KR100513212B1 - 올레핀중합방법및루프반응 - Google Patents

Abstract

단량체, 희석제 및 촉매가 연속적인 루프 반응기에서 순환되고 생성물 슬러리가 연속적인 생성물 제거에 의해서 회수되는 올레핀 중합 방법. 연속 생성물은 순환하는 슬러리 중의 현저히 높은 고체 함량에서 반응이 작동하도록 한다. 바람직한 양태에서, 슬러리를 유출 라인 히터에서 가열하고 대부분의 희석제가 분리되는 고압 유출로 지나게 하고 이어서 간단한 열 교환에 의해 압축없이 응축한 다음 재순환한다. 올레핀 중합 과정은 더욱 적극적인 순환에 의해서 더 높은 농도의 반응기 고체에서 작동한다.

Description

올레핀 중합방법 및 루프 반응

본 발명은 액체 희석제 중의 올레핀 단량체의 중합에 관한 것이다.

부가 중합은 생성되는 중합체를 위한 용매인 액체에서 빈번하게 수행된다. 고밀도 (선형) 에틸렌 중합체가 1950년대에 최초로 시판되었을 때, 이러한 방법이 사용되었다. 이러한 중합체를 생산하기 위한 더욱 효율적인 방법이 슬러리 조건하에서 중합을 수행하는 것임이 곧 발견되었다. 더욱 상세하게는, 선택된 중합 기술은 생성물이 생성물을 회수하기 위해서 뱃치 원리에 따라 작동하는 침강 레그에 의해서 인취되는 파이프 루프(loop) 반응기에서의 연속 슬러리 중합이었다. 이러한 기술은 수백만 파운드의 에틸렌 중합체를 매년 생산하면서 국제적인 성공을 거두었다. 이러한 성공에 따라, 주어진 공장 설비 용량에 대해 다수의 소형 반응기에 대조적인 소수의 대형 반응기의 건설이 바람직하게 되었다.

하지만, 침강 레그는 두가지 문제점을 제시한다. 첫째, 이것은 기본적인 연속 방법에 "뱃치" 기술의 부과를 의미한다. 침강 레그가 축적된 중합체 슬러리를 "덤핑"하거나 "연소(fire)"시키는 단계에 도달할 때마다 루프 반응기 상류 및 회수 시스템 하류의 슬러리 유동에 방해를 초래한다. 또한 반응기 상류와 회수 시스템의 하류로부터의 침강 레그를 주기적으로 밀봉하기에 필수적인 밸브 기구는 레그를 밀봉하기 위해 요구되는 큰 직경의 밸브와의 단단한 밀봉을 유지함에 있어서의 어려움으로 인하여 빈번한 관리가 요구된다.

둘째, 반응기가 커짐에 따라, 논리적인 문제가 침강 레그에 의해 제기된다. 파이프 직경이 2배가 될 경우 반응기 용적은 4배가 된다. 그러나, 수반된 밸브 기구로 인하여, 침강 레그의 크기는 쉽게 더 증가시킬 수 없다. 그러므로, 요구되는 레그의 수는 이용할 수 있는 물리적 공간을 초과하기 시작한다.

이러한 한계에도 불구하고, 침강 레그는 올레핀 중합체가 액체 희석제 중의 슬러리로서 형성되는 공정에서 계속해서 사용되어 왔다. 이것은 60% 이상의 고체 농도가 일상적으로 수득되는 (단량체가 희석제인) 벌크 슬러리 중합과는 달리, 희석제 중의 올레핀 중합체 슬러리가 일반적으로 37 내지 40 중량% 이하의 고체로 제한되기 때문이다. 그러므로, 침강 레그는 37 내지 40% 이상의 최종 슬러리 생성물을 침강 레그로의 배출구에 부여함이 필수적이라고 여겨져 왔다. 이것은 그 명칭이 암시하는 바와 같이 침강이 레그에서 일어나고 이렇게 하여 생성물 슬러리로서 최종적으로 회수되는 슬러리의 고체 농도를 증가시킨다.

