HU203683B - Method and apparatus for directing polymerization reactions influidized bed - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés polimerizációs reakciók yezetésére fluidágyban. A találmány szerinti eljárásban elosztólemezen fluid közeget áramoltatunk át, ezzel az elosztólemez felett és azzal megtámasztva fluidágyat hozunk létre reakcióközegként, ahol az elosztólemez alatt, reaktor alapszintjénél kialakított beömléstől kezdődően keverőteret létesítünk és a beömlésen keresztül folyamatosan gázt tartalmazó fluid közeget juttatunk a fluidágyat és a keverőteret befogadó reaktorba, miközben a közeget alulról felfelé a keverőtéren, az elosztólemezen és a fluidágyon keresztüláramoltatjuk. A javasolt berendezésnél, amely különösen az eljárás megvalósítására szolgál, reaktorban felül kialakított reakciózónát és alul kialakított keverőteret elválasztó elosztólemez van elrendezve, míg a reaktor alsó részében a keverőtérrel közlekedő, célszerűen kör keresztmetszetű beömlés van kialakítva.

A polimerek előállítására alkalmas fluidágyas reakciók technológiájának kidolgozása révén számos polimer gazdaságos előállítása vált lehetővé. Ezek közé tartoznak a poliolefinek, mint a polietilén. A hagyományos eljárásokhoz képest a fluidágyas reakciókat a jóval kisebb beruházási költségek és a lecsökkent energiaigény jellemzi. A fluidágyas reaktorok felhasználását azonban korlátozza az a tény, hogy a fluidágyas reakciózónából a reakció során keletkezett hő sok esetben csak nem kielégítő hatékonysággal távolítható el.

A fluidágyas reaktorokat alkalmazó ismert felépítésű berendezésekben a reakciózónából a hő eltávolításának legáltalánosabb és leginkább elterjedt módszere az, mint az az US-3 256263, az US-3 254 070, az US-3 300 457 és az US-3 652 527 lsz. szabadalmi leírásokból megismerhető, hogy a gázáramot a reakciózónából kivezetik és a reaktoron kívül kialakított technológiai pontban a gázt összenyomják, majd expandálva hűtik. Ismert az a megoldás is (1. például az US3 965 083, az US-3 970 611 és az US-3 971768 lsz. szabadalmi leírásokat), amikor a fluidágyas közeget folyadéknak a fluidágy felületére történő szórásával hűtik. Az US-4 012573 lsz. szabadalmi leírás folyadéknak a fluidágyba való beínjektálásával javasolja a kívánt hűtőhatást biztosítani. A különböző polimerek, például a polietilén gyártására kidolgozott és általánosan használt fluidágyas reaktorok esetében a polimerizációs folyamatban keletkezett hő eltávolítása nagyobb mennyiségű fluid közeg áramoltatását igényelné, mint annak a fluid közegnek a mennyisége, amelyre szükség van a fluidágy fenntartásához és a reakcióhoz előírt anyagoknak a fluidágyba történő bevezetésére. A reaktor belső terében áramló fluid közeg sebességét azonban erőteljesen korlátozza az a tény, hogy meg kell akadályozni a szilárd részecskék nagy menynyiségének bejutását a fluid gázáramba, mielőtt az a reaktort elhagyná. Ennek megfelelően még az a fluid közeg is csak korlátos mennyiségben áramolhat, amelyre egyébként szükség van a hő feleslegének eltávolításához.

A hűtés a hőfelesleg eltávolításának hatékony módszere. A polimerizációs reakciók vezetésénél azonban az a vélemény alakult ki, hogy a hűtést csak addig szabad folytatni, hogy a polimerizációs folyamatba viszsza táplált gázáramban folyadék ne jelenjen meg, azaz a hőmérsékletnek végig a gáz halmazállapotú közeg harmatpontja fölött kell maradnia. Ezt a véleményt az a meggyőződés tartotta fenn, hogy a gázfázisú fluidágyas reaktorba nem szabad folyadékot bejuttatni, mivel ennek elkerülhetetlenül az lenne a következmé10 nye, hogy a visszatápláló vezetékek, a hőcserélő elemek a fluidágy alatt, vagy (ha alkalmazzák) az elosztólemez alatt eltömődnének. További kedvezőtlen következményként tartották számon a monomer koncentrációjának várható inhomogenitását a fluidágyon belül, továbbá a folyadék felhalmozódását a reaktor alsó részében, ami zavarná a reaktor folyamatos működését, vagy esetleg a reaktor eltömődését okozná.

Ugyancsak széles körben elterjedt az a vélemény, hogy / különleges esetekben a gázfázisú polimerizációs fo20 lyamathoz létrehozott fluidágyban jelen levő folyadék _t a fluidágyas közeg összeomlásához vezethet, aminek következménye a fluidágyban lebegő szilárd részecskék összeolvadása lenne. Mindezen alapelvek figyelembevételével a gázáram visszatáplálását olyan felté25 telek mellett végezték, hogy elkerüljék a hőmérsékletnek a harmatpont alá való süllyedését, aminek eredménye azonban a reaktor teljesítőképességének korlátozása volt. Másik lehetőségként az adódott, hogy a poliolefinek előállításához a szükségesnél sokkal na30 gyobb méretű és így a kívánt hőhatási feltételeket biztosító reaktorokat használtak, amivel az előírt termelékenységet a harmatpont feletti hőmérsékletek tartása mellett ugyancsak el lehetett érni. Különösen sok probléma jelentkezett akkor, ha a reaktort homopoli35 mer feldolgozására tervezték vagy olyan termékek gyártására készítették elő, amelyeknél a visszatáplált fluid közeg harmatpontja viszonylag magas. Ez utóbbira példa a hexént mint komonomert tartalmazó gáz.

Az ismertetett alapelvek miatt ezeknél az anyagoknál a termelékenységet igen alacsony szinten tartották.

A fluid közegben jelen levő folyadék feltételezett veszélyességéről szól egyebek között az US-3922322, az US-4 035 560 lsz. és az EP-B 0050477 lsz. szabadalmi leírás kitanítása. Az US-4 359 561 lsz. szabadat- » mi leírás szerint a visszatáplált gázáram hőmérsékleti viszonyait oly módon kell beállítani, hogy a kiömlésnél elhelyezett hőcserélőben a hőmérséklet legalább 3 °Ckal, célszerűen legfeljebb 10 °C-kal haladja meg a harmatpontot.

A találmány feladata olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amelynél a hatékony hőelvonás úgy biztosítható, hogy közben a reaktorban a termelékenység magas szinten tartható, a reaktor alkalmassá válik különböző hőmérsékleti feltételeket igénylő polimerízá55 ciós folyamatok és reakciók vezetésére.

A találmány alapja az a felismerés, hogy az elterjedt véleményekkel ellentétben a fluidágyas közeg fenntartható és a reaktor hatékony üzemeltetési feltételei biztosíthatók akkor is, ha a reaktorba a folyamat60 bán részt vevő gáz, folyadék és szilárd halmazállapotú

-2 HU 203683 Β anyagokat akár viszonylag alacsony hőmérsékleten is, de megfelelő sebességgel juttatjuk be. Lehetőségként adódik, hogy a fluid áramban a gáz és az egyéb összetevők arányát a sebességtől gyakorlatilag függetlenül határozzuk meg, ennek szabályozása azonban nehézkes, a hőmérsékleti viszonyoktól függően a beömlés többféle kialakítására lehet szükség, vagyis a beömlés egyes részelemeit adott esetben cserélni kell. Ez lassítja a technológiai folyamatokat, a reaktor kezelését nehézkessé és költségessé teszi. Ezért további felismerésünk az, hogy ha a reaktor beömlésénél a belépő fluid áramot két vagy több részre osztjuk, ahol az egyik részt a reaktor belső falára, a másik részt pedig a reaktor hossztengelyére merőlegesen a hossztengely mentén áramoltatjuk, kedvező feltételeket teremtünk a fluidágy olyan fenntartásához, amelynél a szilárd és folyékony anyagok nem válnak ki a reaktor belső falán.

A kitűzött feladat megoldására egyrészt eljárást, másrészt berendezést dolgoztunk ki, amelyekkel polimerizációs reakciók vezethetők fluidágyas közegekben.

A találmány szerinti eljárásban, amikor is elosztólemezen fluid közeget áramoltatunk át, ezzel az elosztólemez felett és azzal megtámasztva fluidágyat hozunk létre reakcióközegként, ahol az elosztólemez alatt, reaktor alapszintjénél kialakított beömléstől kezdődően keverőteret létesítünk és a beömlésen keresztül folyamatosan gázt tartalmazó fluid közeget juttatunk a fluidágyat és a keverőteret befogadó reaktorba, miközben a közeget alulról felfelé a keverőtéren, az elosztólemezen és a fluidágyon keresztül áramoltatjuk, az újdonság abban van, hogy a beömlésen átáramló fluid közeget a beömlésnél kialakított nyílásokkal a keverőtér fala mentén áramoltatott első és a keverőtér középső része felé mozgó, az elosztólemezre merőleges tengelyre szimmetrikus alakú második részáramra osztjuk, amihez célszerűen a beömléstől elválasztottan elrendezett, az első részáramot átengedő nyílásokkal ellátott lemezen megtámasztott gyűrűs áramlásirányító elemet használunk, miközben az első és második részáramot a fluid közeggel szállított folyékony és szilárd halmazállapotú anyagot az elosztólemezen keresztül a fluidágyba juttató sebességgel tartjuk fenn.

A reaktor falán a szilárd és folyékony anyag felhalmozódását különösen hatékonyan lehet megakadályozni, ha mind az első, mind a második részáramot legalább 340 Pa, célszerűen legalább 1,36 kPa nyomással (sebességmagassággal) hozzuk létre.

