poistokanava suurin piirtein kokonaan.

10. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 6-9 mu-10 kainen menetelmä, tunnettu siitä, että polymeroi- daan eteeniä, propeenia tai eteeniä ja vähintään yhtä C3_10-olefiinia ja/tai dieeniä absoluuttisen paineen Px ollessa 0,5-6 MPa lämpötilassa 30 - 130 °C. 27