최대 실행 반응기 고체에 영향을 미치는 다른 인자는 순환 속도이고, 작동시 제한 인자가 반응기내 중합체 빌드업으로 인한 반응기 파울링이므로 주어진 반응기 직경에 대한 높은 속도가 더욱 높은 농도의 고체를 허용한다.

30,000 갤론 이상의 반응대내 희석제 중에서 슬러리 올레핀 중합 방법을 작동함이 특히 바람직하다.

본 발명에 따라서, 루프 반응대에서 액체 희석제 중의 적어도 하나의 올레핀 단량체를 중합하여 액체 희석제와 고체 올레핀 중합체 입자를 포함하는 유체 슬러리를 생성하고;

중합체 입자의 중량과 액체 희석제의 중량을 기준으로 40 중량% 이상의 반응대내 슬러리 중의 고체 올레핀 중합체 입자의 농도를 유지한 다음;

생산 실행의 적어도 일부에 있어서 회수된 액체 희석제와 회수된 고체 중합체 입자를 과정의 중간 생성물로서 포함하는 슬러리를 연속적으로 회수하는 단계를 포함하는 올레핀 중합 방법이 제공된다. 올레핀 단량체는 에틸렌, 및 에틸렌과 헥센의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량% 헥산을 포함하고 액체 희석제는 사이 클로헥산이다.

하나의 양태에서 슬러리는 실질적으로 부분의 실행 전반에 걸쳐서 연속적으로 취출된다.

다른 양태에서 생산 실행 동안 슬러리를 연속적으로 회수하는 단계는 슬러리를 회수하고, 슬러리가 적어도 하나의 침강대에 침강되도록 하며, 이어서 침강대로부터 이렇게 하여 침강된 슬러리의 뱃치를 과정의 중간 생성물로서 회수한 다음, 침강대를 차단함을 포함하는 단계로 교체된다.

본 발명의 다른 양태에 따라서, 루프 반응기 올레핀 중합 과정은 주어진 반응기 파이프 직경에 대해 더욱 높은 순환 속도에서 작동시킴으로써 실행된다.

본 발명의 다른 양태에 따라서, 가열된 유출 라인과 직접적인 유체 소통을 하며 이렇게 하여 생성물 슬러리의 연속적인 제거를 위해 적용되는 신장된 중공 부속물을 루프의 세로 세그먼트 중의 하나의 하류 단부에서 갖는 루프 중합 장치가 제공된다.

놀랍게도, 불활성 희석제의 존재하에 루프 반응기에서 실행되는 올레핀 중합 반응에서 생성물 슬러리의 연속적인 인취가 훨씬 더 높은 고체 농도에서 반응기의 작동을 허용한다는 점이 밝혀졌다. 이소부탄 희석제 중의 우세한 에틸렌 중합체의 상업적 생산은 일반적으로 37 내지 40 중량%의 반응기내 최대 고체 농도로 제한되어 왔다. 그러나, 연속 인취는 고체 농도의 현저한 증가를 허용하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 연속 인취 자체는 고체가 더욱 농축되는 층으로부터 슬러리를 선택적으로 제거하는 연속 인취 부속물의 배치로 인하여 생성물을 제거시키는 반응기내 함량과 비교하여 고체 함량에서의 약간의 추가 증가를 야기한다. 그러므로, 40 중량% 이상의 농도가 본 발명에 따라 가능하다.

본 출원 전반에 걸쳐서, 촉매의 중량은 특히 실리카 상의 크롬 옥사이드로의 생산도가 매우 높으므로 무시된다.