Akitűzött feladat megoldására megalkotott és különösen a javasolt eljárás megvalósítására alkalmas berendezésnél reaktorban felül kialakított reakciózónát és alul kialakított keverőteret elválasztó elosztólemez van elrendezve, míg a reaktor alsó részében a keverőtérrel közlekedő, célszerűen kör keresztmetszetű beömlés van kialakítva, ahol a találmány szerint a beömléssel a reaktorban az elosztólemez alatt elrendezett áramlásirányító elem van csatlakoztatva, amely fluid közeget alkotó első részáramot a keverőtér fala felé irányító legalább egy kiömléssel, valamint a fluid közeget alkotó második részáramot a keverőtér középső tartománya felé az elosztólemezre merőleges tengelyre szimmetrikus áramban továbbító központi nyílással van ellátva, ahol a központi nyílás a beömléssel szemben a keverőtéren belül elrendezetten, célszerűen olyan körgyűrű alakú részelemben van kiképezve, amely a beömléssel szemben legalább két kiömlést meghatározó távtartókon van megtámasztva.

A találmány szerinti berendezésben az áramlásirányító elem körgyűrű alakú részeleme célszerűen sík felületű, a központi nyílástól a beömlés felé vagy a beömléstől kifelé szűkülő keresztmetszetű csonkakúppalástként, adott esetben az elosztólemezzel párhuzamos síklemezként van kialakítva.

Az áramlási viszonyok különösen jól állíthatók be, ha a találmány szerinti berendezésben a keverőtér hossza legfeljebb 1,5-szöröse, célszerűen azonban legalább 0,7-szerese az átmérőnek, legfeljebb azzal egyenlő.

Ugyancsak az áramlási viszonyok hatékony szabályozását teszi lehetővé a találmány szerinti berendezésnek az a különösen előnyös kiviteli alakja, amelynél az áramlásirányító elem úgy van kiképezve, hogy központi nyílásának A₂ felülete és a kiömlés(eke)t és a körgyűrű alakú részelemet megtámasztó távtartó(ka)t befogadó, a beömlésen a körgyűrű alakú részelemet megtámasztó, általában hengerpalást alakú fal A_t felületére a 0,1 <A₂/Aj s 0,75, célszerűen a 0,25 < A₂/A] < 0,35 feltétel, míg a körgyűrű alakú részelem d₀ külső és a kör keresztmetszetű beömlés d_e belső átmérőjére a 0,5 s (d₀-d_e)/2h S 5, előnyösen az 1,8 < (d₀-d_e)/2h < 2,2 feltétel teljesül, ahol h a körgyűrű alakú részelem külső széle és a keverőtér belső fala közötti minimális távolság.

Az áramlásirányító elem funkcióját különösen előnyösen képes ellátni, ha a találmány szerinti berendezésben a központi nyílás fölött a második részáramot irányító, a második részáram szimmetriatengelyében elrendezett, általában az áramlás irányában növekvő keresztmetszetű, például kúp vagy félgömb alakú terelőtest van megtámasztva.

A találmány szerint megvalósított eljárás és a javasolt módon kialakított berendezés segítségével különböző polimerek gyártása, például az etilén és a nehezebb α-olefinek (kopolimerek és terpolimerek), valamint propilén polimerek (homopolimerek és blokkpolimerek, valamint hasonló kopolimer termékek) előállítása a hagyományos eljárásokhoz és berendezésekhez képest nagyobb termelékenységgel és kisebb gyártási költségekkel válik lehetővé, miközben nincs szükség a beömlés cseréjére attól függően, hogy a reaktorba kondenzált folyadék nélküli vagy ilyet tartalmazó fluid közeget vezetünk.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti folyamatos működésű fluidágy polimerizációs berendezés egy előnyös kiviteli alakjával megvalósított tech3

HU 203 683 Β nológiai folyamat vázlata, amellyel monomerekből polimerek állíthatók elő, a

2. ábra azl.ábraszerintítechnológiaifolyamatban alkalmazott berendezés elosztólemezt, keverőteret és áramlásirányító elemet befogadó alsó részének keresztmetszete, a

2A ábra a 2. ábra szerinti berendezés 2A-2A vonal menti keresztmetszete, amely lényegében az áramlásirányító elem felülnézete, a

3. ábra a 2. ábrán bemutatott áramlásirányító elem egy előnyös megvalósításának és a beőmlésnek a keresztmetszete néhány jellemző méret feltüntetésével, a

4. ábra a 2. ábra szerinti berendezés 4-4 vonal menti keresztmetszete, amely lényegében az elosztólemez felülnézete, az

5. ábra az áramlásirányító elem egy másik előnyös kiviteli alakjának keresztmetszete a reaktor beömlésének feltüntetésével, a

6. ábra az áramlásirányító elem egy további előnyös kiviteli alakjának keresztmetszete a reaktor beömlésének feltüntetésével, a

7. ábra a találmány szerinti berendezés elosztólemezt, keverőteret, áramlásirányító elemet és terelőtestet befogadó alsó részének keresztmetszete, a

8Aábra a találmány szerinti berendezésben alkalmazott terelőtest félkör alakú kiviteli változatának elrendezése, a

8Bábra a találmány szerinti berendezésben alkalmazott terelőtest fél ellipszoid alakú kiviteli változatának elrendezése, míg a

8Cábra a találmány szerinti berendezésben alkalmazott terelőtest síklapként kiképzett kiviteli változatának elrendezése.

A találmány szerinti eljárás segítségével monomerből folyamatos reakcióval állítható elő polimer termék. Ehhez az 1. ábrán vázlatosan bemutatott technológiai folyamatot valósítjuk meg.

A fluidizációs folyamatot 10 reaktor belsejében elrendezett, a 10 reaktort 26a keverőtérre és 12 reakciózónára osztó 28 elosztólemezen megtámasztott fluidágyban vezetjük. A 28 elosztólemezben (2. ábra) 29 átvezetések vannak, amelyek fölött egymásra merőleges hossztengelyű 36a és 36b szögletes feltétek biztosítják a 29 átvezetéseken átáramló anyag szétosztását (4. ábra), megakadályozzák a 12 reakciózónában levő szilárd részecskék visszahullását a 26a keverőtérbe. A 12 reakciózóna felett a 10 reaktorban 14 sebességcsökkentő zóna van kiképezve, míg vele a 28 elosztólemez fölött 42 vezetéken át 16 tartály kapcsolódik, amely katalizátort tartalmaz.

A fluidizációhoz szükséges fluid közeg induló adagját a 10 reaktor rendszerébe 18 beömlésen keresztül juttatjuk, majd a továbbiakban a feldolgozandó anyag és a fluid közeg 22 szállító vezetéken keresztül áramlik A 22 szállító vezeték a 10 reaktort elhagyó közeg visszatáplálására is szolgál, a vele recilkulált gázáram összetételét 21 gázemelő állapítja meg, és így a 10 reaktorba továbbított gázáram összetétele és mennyisé4 ge meghatározható. Ennek alapján a 12 reakciózónában nagyjából időben állandó összetételű gázkompozíciót biztosítunk. A 22 szállító vezetékben célszerűen a 21 gázelemző előtt 30 kompresszor, utána 24 hőcserélő van beiktatva.

A 21 gázelemző olyan ismert hagyományos gázelemző készülék lehet, amely az erre a célra használatos készülékhez hasonlóan folyamatosan működik és vezérlő kimenetével alkalmas különböző anyagforrásokból a nyersanyagok bevezetésének szabályozására. A 21 gázelemző úgy is kialakítható, hogy a 14 sebességcsökkentő zónából a 24 hőcserélő előtt kapja az elemzett anyag mintáját.

Ha ezt a folyamat feltételei megkívánják, a 22 szállító vezetékbe adalékanyagok juttathatók 38 elosztóberendezés 40 vezetékén keresztül.

A 28 elosztólemez felett kialakuló fluidágyon átáramló gáz halmazállapotú anyagnak az a része, amely nem lép reakcióba a fluidágyban jelen lévő szilárd részecskékkel, a recirkuláló rendszerbe jut. Ez a gázáram a 12 reakciózónában keletkező hő feleslegét magával viszi. A recirkuláló rendszer a 14 sebességcsökkentő zónánál kezdődik, amelynek feladata olyan körülmények biztosítása, hogy a 12 reakciózónát elhagyó szilárd részecskék jelentős része visszahulljon a fluidágyba, és ily módon a 10 reaktort elhagyó gázáram csak minimális mennyiségű szilárd részecskét vihessen magával.

A 28 elosztólemez 29 átvezetései alatt, az eltömődés megakadályozására 27 szitaemyő van elrendezve, amelyen a 29 átvezetésből visszahulló összetömörödött műanyagszemcsék felfoghatók, ezért az eltömődés veszélye csökken.

Amikor a 10 reaktorból a megszilárdult polimer termékeket eltávolítjuk, kívánatos és előnyös, hogy a folyadékot a terméktől elválasszuk és azt a 22 szállító vezetékbe juttassuk. Ennek végrehajtása számos ismert módon lehetséges. Egy Uyet ismertet az 1. ábra: a folyékony közeg és a késztermék a 10 reaktort 48 szelepet tartalmazó 44 vezetéken át hagyja el, amelyen 46 termékürítő tartályba jut. A 48 szelep nyitott állapotban a szükséges áramlási ellenállást biztosítja, ezért lehet például golyós szelep. A 46 termékürítő tartály felett és alatt hagyományos felépítésű 50,52 szelepek vannak, ahol az utóbbi nyitott állapotában utat enged ahhoz, hogy a termék 54 kiegyenlítő tartályba áramoljon. Az 54 kiegyenlítő tartályhoz 56 szellőzés, illetve nitrogént beadagoló 58 gázbevezető egység csatlakozik. Az 54 kiegyenlítő tartály alsó szintjénél 60 ürítő szelep van elrendezve, amelynek kiömlésére 20 vezeték kapcsolódik, ezen át a termék raktárba juttatható. Az 50 szelep kiömlése 62 kiegyenlítő tartályba van vezetve, amelyben a 46 termékürítő tartályban felhalmozódó folyadék gyűjthető össze. A 46 termékürítő tartályt elhagyó folyadékból a szilárd anyagokat 64 szűrő választja le. A 62 kiegyenlítő tartály 66 kompresszoron és 68 vezetéken át a 22 szállító vezetékbe van csatlakoztatva.