또한 놀랍게도, 더욱 적극적인 순환이(이의 수반되는 더욱 높은 고체 농도로) 사용될 수 있음이 밝혀졌다. 사실상 연속 인취와 병행하여 더욱 적극적인 순환으로, 50 중량% 이상의 고체 농도가 연속 인취에 의해서 반응기로부터 제거될 수 있다. 예를 들면, 연속 인취가 쉽게 5 내지 6 % 포인트 더 높게 작동되도록 할 수 있고, 즉, 반응기는 10%까지 고체를 쉽게 상승시키도록 조정될 수 있으며, 더욱 적극적인 순환은 반응기를 50% 이상으로 하는 또다른 7 내지 9 % 포인트를 쉽게 더할 수 있다. 그러나, 연속 인취가 평균보다 더 높은 고체 농도를 갖는 스트림 중의 층으로부터 슬러리를 제거시키도록 배치되므로 실제로 회수되는 생성물은 반응기 슬러리 평균보다 약 3 % 포인트 또는 그이상 더 높은 농도를 갖는다. 따라서, 작동은 55 중량% 이상, 즉, 실제로 55%인(즉, 3% 포인트 더 높은) 반응기내 및 성분 제거시 52 % 평균의 효과적인 슬러리 농도에 접근할 수 있다.

상업적 작동에서는 1 % 포인트 정도의 적은 고체 농도 증가가 매우 중요하다는 점이 강조되어야 한다. 그러므로, 반응기내의 37 내지 40 평균% 고체 농도에서 단지 41로 되는 것이 중요하고; 이렇게 하여 50 이상으로 되는 것은 실로 주목할만하다.

본 발명은 중합체 및 희석제의 생성물 슬러리를 생성하기 위해서 희석제를 사용하는 루프 반응기내에서의 올레핀 중합에 적용가능하다. 적합한 올레핀 단량체는 분자당 8 개 이하의 탄소원자를 갖고 4 위치보다 더 가까운 이중결합을 측쇄화하지 않는 1-올레핀이다. 본 발명은 특히 에틸렌의 단독중합, 및 에틸렌과 부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 또는 1-데센과 같은 고급 1-올레핀과의 공중합에 특히 적합하다. 에틸렌이 특히 바람직하고, 고급 올레핀은 에틸렌과 공단량체의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10, 바람직하게는 0.01 내지 5, 가장 바람직하게는 0.1 내지 4 중량%이다. 또한, 충분한 공단량체가 중합체내 상술량의 공단량체 혼입을 부여하도록 사용될 수 있다.

적합한 희석제(용매 또는 단량체에 대치되는)는 당해분야에 익히 공지되어 있고 반응 조건하에서 불활성이고 액체인 탄화수소를 포함한다. 적절한 탄화수소에는 이소부탄, 프로판, n-펜탄, i-펜탄, 네오펜탄 및 n-헥산이 포함되고 이소부탄이 특히 바람직하다.

적합한 촉매는 당해분야에 익히 공지되어 있다. 예를 들면, 내용이 본원에 참조로 인용되는 Hogan 및 Banks의 US 2,285,721 (1958년 3월)에 광범위하게 기재된 바와 같이 실리카와 같은 지지체 상의 크롬 옥사이드가 특히 적합하다.