Tipikus üzemeltetési mód esetében a 48 szelep nyitva, míg az 50 és 52 szelep zárva van. A tennék és a

-4HU 203683 Β fluidágyban keletkező folyadék ilyenkor a 46 termékürítő tartályba jut. A 48 szelep zárása után a tennék a 46 termékürítő tartályban leülepszik. Ezt követően az 50 szelepet nyitjuk, így a folyadék a 46 termékürítő tartályból a 62 kiegyenlítő tartályba jut, és innen megfelelő nyomáson a 22 szállító vezetékbe kerül. Az 50 szelep újbóli lezárása után az 52 szelepet nyitjuk és a 46 termékürítő tartályból a termék az 54 kiegyenlítő tartályba jut. Ezt követően az 52 szelepet zárjuk. A terméket az 58 gázbevezető egységből nyert semleges gázzál, például nitrogénnel átoblítjük, és az öblítő gázt az 56 szellőzésen keresztül távolítjuk el. Ezután az 54 kiegyenlítő tartályból a tennék a 60 ürítő tartályon keresztül és 20 vezeték felhasználásával juttatható a megfelelő rakterületre.

A találmány szerinti berendezésben és az eljárás megvalósítása során igen lényeges a 10 reaktor alsó szintjén, célszerűen legalacsonyabb pontján létrehozott 26 beömlés kialakítása (2. és 2A ábra). A 26 beömlés általában kör keresztmetszetű, előtte 32 áramlásirányító elem van elrendezve. A 32 áramlásirányító elem a 26 beömléssel szemben elhelyezett, annak felü letét részben takaró 34’ körgyűrű alakú részelemből és azt a 26 beömlés szélén megtámasztó legalább egy 32a távtartóból áll. A 34* körgyűrű alakú részelem 34 központi nyílást határoz meg, míg a 32a távtartóban legalább egy, de célszerűen kettő vagy több 35 kiömlés van kiképezve. A 34 központi nyílás síkja párhuzamos a 28 elosztólemezzel.

A 32 áramlásirányító elem (3., 5. és 6. ábra) feladata a d_e átmérőjű 26 beömlésen át áramló közeg két részre osztása. A 34 központi nyílás általában dj átmérőjű kör alakban van kiképezve, a 34’ körgyűrű alakú részelem d₀ külső átmérővel jellemezhető. A 34* körgyűrű alakú részelem általában sík lemez, amely a 28 elosztólemezzel párhuzamos (3. ábra), vagy annak irányában szűkülő (5. ábra), vagy táguló (6. ábra) csonkakűp palástot határoz meg. A 34’ körgyűrű alakú részelem és a 10 reaktor belső fala között a rajzon bejelölt h minimális távolság van, amely a 32 áramlásirányító elem jellemző mérete.

A 34 központi nyílás előtt 70,74,76 vagy 78 terelőtest helyezhető el (7·. 8A, 8B és 8C ábra). Ez a 34 központi nyílás hossztengelyére merőlegesen van elrendezve; feladata a 26 beömléstől a 28 elosztólemezre merőlegesen induló áramlás két részre való felosztása. A 70 terelőtest lehet kúp alakú (7. ábra), amelynek 72 alaplapja és palástja 20° és 80® közötti, célszerűen 30° és 60° közötti szöget határoz meg. A 72 alaplap előnyösen a 34 központi nyílással azonos méretű. További lehetőségek szerint a 74 terelőtest (8A ábra) félgömb alakú, a 76 terelőtest (8B ábra) fél ellipszoid formájú, míg a 78 terelőtest (8C ábra) síklapot alkot. A 70,74,76vagy 78 terelőtest a 32 áramlásirányító elemen van megtámasztva, a megtámasztást általában a fluid közeg áramlását csak minimális mértékben zavaró lábakkal biztosítjuk. Adott esetben a megtámasztás azonban ugyancsak felhasználható az áramlási feltételek befolyásolására.

A10 reaktorban a 12 reakciózóna fluidágyként van kialakítva, amely a 28 elosztólemezre támaszkodik. A 28 elosztólemezen át a fluidágyat fenntartó gázt tartalmazóközeget vezetjük be. A28 elosztólemezés a26 beömlés között a 26a keverőtér van. A 26a keverőtér elsődleges feladata annak biztosítása, hogy az oda bejuttatott gáz és kondenzált folyadék térben és időben a kívánt reakciónak megfelelő módon oszoljon el a kamra teljes keresztmetszetén és egyúttal a gázáram a szükséges sebességgel a 28 elosztólemez 29 átvezetésein keresztül a fluidágy alsó szintjéig áthaladhasson. A kondenzálódott folyadékot tartalmazó anyagból a 26a keverőtér elhagyása után a 22 szállító vezeték felületén a kondenzálódott közeg egy része lerakódhat. Ennek elkerülésére a 28 elosztólemezen áthaladó anyagáramot homogén eloszlású fluidágyas zóna kialakítására használjuk. Ebben a 36a és 36b szögletes feltételek, mint áramlásirányító elemek segítenek, mivel ezek hatására az áramlás megfelelő módon oszlik el.

Mint a 2. és a 3. ábrán nyilakkal jelölten is látszik, a találmány szerinti berendezésben, illetve az eljárás megvalósítása során a 26 beömlésen át recirkulált anyagáram két részre bomlik, mégpedig egyrészt egy központi, 33 felfelé irányuló áramlásra, másrészt egy oldalsó, a 10 reaktor belső fala mentén létrejövő 33a gyűrűs áramlásra. Az előbbi a 32 áramlásirányító elem 34 központi nyílásán keresztül halad a 26a keverőtér középső tartománya felé, míg az utóbbi a 35 kiömlése(ke)n, azaz a 32 áramlásirányító elem oldalsó nyílásá(ai)n keresztül áramló anyagból alakul ki. A 33a gyűrűs áramlással megakadályozható, hogy a 22 szállító vezetéket elhagyó közegben levő szilárd részecskék és szemcsék a 10 reaktor belső falán lerakódjanak és felhalmozódjanak (nyilvánvaló, hogy a recirkulált folyadékban mindig van egy bizonyos mennyiségű szilárd részecske). Mint ezt a nyilak is mutatják, a központi tartományban kialakuló 33 felfelé irányuló áramlás és a 10 reaktor fala mentén mozgó 33a gyűrűs áramlás a 26a keverőtérben keveredik, és így ott a folyadék és/vagy a szilárd anyag részecskéit egyenletes eloszlásban tartalmazó közeg jön létre.

A 32 áramlásirányító elem létrehozásához a következőkben adunk útmutatást. Az 1. táblázat azokat a paramétereket mutatja, amelyek alapján a kívánt átfolyási karakterisztikák elérhetők.

7. táblázat

	Értéktartomány	Javasolt érték
(1)	0,1 0,75	0,3

ahol

Aj a 35 kiömléseknek a 32a távtartókkal meghatározott jellemző területe, amelyen a fluid közeg áramlik a 32 áramlásirányító elem oldalfelületein át a 26a keverőtér falai felé, létrehozva a 33a gyűrűs áramlást:

Aj - πάθΐι,

HU 203 683 Β míg

A₂ a 33 felfelé irányuló áramlást továbbító 34 központi nyílás területe, amelynek értéke írd 2 4 ahol dj a 32 áramlásirányító elem 34 központi nyílásának átmérője, d₀ a 32 áramlásirányító elem 34’gyűrű alakú részelemének külső átmérője, továbbá h a 32 áramlásirányító elem 34* gyűrű alakú részeleme és a 10 reaktor belső fala közötti minimális távolság.

Az Aj területű oldalfelület (a 35 kiömlések) nagyságának megállapításakor feltételezzük, hogy a 32 áramlásirányító elemben kialakított 32 távtartók (2. és 3. ábra) méretei a közöttük levő 35 kiömlések méreteihez képest elhanyagolhatóak és a 33a gyűrűs áramlás létrejöttében szerepet nem játszanak. Ez annyit jelent, hogy a 2. és 3. ábrán látható 32 áramlásirányító elemben a 34’ gyűrű alakú részelem és a 26 beömlés között a 35 kiömlésekhez viszonyítva gyakorlatüag elhanyagolható felületű 32a távtartók teremtenek kapcsolatot.

További jellemző összefüggés a következő:

	Értéktartomány	Javasolt érték
(2)	0.5á ξ <;5	2

ahol

Z az a vízszintes távolság, amely a 32 áramlásirányító elem felső, belső széle, tehát a 34’ gyűrű alakú részelem belső széle és a 32 áramlásirányító elem külső széle között, tehát a 34’ gyűrű alakú részelem külső széle között van, míg

Q az a minimális réstávolság, amely a 32 áramlásirányító elem és a 26a keverőtér belső fala között van, és amit gyűrűs 32 áramlásirányító elem esetén (2. és 3. ábra) a összefüggés határoz meg, mivel gyűrűs áramlásirányító elem esetén ahol ahol d_e a 26 beömlés belső átmérője (a 2. ábrán látható 22 szállító vezeték belső átmérője).

(A d₀ átmérő és a h minimális távolság meghatározását az előbbiekben megadtuk.)

A fluidágyas berendezésekre jellemző H_v szállító6 magasság értékére szintén előnyös értéktartomány határozató meg:

	Értéktartomány	Javasolt érték
(3)	Hv>340Pa	Hy >4,3 kPa

ahol

Hy a 32 áramlásirányító elem teljes áteresztési keresztmetszetére meghatározott sebességmagasság (a teljes áteresztési keresztmetszet a 26a keverőtér fala mentén áramló folyadék áramlási keresztmetszetének és a 34 központi nyíláson át baladó fluid anyagáram áramlási keresztmetszetének összege: Aj+A2); értéke a

H_v-a₈V_G ²/6226 kifejezésből* adódik, itt σ„ a fluid közeg sűrűsége (kg/m³), míg νθβ fluid közeg áramlási sebessége, amit m/s egységekben

V_G-4,08 Wo/Apag képlet fejez ki, ahol fluid közeg tömegárama (kg/s), amelyet a 32 áramlásirányító elembe belépő fluid közeg menynyisége alapján számítunk, továbbá

A_Da 32 áramlásirányító elem összesített nyitott felülete, amit az

A_d- Trd²/4+Trd₀h képlet határoz meg.

A fenti képletek alapján beállított üzemeltetési feltételek tartásakor a fluid közegből kialakuló 33 felfelé irányuló áramlás és a 26 keverőtér fala mentén haladó 33a gyűrűs áramlás viszonyai alapján adódó eredő sebessége és tömegáram biztosítja az anyagok megfelelő összekeverését és azt, hogy a 28 elosztólemezen át a fluidággyal meghatározott 12 reakciózónába belépő és felfelé áramló gázáramban a folyadék és a szilárd anyag részecskéi egyenletes térbeli elosztásban legyenek jelen.

A tapasztalat azt mutatja, hogy üyen üzemeltetési feltételek mellett elhanyagolható mennyiségű folyadékcsepp és szilárd anyagrészecske hagyja el a gázáramokat. Egyértelműen megállapítható, hogy a 26a keverőtér falain sem a folyadék, sem pedig a szilárd anyag nem halmozódik fel, vagyis a gázáramokból a folyadékcseppek és a szilárd anyagrészecskék gyakorlatilag nem válnak ki.

A találmány értelmében, ha a 33 felfelé irányuló

A képletben szereplő számtényező akkor helyes, ha az A2 területek összege nem nagyobb, mint a 26 beömlés keresztmetszeti területének 2/3-ad része.

HU 203 683 Β áramlásra és a 10 reaktor fala mentén mozgó 33a gyűrűs áramlásra jellemző anyagszállítási értékek, illetve sebességek között a megfelelő arányt tartjuk, mindkét irányban a kívánt hatást biztosító áramlás alakul ki és egyúttal a 26a keverőtérben a keveredés megfelelő egyenletessége is elérhető.

A 26a keverőteret előnyösen úgy alakítjuk ki, hogy a hosszúság és a szélesség (átmérő) aránya legfeljebb 1,5 körüli érték legyen. A kísérletek szerint különösen ajánlható a 0,7 és 1,0 közötti arányok tartománya. Hasonlóan a 26a keverőtér átmérőjének és a fluid közeget bevezető 26 beömlés d_e átmérőjének arányát (a 22 szállító vezetéknek a 10 reaktorhoz csatlakozó méretét is figyelembe véve) legfeljebb 10 körüli értékre ajánlatos választani, különösen célszerű az 5-8 közötti értéktartomány.

Ezen túlmenően, amikor a találmány szerinti berendezés üzemeltetése során, illetve az eljárás megvalósításakor a fluid közeget harmatpontja alatti hőmérsékleten vezetjük a 10 reaktorba, a 26a keverőtér felső részében a gázáramot jellemző U_m sebesség és a keverőtér alsó részében fellépő gázáram U_t sebességének aránya legalább 0,18:1.

Amikor az U_m/U₁ arány értéke legalább 0,18:1, ezzel jelentős mértékben korlátozni lehet annak valószínűségét, hogy a fluid közegben jelen levő szilárd részecskék és folyadékcseppek a 26a keverőtér alsó zónájában felhalmozódjanak, összegyűljenek A képletben U_m a 26a keverőtér felső részét jellemző sebességet határozza meg, míg Uj a korlátozó gázsebességet adja, vagyis azt a gázáramlási sebességet, amely felett a gázba bejuttatott folyadék cseppekre bomlik és így a gázzal a benne eloszlatott folyadék a 26a keverőtérbe halad tovább. Az utóbbi sebességét a következő képlettel lehet leírni:

Uj-^OígöjAa/^g)⁰·²⁵, ahol g a nehézségi gyorsulás

8] a folyadék felületi feszültsége,

Δσ a folyadék és a gáz sűrűségének különbsége, míg og a gáz sűrűsége.

A kísérletek azt mutatták, hogy a kondenzált folyadékot tartalmazó fluid közeg felhasználásakor a kondenzált folyadék részaránya a recirkulált gáz áramában általában 0,2-ig terjedhet (azaz 20 tömegszázalékig), s az előnyös részarány 2-20 tőmeg% közöttinek mutatkozott. Hogy az adott esetben melyik ér ték a legmegfelelőbb, azt a gyártandó polimer típusa alapján keli meghatározni.

A 2. ábrán olyan reaktor alsó részének a vázlata látható, amely különösen alkalmas a találmány szerinti eljárás megvalósítására poliolefin alapú műanyagoknak az 1. ábra szerinti technológiát követő gyártása esetén. A10 reaktor, mint említettük, a 28 elosztólemez felett elhelyezkedő 12 reakciózónával és 14 sebességcsökkentő zónával van kialakítva.

Általában a 12 reakciózóna magasságának és átmérőjének aránya a 2,7:1 és 4,6:1 közötti értéktartományba esik. A konkrét arány lehet az ezt a tartományt meghatározó alsó határértéknél kisebb, vagy a felső határértéknél nagyobb, ha ezt a konkrét gyártási feltételek, a termelékenységi igények megkívánják. A 14 sebességcsökkentő zóna keresztmetszeti területe célszerűen a 12 reakciózóna keresztmetszeti területének 2,6-2,8-szorosa.

A12 reakciózóna fokozatosan növekvő polimer részecskékből kialakult fluidágyat tartalmaz, amelyet a polimer részecskéken kívül a prekurzor kompozíció teljesen vagy részlegesen aktivált részei, és/vagy katalizátorszemcsék alkotnak, és ezeket fluid állapotban a polimerizálható és módosító gázkomponenseket szállító folyamatos anyagáram tartja. Áz utóbbi anyagáram a reakcióhoz szükséges anyagokat és a recirkulált fluid közeget hordozza magával. Ahhoz, hogy a fluidágyas tartomány megfelelő minőségben maradjon fenn, a gázáramot a fluídágyon keresztül legalább azon a minimális sebességen kell bejuttatni, amihez szükség van a fluidágy fenntartásához. Az ehhez szükséges sebesség általában 0,2-0,5 m/s sebességtöbbletet jelent, ahol a 0,2 m/s sebességtöbblet kívánatos ahhoz, hogy a fluidágy hőmérséklete a technológiából következő határt ne lépje túl. Ez önmagában is 0,4-0,7 m/s sebességű gázáram biztosítását teszi szükségessé. A fluidágyon keresztül áramló gáz sebességét célszerűen úgy állítjuk be, hogy az a 2,5-5,0 in/s tartományba essen.

A fluidágyban jelen lévő részecskék lehetővé teszik, hogy megelőzzük az ún. „forró pont kialakulását és biztosítsuk a katalizáló közeg egyenlő eloszlását az egész reakciózónában. így a gyártási eljárás kezdetekor a 10 reaktorba a 42 beömlésen át indító töltetet szállítunk, így azt felaprózott polimerrészecskék egy adott adagjával feltöltjük és ezt követően a technológiai folyamathoz szükséges fluid közeg létrehozását biztosító gáz áramlását a 22 szállító vezetéken át indítjuk. A felaprózott polimer állhat akár az előállítandó polimerből, akár attól eltérő anyagból is. Ha az utóbbi megoldást választjuk, akkor az idegen anyagot az előállítani kívánt polimerrészecskék első adagjával távolítjuk el a rendszerből. Különösen előnyös az a megoldás, amikor a fluidágyat már a folyamat kezdetén eleve a kívánt polimer részecskéiből alakítjuk ki.

A polimerek gyártásában alkalmazott katalizáló közegek sok esetben oxigénre érzékenyek, és ezért a fluidágyba bevezetett, a polimer előállítását megkönnyítő katalizátort a 16 tartályban megfelelő védőgáz alatt helyezzük el, ahol védőgázként a felhasználandó anyagot nem károsító semleges gázt, például nitrogént vagy argont használunk

A fiuidizáció során a fluid közeg áramlását a fluidágyhoz vezető pályán és azon keresztül igen nagy intenzitással tartjuk fenn, és ez az intenzitás célszerűen mintegy ötvenezer nagyobb, mint a gyártáshoz szükséges anyagok áramáé. Á fluidágy általában úgy jelenik meg, mint külön-külön mozgó részecskékből kialakult viszonylag sűrű massza, amelyben a részecskéket a gáz árama tartja mozgásban. A fluidágyon átáramló gáz nyomásesése előnyösen egyenlő a fluidágyban jelen

HU 203 683 Β levő anyag súlyának és a keresztmetszeti tartománynak a hányadosával, vagy annál valamivel nagyobb. A pontos érték azonban mindenkor a reaktor geometriai elrendezésétől is függ.

Az előzőeket összefoglalva megállapítható, hogy a műanyagok különösen monomerekből előállítható polimerek gyártására szolgáló hagyományos polimerizációs reakciók vezetésére alkalmas javasolt fluidágyas berendezésben a gáz halmazállapotú közeg, amely egy vagy több monomert tartalmaz, folyamatosan áramlik a 10 reaktor belsejében kialakított fluidágyas zónába, amelyben a reakcióhoz szükséges feltételek uralkodnak és amelyben katalizátor van jelen. Az áramlási sebességet elegendően nagy értékre állítjuk be ahhoz, hogy a szilárd részecskék szuszpendált állapotban legyenek és a fluidágyuk dinamikusan fennmaradjon. A 12 reakciózónából távozó gáz alakú monomert a gáz halmazállapotú anyagáram magával szállítja. Ez a közeg a 10 reaktort folyamatosan hagyja el, azon kívül eső területen összenyomható, fűthető, hűthető, majd újból visszatáplálható a 10 reaktorba. A 10 reaktor belsejéből a készterméket a leírt vagy hasonló módon eltávolítjuk és egyidejűleg monomert adagolunk a recírkuláló 22 szállító vezetékbe. Amikor a gáz halmazállapotú közeg a fluidágyas reaktoron keresztül áramlik és a fluidágyas zóna anyagának szuszpendált állapotát fenntartja, a fluidágyban jelen levő szilárd részecskék egy kis része a gázárammal együtt a 10 reaktorból távozhat és így a 22 szállító vezetékbe juthat. Mivel ezek a részecskék forrók és katalizátort is tartalmaznak, a monomer gázzal együtt áramolva azzal reakcióba lépnek, így egy meghatározott küszöbértéket túllépő koncentrációjuk esetén áramlásuk során a technológiai folyamatra jelentős veszélyt jelenthetnek, hiszen nagyobb mennyiségük válhat ki a gázáramból, szemcséik szüárd anyagként összegyűlhetnek, ráragadhatnak a 22 szállító vezeték falára, a 24 hőcserélő belső felületeire, azokat eltömíthetik. Mindennek következménye a visszacsatolás rendszerének és a 24 hőcserélőnek a működésképtelenné válása, és ezt a hibát a berendezés kikapcsolása után lehet csak elhárítani. Ezért igen kívánatos, hogy a visszacsatolás rendszerébe a lehető legkisebb mennyiségben jussanak csak szüárd műanyagszemcsék, ellenkező esetben a berendezés folyamatos működését többé-kevésbé gyakori üzemszünetek szakítják meg.