도면에 관하여, 도 1에 수직 세그먼트(12), 상부 수평 세그먼트(14) 및 하부 수평 세그먼트(16)를 갖는 루프 반응기(10)가 도시된다. 이러한 상부 및 하부 수평 세그먼트는 수평 유동의 상부대 및 하부대를 규정한다. 반응기가 파이프(12)와 자켓(18)에 의해 형성된 두 파이프 열 교환기에 의해서 냉각된다. 각각의 세그먼트가 매끈한 벤드 또는 엘보우(20)에 의해서 다음 세그먼트로 연결되고 이렇게 하여 내부 장애물이 실질적으로 없는 연속 유동로를 제공한다. 중합 혼합물이 모터(24)에 의해 구동되는 임펠러(22)(도 8에 도시됨)에 의해서 순환된다. 단량체, 공단량체, 및 있는 경우 보충 희석제가 하나 또는 다수의 위치에서 반응기로 직접 들어갈 수 있거나 도시된 바와 같이 응축된 희석제 재순환 라인(30)과 결합할 수 있는 라인(26, 28) 각각을 통해 도입된다. 촉매는 촉매 도입대(위치)를 제공하는 촉매 도입 수단(32)을 통해 도입된다. 중간 생성물 슬러리를 연속적으로 제거시키기 위한 신장된 중공 부속물을 부호(34)로 광범위하게 표시된다. 연속 인취 기구(34)는 하부 수평 반응기 루프 섹션(16) 중의 하나의 하류 단부 내에 또는 이에 인접하여, 연결 엘보우(20)에 인접하거나 그 위에 배치된다. 슬러리는 수평 유동의 하부대의 수직 중앙선 평면을 따라 일정 지점에서, 위로 도는 유동에 앞서서 회수된다. 적어도 하나의 영역이 수평 유동의 하부대의 수직 중앙선을 따라, 유동이 위로 돈 후 존재한다. 적어도 하나의 영역은 수직 중앙 평면으로부터 0 내지 20도 범위내의 각으로 떨어져 배위된다. 적어도 하나의 영역은 위로 도는 유동에 앞서 존재한다. 적어도 하나의 영역은 유동이 상부 유동의 중앙선으로부터 적어도 1 이상 45도 이하로 위로 도는 위치에 존재한다. 적어도 하나의 영역은 정확히 하나의 영역이다. 적어도 하나의 영역은 다수의 영역이다. 적어도 10%까지 반응기 고체를 상승시키기 위해서 슬러리의 연속 회수를 사용하여 방법의 개시 동안 반응기 조건을 조성하는 방법이 포함된다. 슬러리가 실질적으로 전 생산 실행에 걸쳐서 연속적으로 회수된다.

연속 인취 부속물이 바람직한 위치인 루프 반응기의 하부 수평 세그먼트의 하류 단부에 도시되어 있다. 위치는 미사용 촉매에 처음으로 제거점을 지나기 전에 반응기내에서의 최대 가능한 시간을 허용하도록 유동방향이 촉매 도입점 전에 위로 도는 루프내의 최종 지점 근처의 영역일 수 있다. 그러나, 연속 인취 부속물은 어떠한 세그먼트 또는 엘보우에도 위치할 수 있다.

또한, 연속 인취 부속물이 부착되는 반응기의 세그먼트는 유동 속도를 낮추고 따라서 다음의 생성물이 훨씬 더 큰 고체 농도를 지닐 수 있도록 유동의 층리를 허용하기 위해서 더 큰 직경일 수 있다.

연속적으로 회수된 중간 생성물 슬러리는 도관(36)을 경유하여 고압 유출실(38)로 지나간다. 도관(36)은 유출관(36)내 슬러리 물질에 간접적인 가열을 제공하는 가열된 유체가 제공되는 주변 도관(40)을 포함한다. 증발된 희석제는 재순환 응축기(50)를 사용하는 단순 열교환에 의한 응축을 포함하는 추가의 프로세싱을 위해 도관(42)을 경유하여 유출실(38)을 나가고, 압축할 필요없이 재순환 희석제 라인(30)을 경유하여 시스템으로 복귀한다. 재순환 응축기(50)는 당해분야에 공지된 조건하에 당해분야에 공지된 적합한 열 교환 유체를 사용할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 경제적으로 제공될 수 있는 온도에서 유체가 사용된다. 이 유체에 대한 적합한 온도 범위는 40℉ 내지 130℉이다. 중합체 입자는 당해분야에 공지된 기술을 사용하는 추가의 공정을 위해 고압 유출실(38)로부터 라인(44)을 경유하여 회수된다. 바람직하게는 이들은 저압 유출실(46)로 지나간 다음 라인(48)을 경유하여 중합체 생성물로서 회수된다. 분리된 희석제가 압축기(47)를 통하여 라인(42)으로 통과된다. 이러한 고압 유출 디자인은 내용이 본원에 참고로 인용되는 Hanson 및 Sherk의 US 4,424,341(1984년 1월 3일)에 광범위하게 기재되어 있다. 놀랍게도, 연속 인취가 반응기내 더 높은 고체 농도 상류를 허용하고 또한 고압 유출의 더욱 양호한 작동을 허용하며, 이렇게 하여 대다수의 회수된 희석제가 압축없이 유출되고 재순환되게 된다는 점이 밝혀졌다. 사실상, 희석제의 70 내지 90 %가 일반적으로 이러한 방법으로 회수될 수 있다. 이것은 여러 요인으로 인한 것이다. 무엇보다도, 유동이 간헐성인 대신에 연속성이므로 유출 라인 히터가 더 잘 작동한다. 또한, 반응기 밖의 연속 유동율을 조절하는 비례 제어 밸브는 희석제가 발화할 때 온도를 더 낮게 떨어뜨리고 이렇게 하여 유출 라인 히터의 더욱 효율적인 사용을 추가로 부여함을 의미하는 낮은 압력을 지닌 후 압력이 떨어진다.