A10 reaktor belsejéből távozó gázáramban levő szilárd részecskéknek gyakorlatüag teljes mennyiségét ugyan ki lehet szűrni, de ez igen költséges művelet, mivel bonyolult és nagyszámú kisegítő berendezést, például porelválasztó ciklonokat igényel, ami a létesítésen túlmenően további fenntartási és működtetési költségeket jelent. Mivel a szüárd részecskék egy kisebb mennyiségének jelenléte a recirkulált anyagáramban elfogadható, ezért célszerű, ha nem törekszünk a szilárd részecskék teljes mértékű eltávolítására, az üzemeltetés során a recirkulált mennyiséget figyelembe vesszük. Ha a polimerizációs reakciót a gáz harmatpontja alatti hőmérsékleten vezetjük, a jelen találmány szerinti berendezésben „sár” keletkezhet, ami bizonyos problémákat okoz, mint erre még a továbbiakban visszatérünk.

A polimert eredményező kémiai reakció exoterm jellegű, ezért célunk az, hogy a reaktor belsejében olyan feltételeket teremtsünk, amikor a gázáram hőmérséklete nemcsak a műanyag degradációját és a katalizátor tönkremenetelét okozó hőmérséklet alatt van, hanem még azt a hőmérsékletet sem éri el, amelyre szükség van a polimerizációs folyamat során a műanyag szemcséinek összetapadásához, esetleg összeolvadásához. Ha a hőmérsékletet az így kijelölt határérték alatt tartjuk, akkor jelentős mértékben csökkenthető annak veszélye, hogy a reaktor a polimerszemcsék gyors növekedése miatt eltömődik és az eltömődést okozó anyagot a normál gyártási folyamat során nem lehet eltávolítani. Ezért nyüvánvaló, hogy a fluidágyas reaktorberendezésben előállítható polimermennyiséget egy adott reaktomagyság és megadott időtartam alatt mindenekelőtt az a hőmennyiség korlátozza, amelyet a fluidágyas tartományból el lehet távolítani.

Amikor a találmány szerinti berendezést a fluid közeg harmatpontja alatti hőmérsékleten használjuk, a recirkulált gáz áramát tudatosan olyan hőmérsékletre hűtjük le, amely a gáz harmatpontja alatt van, és így olyan keverék alakul ki, amelyben a gázon kívül kisebb mennyiségű folyadék ugyancsak jelen van és amelyben az előzőeknek megfelelően akár szilárd részecskék szintén lehetnek.

A technológiai folyamatban gáz halmazállapotú összetevőjének harmatpontja alá hűtött fluid közeget alkalmazva, illetve az eljárást ilyen feltételek mellett megvalósítva számos esetben kívánatos lehet a recirkulált gázáramra jellemző harmatpont további hőeltávolítást lehetővé tevő megváltoztatása. Ehhez a harmatpontot emelni kell, aminek lehetőségei egyebek között a következők: (1) a reaktorberendezésben uralkodó üzemi nyomás növelése, (2) az alkalmazott hőmérsékleten kondenzálható összetevők koncentrációjának növelése a recirkulált anyagáramban, és/vagy (3) a nem-kondenzálódó gázok koncentrációjának csökkentése a recirkulált anyagáramban. A recirkulált anyagáramra jellemző harmatpont növelése igen célszerűen érhető el azáltal, hogy kondenzálható fluid közeget adagolunk a recirkulálandó anyagáramba. Ez a fluid közeg a reakcióval szemben semleges anyag, vagy a katalizátoros folyamatban nyert valamilyen összetevő, esetleg a katalizátor maga. A fluid közeget a recirkulálandó anyagáramban az indításhoz használt folyadékkal vagy más módon szintén be lehet juttatni, de ugyancsak erre a célra alkalmazhatók a reaktorberendezés más belépő pontjai. Az áramoltatott (recirkulált) közeg harmatpontjának növelésére alkalmas anyagok között vannak a telített szénhidrogének, mint bután, pentán, hexán.

Azt, hogy a recirkulálandó anyagáramot milyen mértékben szabad harmatpontja alá hűteni, elsősorban az a követelmény korlátozza, hogy a recirkulált anyagáramban a gáz és a folyadék arányát olyan szinten kell tartani, amelynél a fluid közegben a folyékony

HU 203 683 Β fázis szuszpenziót alkot. így elpárologtatása könnyebbé válik. Ennek megfelelően szükség van arra is, hogy a 12 reakciózóna alatt felfelé irányuló fluid közeg árama a 28 elosztólemez fölött közvetlenül elegendő gyorsan mozogjon ahhoz, hogy a fluidágyban levő anyag szuszpendált állapotban maradjon.

A recirkulált anyag áramában a folyékony összetevő részaránya viszonylag magas lehet, általános szabályként azt fogadhatjuk el, hogy a gázfázisú áramhoz képest a kondenzált folyadék mennyisége a 28 elosztólemezen való áthaladás pillanatában ne lépje túl a 20 tömeg%-ot (a recirkulált anyag teljes mennyiségére vonatkoztatva). Ha a folyadék részaránya 2 tömeg% alá süllyed, a jelenlétével elvileg elérhető előnyök nem vagy alig jelentkeznek. A reaktort elhagyó gázárammal szállított szilárd részecskék mennyiségével kapcsolatban fontos, hogy a recirkulált anyagáramban jelenlévő folyadék mennyisége a találmány szerinti berendezés kondenzációs üzemmódban való alkalmazásakor elegendően nagy legyen a már említett „sár” keletkezésének elkerülésére. A nemkívánatos „sár” annak eredménye lehet, hogy a szilárd részecskék nedvessé válnak, összetömörödnek, lerakódnak, és így a rendszerben a viszonylag kis sebességgel jellemzett területeken a sárszerű anyag felhalmozódik. Ilyen szem pontból különösen veszélyes a 24 hőcserélő, de ezzel a recirkulálás rendszerének más elemeinél is számolni kell. A 10 reaktort elhagyó szilárd anyag a gázáramban viszonylag kis mennyiségben van jelen. Részaránya általában 0,1-0,5 tömeg%, amit az áramló anyagmennyiség teljes mennyiségére vonatkoztatunk. Egyes rendszerekben előfordulhatnak azonban nagyobb részarányok, akár 1 tömeg% fölöttiek. Bár az anyagáramban a folyékony anyag és a szilárd részecskék részaránya a sárképződés veszélyét előidéző tartományban különböző lehet (például függhet a részecskék alakjától és eloszlásától), a folyadék és a szilárd részecskék tömegarányát a recirkulált anyagáramban általában legalább 2:1, előnyösen mégis legalább 5:1, és az esetek többségében legalább 10:1 értékre kell beállítani, mivel így a sárképződés kiküszöbölhető. Az említett magasabb részarányok védelmet nyújtanak a működés olyan rendellenességei ellen is, amelyek akkor jelentkezhetnek, amikor a reaktort elhagyó gázáramban átmenetileg az átlagosnál nagyobb a szilárd részecskék részaránya.

A fluid közegben jelen lévő folyadék feleslege alkalmas arra is, hogy a rendszernek azokban a pontjaiban, ahol egyébként a felhalmozódás előfordul, ezt a folyamatot megelőzzük, hiszen a folyadékfelesleg tisztító hatást fejt ki. A folyékony ésszilárd fázis tömegarányának semmilyen esetben sem szabad a 2:1 érték alá esnie, ha a recirkulált anyagáramba jutó folyadék a gáz mennyiségéhez viszonyítva 2-20 tömeg%-ot tesz ki. Ha a találmány szerinti berendezést a fluid közeg harmatpontja feletti hőmérsékleten alkalmazzuk, vagyis a recirkulált anyagáramban nincs folyadék, esetleg csak igen kis részarányban van abban jelen, a folyadék és a szilárd részecskék mennyiségének aránya a recirkulálási rendszerének szempontjából lényegtelen, mivel a folyadék nem képes a szilárd részecskéket nagyobb mértékben nedvesíteni, vagyis a sárképződés nem indulhat meg, az nem jelent valódi problémát.

A recirkulált anyagáramot 30 kompresszorban lehet összenyomni és ezután hőcserélő zónán halad át, ahol a reakcióhőt az anyagáram leadja, mielőtt visszatérne a 10 reaktor fluidágyas részére. A hőcserélő zóna például hagyományos 24 hőcserélőként is kialakítható, amely akár függőleges, akár vízszintes rendszerű lehet. A hőcserélő zónát elhagyó recirkulált anyagáram ezt követően a 26 beömlésen és a 32 áramlásirányító elemen (a 34 központi nyíláson és a 35 kiömléseken) keresztül a 10 reaktorba jut, ahol a 26a keverőtéren és a 28 elosztólemez 29 átvezetésein áthaladva a fluidágyas tartományt éri el. Az 1., 2. és 3. ábrán látható előnyös kiviteli alakokban az előzőekben ismertetettek szerint a 26 beőmléstől h minimális távolságon 34’ körgyűrű alakú részelemmel kialakított 32 áramlésjrányító elemet helyezünk el, mégpedig a 10 reaktor 26a keverőterének alapszintjénél.

A találmány szerint különösen előnyösnek tekintjük a 26 beömlésen h minimális távolsággal jellemzett 32a távtartókra támaszkodó 34’ körgyűrű alakú részelemmel létrehozott 32 áramlásirányító elemeket (2. és 3. ábra). A 32 áramlásirányító elem 34 központi nyílása és 35 kiömlései révén a 10 reaktorba belépő recirkulált anyagáramot a 33 felfelé irányuló áramlásra és a 33a gyűrűs áramlásra osztja fel. Ez utóbbi a 10 reaktor oldalfala mentén halad tovább a 28 elosztólemez felé. Az említett anyagáramot a 26a keverőtérben összekeverednek és a 27 szitaernyőn, majd a 28 elosztólemez 29 átvezetésein keresztül a 12 reakciózónába áramolnak. A fluid közeg áramlását a 28 elosztólemez felső felületén elrendezett 36a és 36b szögletes feltétek (szögvasak) is befolyásolják. Az áramló közeg minden esetben gázt és kis mennyiségben szilárd részecskéket (műanyagot) tartalmaz, akár a harmatpont alatti, akár a harmatpont feletti hőmérsékleteket biztosítjuk. Az előbbi esetben az áramló anyagban folyadékcseppek ugyancsak jelen vannak.

Harmatpont alatti hőmérsékleteket biztosítva a 26a keverőtér alsó és középső részéből a 33 felfelé irányuló áramlás a fluid közeggel sodort folyadékcseppeket elszállítja. Ennek révén a közeg folyékony összetevője a 28 elosztólemezen át a fluidágyba jut. A 33a gyűrűs áramlás feladata az, hogy a 10 reaktor alsó részében a szilárd részecskék felhalmozódását a berendezés működtetése során mindenkor megakadályozza, mivel ez az áramlás a 10 reaktor falának belső felületét mossa le. így a 33a gyűrűs áramlás ahhoz is hozzájárul, hogy az a folyadék, amely a falra jut, visszajusson a gázáramlásba és ne halmozódhasson fel a 26 keverőtér alsó részében, különösen akkor, ha a fluid közegben a recirkulált anyag nagyobb mennyiségű folyadékot tartalmaz. A találmány értelmében tehát a 26 keverőtérben mind a 33 felfelé irányuló, mind pedig a 33a gyűrűs áramlást létrehozzuk, amit a 32 áramlásirányító elem alkalmazása tesz lehetővé. Ezért a 10 reaktor megbízhatóan működik, függetlenül attól, hogy a fluid közeg harmatpontja alatti vagy feletti hőmérsékleti

HU 203 683 Β viszonyokat teremtünk; nem kell számolni sem a folyadék felhalmozódásával, sem pedig a részecskék megengedettnél nagyobb mérvű felgyülemlésével a 26a keverőtér és így a 10 reaktor alsó részében.

A találmány szerinti berendezésben az elosztólemez felett kialakuló fluidágyas tartomány hőmérsékletét három tényező határozza meg: (1) annak a katalizátornak a betáplálást üteme, amely szabályozza a polimerizáció ütemét és így a reakcióhő képződésének intenzitását, (2) a recirkulált anyagáram hőmérséklete, és (3) a fluidágyon átvezetett recirkulált anyagáram térfogata. Természetesen a fluidágyas tartományba a recirkulált anyagárammal együtt és/vagy külön bevezetett folyadék mennyisége szintén befolyásolja a hőmérsékletet, mivel az a folyadék a fluidágyban elpárolog és a párolgási hő elvonása a hőmérséklet csökkenésével jár. Általában a katalizátor bejuttatásának ütemét felhasználhatjuk a polimer előállítási ütemének szabályozására is. A fluidágyas tartomány hőmérsékletét lényegében állandó szinten kell tartani és ennek során lényegében állandó polimerizációs feltételeket kell biztosítani oly módon, hogy a reakcióhőt a 12 reakciózónából folyamatosan eltávolítjuk A fluidágyas tartomány felső részében a tapasztalatok szerint a hőmérsékletgradiens értéke alacsony. A hőmérséklet erőteljes változásával kell azonban számolni a 28 elosztólemez felső felületének környezetében, tehát a fluidágyas tartomány alsó részén. A 28 elosztólemez felett például 15-30 cm magasságban alakul ki a nagyobb hőmérsékletgradiens. E tartomány fölött a hőmérséklet lényegében állandó szinten marad és itt a polimerizációs reakció maximális hatékonyságát biztosító értéken tartható.

A találmány szerinti berendezés hatékony üzemeltetésében igen fontos tényező az, hogy a fluid közeget egyenletesen osztjuk el. Ezzel a folyamatosan növekvő polimerszemcsék homogén eloszlása jön létre, közöttük mindenütt jelen vannak a katalizátort hordozó szemcsék. Mivel a keletkező polimerszemcsék forrók és kémiailag viszonylag aktívak, ezért meg kell akadályozni felhalmozódásukat. Ez különösen fontos akkor, ha a fluidágy ezeknek a szemcséknek viszonylag nagy tömegét tartalmazza, hiszen ehhez ugyancsak jelentős mennyiségű katalizátort kell a fluidágyba adagolni, aminek a polimerszemcsék összetapadása, esetleges összesülése lehet a következménye. így végeredményben a 10 reaktorból nehezen eltávolítható, a fluidágyban lebegő állapotban nem tartható anyagdarabok keletkezhetnek. Ha ez bekövetkezik, a berendezés leállítására és kitisztítására van szükség, ami időigényes művelet. Mivel a fluidágyas tartomány a hagyományos nagyságú 10 reaktoroknál akár több ezer kg szilárd anyagot tartalmazhat, a nagy mennyiségű szilárd termék eltávolítása komoly gondokkal jár és hosszú üzemszünetet okozhat. Éppen ezért rendkívül fontos, hogy a fluidágyba juttatandó fluid közeget megfelelő sebességgel és térfogatárammal recirkuláltassuk, hogy a fluidágy ne omolhasson össze.

A kívánatos egyenletes gázelosztás biztosításához a 28 elosztólemezt megfelelő módon kell kialakítani. A elosztólemez lehet emyőszerű, résekkel ellátott vagy lyukasztott lémez, felületén kialakíthatók bemélyedések és kiemelkedések. Elrendezését tekintve beépíthető állandó jelleggel vagy elhelyezhető változtatható magasságú megvezetésben, amilyet például az USA 3 298 792 Isz. szabadalmi leírás ismertet. Bármilyen is legyen azonban a 28 elosztólemez felépítése, utat kell adnia a szilárd részecskéket tartalmazó recirkulált fluid közeg áramának, azt olyan mértékben kell átengednie, hogy fölötte a szilárd anyag fluid állapotban lehessen. Feladata továbbá az is, hogy megfelelő alátámasztást adjon a műanyag részecskéknek akkor, amikor a 10 reaktor kikapcsolt állapotban van. Célszerűen a 28 elosztólemez alatt 27 szitaernyőt is elhelyezünk, amely csökkenti annak valószínűségét, hogy a 28 elosztólemezt a hozzá a recirkulált gázáramban eljutó műanyagszemcsék eltömhessék.

A kísérletek tanúsága szerint a 28 elosztólemezt előnyösen fémből készítjük, benne a 29 átvezetések vannak kialakítva. Ez utóbbiak általában a 28 elosztólemez anyagában átmenő 1-2 cm átmérőjű egyenes nyílások, amelyek kiömlését a 36a, 36b szögletes feltétek takarják le (1. ábra). Az egymásra célszerűen merőleges hossztengelyek mentén elrendezett 36a, 36b szögletes feltétek sorokban vannak elrendezve és a 28 elosztólemez felületével mereven kapcsolódnak. Hossztengelyük a merőlegestől eltérő, például 60°-os szöget ugyancsak bezárhat. Feladatuk a fluid közeg áramlásának elosztása a 28 elosztólemez felületén és ezzel annak kizárása, hogy a szilárd részecskékből stagnáló, csendes zónák alakulhassanak ki. Ezen túlmenően ezek a feltétek megakadályozzák azt is, hogy a kialakult műanyagrészecskék a 29 átvezetéseken keresztül visszaeshessenek a 26a keverőtérbe akkor, amikor a fluidágyat fenntartó közeg áramlását megszüntetjük.

A találmány szerinti fluidágyas reakcióberendezés egészen 7 MPa nyomásig használható, ha poliolefin alapú műgyantát kell gyártani, míg általában a szokásos üzemi nyomásértékek 1,8-3,5 MPa tartományba esnek.

A találmány szerinti berendezés fluídágyat befogadó 12 reakciózónájába a részlegesen vagy teljesen aktivált katalizáló anyagot szakaszosan vagy folyamatosan adagoljuk, mégpedig a 42 beömlésen keresztül, amely a 28 elosztólemez felett van kialakítva. Akatalizáló anyagot előnyösen a fluidágynak annak a pontjánál juttatjuk be, ahol az a polimer részecskéivel jól keveredni tud.

A találmány szerinti eljárás megvalósítása, illetve a berendezés működése szempontjából a katalizátor minősége és a 10 reaktorba való bejuttatásának módja lényegtelen. Maga a katalizátor a polimerizációs reakciók vezetésében ismert bármilyen anyag lehet. Etilén polimerizációja esetén célszerű például a katalizáló anyag folyamatos bejuttatása és üyenkor többek között az US-A 3779712 lsz. szabadalmi leírásban ismertetett adagolóberendezés használható. A katalizáló közeget előnyösen a 10 reaktorba annak falától az átmérő 20-40%-át kitevő távolságon, a fluidágy alsó

-101

HU 203 683 Β szintje felett a fluidágy magasságának 5-30%-ánál kijelölt ponton adagoljuk be, amihez a katalizáló anyaggal szemben semleges gázt, mint például nitrogént vagy argont alkalmazunk.

A fluidágyas tartományban a polimer gyártásának üteme függ a katalizáló anyag bejuttatásának ütemétől és attól, hogy a recirkulált anyagáramban a monomer molekulák részaránya mekkora. A gyártás üteme általában jól befolyásolható a katalizáló anyag bejuttatásának ütemével.

Az előbbiekben leírt termékeltávolítási eljáráshoz képest más és sok szempontból ugyancsak előnyös eljárás ismerhető meg az EP-A1 0071430 számú közzétételi iratból: legalább egy, előnyösen két párhuzamosan csatolt tartálypár egyik tartályában az előállított anyagot ülepítjük, a másikban az anyagot gyűjtjük. A tartályok sorosan vannak kapcsolva és befogadják a reaktorban levőfluidágyból az ülepítő tartály felső részébe sodort gázfázisú anyagot is. Ezt az alternatív megoldást akkor használjuk, ha a 64 szűrőből, a 66 kompresszorból és a 68 vezetékből álló, az 1. ábrán bemutatott kompressziós vonalat alkalmazzuk.