도 2에 관하여, 연속 인취 기구(34)를 갖는 엘보우(20)가 더욱 상세하게 도시되어 있다. 연속 인취 기구는 제거 실린더(52), 슬러리 회수 라인(54), 긴급 차단 밸브(55), 유동을 조절하는 비례 모터 밸브(58) 및 플러쉬 라인(60)을 포함한다. 반응기는 "액체"를 가득 채우고 수행된다. 용해된 단량체로 인하여 액체는 약간의 압축성을 갖고, 이렇게 하여 밸브로의 액체 충만 시스템의 압력 조절을 허용한다. 희석제 투입은 일반적으로 일정하게 유지되고, 비례 모터 밸브(58)는 선정된 세트 포인트내의 총 반응기 압력을 유지하도록 연속 회수율을 조절하기 위해서 사용된다.

도 2의 섹션 라인 3-3에 따라 취해진 도 3에 관하여, 연속 인취 기구(34)와 연계되고 이렇게 하여 엘보우(20)가 부속물-운반 엘보우가 되는 평활 만곡부 또는 엘보우(20)가 더욱 상세하게 도시된다. 도시된 바와 같이, 기구는 이러한 경우에 엘보우의 외면에 대한 접선에 직각으로 부착된 제거 실린더(52)를 포함한다. 실린더(52) 뒤에는 슬러리 회수 라인(54)이 온다. 두가지 의도를 제공하는 램 밸브(62)가 제거 실린더(52)내에 배치된다. 첫째, 이것은 중합체로 오염될 경우 제거 실린더를 위해 단순하고 믿을만한 소제 기구를 제공한다. 둘째, 이것은 전체의 연속 인취 조립품을 위해 단순하고 믿을만한 차단 밸브로서 작용할 수 있다.

도 4는 엘보우(20)의 곡면에 접선 방향으로, 슬러리 유동이 위로 돌기 직전의 지점에 부착되는 제거 실린더(52)를 위한 바람직한 부착 배향을 도시한다. 이러한 개구는 내측면에 타원형이다. 추가의 확대가 고체 제거를 개선하기 위해서 수행될 수 있다.