A találmány szerinti eljárás megvalósítása során a reaktorban fluidizált állapotú szilárd részecskékből álló fluidágyat hozunk létre, és azt gázárammal tartjuk fenn. A gáz a reaktor alsó részében lép be és felső részében hagyja azt el. A fluidágyas tartomány a reaktoron kívül és célszerűen szintje alatt kialakított szellőzött ülepítő tartománnyal közlekedik. A szellőzés a reaktorban a fluidágyas rész felső szintjéhez csatlakozik, míg a szilárd részecskéket a reaktor alsó részével kapcsolódó vezetékkel távolítjuk el. Alul továbbító tartály helyezkedik el és ez az ülepítő tartály alsó részéhez csatlakozik megfelelő vezetéken át, s olyan berendezéssel kapcsolódik, amely az ürítő vonalon keresztül lefelé képes továbbítani a terméket. Kezdetben a reakcióedény, az ülepítő tartály és a továbbító tartály egymástól szelepekkel el van választva, a szelepek nyitásával kerülnek egymással kapcsolatba. A szilárd részecskéket és a gázt a reaktorból az ülepítő tartályba vezetjük, ekkor az ürítő szelep és a szellőző szelep nyitva van, míg az ülepítő tartály kimeneti szelepét zárt állapotban tartjuk. Az ülepítő tartályban uralkodó nyomás kezdetben növekszik, mégpedig a reakcióedény alsó részében uralkodóval egyenlő értékig, majd a fluidágy által okozott nyomásesés jelenti a szilárd részecskék számára a haj tóerőt és a rendszerben azt az erőt, amely az ürítő vezetéken keresztül az áramlást fenntartja. A fluidizáló gáz és a fluidizált szilárd anyag egy része az ülepítő vezetéken keresztül az ülepítő tartályba jut, mivel ezt az áramlási utat kisebb ellenállás jellemzi, mint a szilárd anyagokból kialakított fluidágyon át vezető utat. Az ülepítő tartályban a szilárd anyag a gázból kiválik, a gáz a szellőzésen keresztül a folyamatba visszatér, ilyenkor az ülepítő tartályba jutó szilárd anyaggal és gázzal feldúsul. Miután az ülepítő tartályt feltöltöttük az ülepítendő szilárd anyaggal és bizonyos mennyiségű gázzal, az ülepítő tartályt leválasztjuk a reakcióedényről, mégpedig az ürítőszelep és a szellőző szelep zárásával. Ezt követően a túlnyomás és a gravitáció felhasználásával a szilárd részecskéket az ülepítő tartályból a továbbító tartályba juttatjuk, mégpedig az őket összekötő vezetéken elhelyezett szelep nyitásával. Miután a továbbító tartályba a szilárd részecskék eljutottak, a nyomások kiegyenlítődnek, a nyitott szelep lezárható. Az ülepítő tartály ezt követően újból alkalmassá válik egy következő ürítési ciklusban az anyag fogadására, vagy várhat addig is, amíg a továbbító tartályból a készterméket megfelelő ürítő berendezéssel el nem távolítjuk. Ezt követően a szilárd részecskéket a továbbító tartályból az ürítő szelep nyitása után kisebb nyomáson ugyancsak ki lehet nyerni. Ugyanerre a célra más ismert elrendezések szintén használhatók, de hasonlóan a nagyobb nyomás is hasznosítható, ha kiegészítő gázforrásból túlnyomás alatt álló gázt vezetünk a tartályba. A továbbító tartályból a szilárd anyag eltávolítása után a tartály kimeneti szelepét zárjuk és a tartály ezt követően alkalmas újból anyag fogadására. A találmány szerinti berendezés egy másik és ugyancsak előnyös kiviteli alakjában a szilárd részecskéket közvetlenül olyan nagynyomású reaktoredényből távolítjuk el, amely fluidágyban szilárd részecskéket tartalmaz és olyan folyamatot valósít meg, ahol az ülepítésre és továbbításra szolgáló tartályokból két-két pár van, ezek párhuzamosan vannak csatlakoztatva és egymást követően üzemelnek a szilárd részecskékből eltávolított gáz nyomásával, ha a szilárd részecskéket kisebb nyomású térbe juttatjuk. Az első, szellőzéssel ellátott ülepítő tartály feladata a fluidágyat elhagyó szilárd részecskék és gázáram befogadása. Ha ez a tartály a szilárd részecskékkel feltöltődik, a velük együtt beáramlott kis mennyiségű gázt a párhuzamos elrendezésben második ülepítő tartályba juttatjuk, amely ülepítő tartály ekkor időleges gáztartályként szolgál, s később közvetve lehetővé teszi a reaktoredény szellőzését. Az ülepítő tartályból a szilárd részecskék ezt követően egy kisebb nyomású továbbító tartályba jutnak, amivel a gázveszteségeket minimálisra lehet csökkenteni. A kapott anyag eltávolításának műveleteit ezután a párhuzamosan kapcsolt ülepítő tankok váltakozó beiktatásával folytatjuk: amíg az egyik a fluidágyból származó szilárd anyagot és gázáramot fogadja, a másikat ürítjük.

A találmány szerinti fluidágyas berendezés ellátható más típusú szellőzőrendszerekkel is, mint ami az 1. ábrán látható, és amivel a fluidágyas rész a reakció beindításakor és leállításakor szellőztethető. A 10 reaktorban viszont nincs szükség olyan kiegészítő felszerelésekre, amelyekkel a falak belső felületeiről anyag eltávolítható lenne. A 22 szállító vezetéket és a vele csatolt részegységeket (a 30 kompresszort, a 24 hőcserélőt) sima belső felületekkel szükséges kialakítani, mivel így elkerülhető, hogy áramlási ellenállásuk a recirkulált anyagáram fékezését és a szilárd szemcsék, illetve folyékony részecskék kiválásának megkönnyítését okozza.

A továbbiakban a találmány még részletesebb bemutatása érdekében példát ismertetünk:

-111

HU 203683 Β

Példa

Hagyományos felépítésű fluidágyas berendezés reaktorba, amely olefinek polimerizációs reakcióinak vezetésére szolgál, alsó részén a 2. és 3. ábrán bemutatott típusú körgyűrű alakú részelemmel ellátott áramlásirányító elemet építettünk be és a bevezetett fluid közeg harmatpont ja alatti, majd feletti hőmérsékleten próbaüzemet végeztünk. A próbaüzem tapasztalatait elemezve megállapítottuk, hogy ennek során semmiféle eltömődési probléma nem lépett fel.

A reaktor méretei a kővetkezők voltak: d_m-3,51 m - a keverőtér átmérője; L-2,54 m - a keverőtér magassága; d_e-0,58 m - a beömlés átmérője; d_o-O,97 m az áramlásirányító elem külső átmérője; dj-0,35 m az áramlásirányító elem belső átmérője; h«0,10 m - az áramlásirányító elem magasságára jellemző minimális távolság. Az áramlásirányító elem körgyűrű alakú részelemének megtámasztására négy távtartó szolgált, és ezek biztosították a körgyűrű alakú részelem és a reaktor beömlése között szükséges h minimális távolságot. Az említett méretekkel jellemzett áramlásirányító elem esetén az A₂/Aj értéke 0,33, a Z/Q arány értéke 1,9 és a Hy sebességmagasság értéke 6,9 kPa volt.

A bemutatott felépítésű reaktorral etilén kopolimereket állítottunk elő először a fluid közeg harmatpontja alatti, majd ezt meghaladó hőmérsékleteken. Az előállított terméktől függően a reaktor üzemfeltételei a következő értéktartományokba estek: reaktorhőmérséklet: T - 89-95 °C;

reaktornyomás: P-207-210 kPa;

a gáz sebességfeleslege a fluidágyban: U₅ - 0,55-0,70 m/s;

a fluidágy magassága: H-ll,9m;

a reaktor bemenetén a maximális kondenzációs arány: W_max-11 tömeg*;

a reakció termelékenysége: 9500-18100 kg/óra.

Az üzemeltetés során semmiféle probléma nem merült fel, és a termék minőségében sem volt észlelhető olyan változás, amit az áramlásirányító elem alkalmazásának lehetne betudni. Még a legmagasabb kondenzációs arány (vagyis a reaktor beömlésénél tapasztalt 11 tömeg*-os folyadékarány) mellett sem lehetett olyan jelenségeket megfigyelni, amelyek a reaktor instabilitására utaltak volna indításkor. Ez arra utal, hogy a kondenzáció ilyen szintje mellett a folyadék még mindig igen egyenletesen oszlott el a fluidágyba bejutó gázáramban és azt a gázáram cseppek formájában tudja elszállítani a fluidágyból, a folyadékcseppek nem gyűltek össze és a folyadék visszafolyása nem következett be. Az üzemeltetés során a reaktort gyakran ellenőriztük és semmiféle olyan jelenség nem volt észlelhető, amely a szilárd részecskék nagyobb arányú felhalmozódására mutatott volna. A belső felületek tisztának bizonyultak, még annál is tisztábbak voltak, mint amit az ismert reaktoroknál eddig legjobbnak tartott szerkezetű beömlések alkalmazása mellett leheti megfigyelni. Ez arra utal, hogy az áramlásirányító elem alkalmazása a találmány szerinti kialakításban a polimerizációs reakciók vezetésére szolgáló berendezések működését az üzemmódtól függetlenül megjavítja, ez a javulás a tennék minőségére ható bármiféle káros hatás megjelenése nélkül következik be.

A következő táblázatok adatai etilén alapú polimerek polimerizáció útján történő előállítására vonatkoznak, amikor is a fluid közeget harmatpontja alatti, illetve ezt meghaladó hőmérsékleten dolgoztuk fel. A hagyományos felépítésű polimerizációs reaktort a fentiekben ismertetett újszerű áramlásirányító elem beépítésével módosítottuk. A kétszeri futtatás eredményeként a 2. táblázatban felsorolt anyagokat kaptuk az ott bemutatott üzemmódok alkalmazása mellett és kondenzáció adott arányával. A két futtatás egyéb üzemfeltételeit a 3. táblázat foglalja össze.

2. táblázat

Futtatás	Termék	Üzemmód	Folyadék részaránya a gázban a reaktor beömlésén (tömeg*)
I	hexán kopolimer etilénből	harmatpont alatt	9-10
Π	butén kopolimer etilénből	harmatpont fölött	0

3. táblázat

Paraméter	Futtatás
I	Π
ΔΡ alul (kPa)	35,8	34,5
ΔΡ hűtő (kPa)	41,4	44,8
TáBV(’C)	95,0	89,0
PáKV'(kPa)	1203	2103

-121

HU 203 683 Β

Paraméter	Futtatás
I	Π
Uj (m/s) - beömlési sebesség	24,1	24,1
U$ (m/s) - sebességfelesleg a fluidágyban	0,67	0,67
Lft, (méter) - fluidágy magassága	11,9	11.9
L (m) - a diffúziós keverőkamra magassága	2,54	2,54
Dm (m) - a diffúziós keverőkamra átmérője	3,51	3,51
Kihozatali arány	40,0	22,0
Termelékenység (kg/m3 x h), kb.	150	86,5
MI (olvadékindex)	0,83	100,0
MFR (folyadék olvadási arány)	25,0	27,0
a(g/cm3)	0.926	0,931
Hamutartalom (tömeg%)	0,042	0,040
ab (kg/m3 - tömegsűrűség)	432	392
APS (mm - átlagos részecskeméret)	0,069	0,0574

A táblázatban ΔΡ a termékre vonatkoztatva azt a nyomásesést jelenti, amely az áramlásirányító elemen észlelhető, hozzáadva az elosztólemezen észlelhető nyomásesést, míg

I - etilénből készült hexán kopolimer;

Π- etilénből készült butén kopolimer előállítását jelenti.

Mint az az 5. és 6. ábrán látszik, a 32 áramlásirányító elemnek nem kell síkszerű kialakításának és síkban elrendezettnek lennie, mint erre példát a 2. és 3. ábra mutat (így például az 5. és 6. ábrán látható 32 áramlásirányító elem a 2. ábra szerinti berendezésben felhasználható, és így konvex vagy konkáv helyzetű 32 áramlásirányító elemekkel dolgozhatunk, ahol a konvex vagy konkáv jelleg a 28 elosztólemezhez viszonyítva értendő. A 2. és 3. ábrán bemutatott 32 áramlásirányító elemhez hasonlóan az 5. és 6. ábrán látható 32 áramlásirányító elem, ha azt a 26 beömlés fölött helyezzük el, a 35 kiömlésen át a 26a keverőtér fala mentén hoz létre 33a gyűrűs áramlást, míg a 34 központi nyíláson keresztül a 26a keverőtér középpontja felé mozgó 33 felfelé irányuló áramlást biztosít. A 32 áramlásirányító elemek vastagsága lényegében nem fontos, ezért tulajdonképpen a vastagság megválasztásakor elegendő csak a 10 reaktorban fellépő mechanikai igénybevételek által indokolt értékeket választani. Ha a 32 áramlásirányító elem vékony alkatrészekből épül fel, hatása gyakorlatilag ugyanolyan, mintha elemei nagyobb vastagságúak lennének. így tehát a tapasztalatok szerint a 32 áramlásirányító elemnek nem kell pontosan vízszintes elrendezésűnek lennie, nem lényeges, hogy síkszerű elemekből álljon, hanem állhat konvex vagy konkáv részekből is és ezen túlmenően részelemeinek vastagsága sem fejt ki nagyobb hatást az áramlásra.

Habár a hagyományos felépítésű fluidágyas berendezések alapszintje és felső része szokásosan ellipszis vagy gömb alakú héjszerkezetként van kialakítva, ahol a héjszerkezet a 10 reaktor középső részét alkotó egyenes hengerszerű testtel csatlakozik a találmány szerint alkalmazott 32 áramlásirányító elem a 10 reaktor más alakjai mellett ugyancsak előnyösen használható. így például a 10 reaktor alsó része lehet kúpszerű alakú is, és ebben az esetben a találmány szerinti 32 áramlásirányító elem szintén kedvező hatást fejt ki. Érdemes még megjegyezni, hogy a sima és konvex elrendezésű 34’ körgyűrű alakú részelemek előnyösebbek, mint a konkáv elrendezésűek, ha a 10 reaktor első része gömbszerű vagy ellipszoid kialakítású.

A 32 áramlásirányító elem hatását kedvező módon lehet fokozni, ha a 34 központi nyílás felett a 70,74,76 vagy 78 terelőtestet rendezzük cl.

A találmány szerinti 32 áramlásirányító elem a fluidágyas polimerizációs reaktorokban azok felépítésétől függetlenül előnyösen használható. Különösen célszerű alkalmazása olyan fluidágyas reaktorok kialakításánál, ahol a fluid közeget harmatpont alatti és harmatpont feletti hőmérsékleten egyaránt fel kell dolgozni. Ilyenkor az átváltás a 32 áramlásirányító elem változtatása nélkül lehetséges. A találmány szerinti eljárás és berendezés különösen jól használható poliolefinek, például polietilén vagy polipropilén és komonomerjei előállítására szolgáló fluidágyas polimerizációs reaktorokban.

Claims (12)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás polimerizációs reakciók vezetésére fluidágyban, amikor is elosztólemezen fluid közeget áramoltatunk át, ezzel az elosztólemez felett és azzal megtámasztva fluidágyat hozunk létre reakcióközegként, ahol az elosztólemez alatt, reaktor alapszintjénél kialakított bcömiéstől kezdődően keverőteret létesítünk és a beömlésen keresztül folyamatosan gázt tartalmazó flu13

   -131

   HU 203683 Β id közeget juttatunk a fluidágyat és a keverőteret befogadó reaktorba, miközben a közeget alulról felfelé a keverőtéren, az elosztólemezen és a fluidágyon keresztül áramoltatjuk, azzal jellemezve, hogy a beömlésen átáramló fluid közeget a beömlésnél kialakított nyílásokkal a keverőtér fala mentén áramoltatott első és a keverőtér középső része felé mozgó, az elosztólemezre merőleges tengelyre szimmetrikus alakú második részáramra osztjuk, ahol az első és második részáramot a fluid közeggel szállított folyékony és szilárd halmazállapotú anyagot az elosztólemezen keresztül a fluidágyba juttató sebességgel tart juk fenn.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második részáramot a beömléstől elválasztottan elrendezett, az első részáramot átengedő nyílásokkal ellátott lemezen megtámasztott gyűrűs áramlásirányító elemmel hozzuk létre.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és második részáramot legalább 340 Pa, célszerűen legalább 1,36 kPa nyomással hozzuk létre.
4. 4. Berendezés polimerizációs reakciók vezetésére fluidágyban, különösen az 1. igénypont szerinti eljárás megvalósítására, amelynél reaktorban felül kialakított reakciózónát és alul kialakított keverőteret elválasztó elosztólemez van elrendezve, míg a reaktor alsó részében a keverőtérrel közlekedő, célszerűen kör keresztmetszetű beömlés van kialakítva, azzal jellemezve, hogy a beömléssel (26) a reaktorban (10) az elosztólemez (28) alatt elrendezett áramlásirányító elem (32) van csatlakoztatva, amely fluid közeget alkotó első részáramot a keverőtér (26a) fala felé irányító legalább egy kiömléssel (35), valamint a fluid közeget alkotó második részáramot a keverőtér (26a) középső tartománya felé az elosztólemezre (28) merőleges tengelyre szimmetrikus áramban továbbító központi nyílással (34) van ellátva, ahol a központi nyílás (34) a beömléssel (26) szemben a keverőtéren (26a) belül elrendezetten van kialakítva.
5. 5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az áramlásirányító elem (32) központi nyílása (34) körgyűrű alakú részelemben (34’) van kiképezve és a beömléssel (26) szemben legalább két kiömlést (35) meghatározó távtartókon (32a) van megtámasztva.
6. 6. A 4. vagy 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az áramlásirányító elem (32) körgyűrű alakú részeleme (34*) a központi nyílástól (34) a beömlés (26) felé szűkülő keresztmetszetű csonkakúppalástként van kialakítva.
7. 7. A 4. vagy 5. igénypont szerinti berendezés, ózza/ jellemezve, hogy az áramlásirányító elem (32) körgyűrű alakú részeleme (34’) a központi nyílástól (34) a beömlés (26) felé táguló keresztmetszetű csonkakúppalástként, vagy az elosztólemezzel (28) párhuzamos síklemezként van kialakítva.
8. 8. A4-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a keverőtér (26a) magassága legfeljebb 1,5-szöröse átmérőjének.
9. 9. A 4-8. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a keverőtér (26a) magassága az átmérő legalább 0,7-szerese, de legfeljebb azzal egyenlő.
10. 10. A 4-9. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az áramlásirányító (32) úgy van kiképezve, hogy központi nyílásának (34) A₂ felülete és a kiömlés(eke)t (35) és a körgyűrű alakú részelemet (34’) megtámasztó távtartó(ka)t (32a) befogadó, a beömléstől (26) a körgyűrű alakú részelemig (34*) terjedő célszerűen hengerpalást alakú fal Aj felületére a 0,1 s A₂/Aj 0,75 feltétel, míg a körgyűrű alakú részelem (34*) d₀ külső átmérőjére és a kör keresztmetszetű beömlés (26) d_e belső átmérőjére a 0,5 < (d₀-d_e)/2h < 5 feltétel teljesül, ahol h a körgyűrű alakú részelem (34’) külső széle és a keverőtér (26a) belső fala közötti minimális távolság.
11. 11. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az áramlásirányító elem (32) úgy van kiképezve, hogy a felületek A₂/Aj arányának 0,250,35, míg a (d₀-ü_e)/2h arány értéke 1,8-2,2.
12. 12. A 4-11. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az áramlásirányító elemen (32) a központi nyílás (34) fölött a második részáramot irányító, a második részáram szimmetriatengelyében elrendezett terelőtest (70, 74, 76) van megtámasztva.