도 5는 4 가지 것들을 도시한다. 첫째, 이것은 제거 실린더(52)의 각진 배향을 도시한다. 제거 실린더는 (1) 수평 세그먼트(16)의 중앙선에 수직을 이루고 (2) 수평 세그먼트(16)의 하류 단부에 위치하는 평면에 대한 각, 알파에서 도시된다. 이러한 평면과의 각은 평면으로부터 하류 방향으로 취해진다. 각에 대한 정점은 도 5에 도시된 바와 같은 엘보우 반경의 중심점이다. 이 평면은 수평 세그먼트 횡단면으로서 기재될 수 있다. 본원에서 도시된 각은 약 24도이다. 둘째, 이것은 다수의 연속 인취 부속물(34와 34a)을 도시한다. 셋째, 이것은 하부 세그먼트(16)의 수직 중앙선 평면에 배향된 하나의 부속물(34)과 도 6에서 더욱 상세하게 도시될 이러한 평면에 대해 일정 각도로 배치되는 다른 하나(34a)를 도시한다. 최종적으로, 이것은 필요에 따라 연속 인취 부속물(34)과 원하는 경우 뱃치 제거를 위한 통상적인 침강 레그(64)의 조합을 도시한다. 부속물이 인접한 수직 세그먼트의 중앙선으로부터 적어도 1 이상 45도 이하의 지점에서 부속물-운반 평활 벤드에 부착된다. 부속물이 0 내지 90 도의 각으로 부착된다. 적어도 하나의 부속물이 부속물-운반 벤드에 접선 방향에 대해 직각으로 부착된다. 적어도 하나의 부속물이 부속물-운반 벤드에 접선 방향으로 부착된다. 적어도 하나의 부속물이 수직 중앙 평면으로부터 20 내지 45 도 범위내의 양으로 떨어져 이격된 지점에서 부착된다. 적어도 하나의 부속물이 정확히 하나의 부속물이다. 적어도 하나의 부속물이 다수의 부속물이다.

상대적인 크기로부터 알 수 있는 바와 같이, 연속 인취 실린더는 통상적인 침강 레그보다 훨씬 더 적다. 그러나, 3 개의 2 인치 ID 연속 인취 부속물은 14개의 8 인치 ID 침강 레그만큼 많은 생성물 슬러리를 제거할 수 있다. 이것은 15,000 내지 18,000 갤론 용량의 현재의 대형 상용 루프 반응기에서, 6 개의 8인치 침강 레그가 요구되기 때문에 중요하다. 더욱 큰 직경에 대해서 믿을만한 밸브를 제조하기에 어려움이 있으므로 침강 레그의 크기를 증가시키는 것은 바람직하지 않다. 앞서 주지된 바와 같이, 파이프의 직경을 2 배로 하는 것은 용적을 4배로 증가시키고 쉽게 배치되는 다수의 침강 레그의 단순히 4배 만큼의 공간은 충분하지 않다. 그러므로, 발명은 더욱 크고 더욱 효율적인 반응기의 작동을 실행가능하게 한다. 30,000 갤론 이상의 반응기가 본 발명에 의해서 제조가 가능하다. 일반적으로 연속적인 인취 실린더는 1 인치 내지 8 인치 이하의 범위 내의 공칭 내부 직경을 지닐 것이다. 바람직하게는 이들은 약 2 내지 3 인치의 내부 직경일 것이다.

도 6은 도 5의 섹션 라인 6-6을 따라 취해지고 반응기의 중앙선을 갖는 수직면에 대해 각, 베타로 배향되는 장소에 부착된 제거 실린더(34a)를 도시한다. 이러한 평면은 반응기의 수직 중앙 평면으로서 언급될 수 있다. 이러한 각은 평면의 일측 또는 0이 아닐 경우 양측으로부터 취해질 수 있다. 각의 정점은 반응기 중앙선에 위치한다. 각은 도 6에 도시되는 바와 같이 반응기 중앙선에 직각을 이루는 평면에 포함된다.

본원에 세가지 배위 개념이 있음이 주지된다. 첫째는 도 4에서와 같이 접선방향이고 도 2 또는 7에서와 같이 직각을 이루거나 0 내지 90도의 두 한계 사이인 각의 부착 배위이다. 둘째는 부착이 각 알파에 의해 제시된 바와 같이 엘보우의 곡선까지 얼마나 떨어져 있는가에 관한 배위이다 (도 5). 이것은 0 내지 60도, 바람직하게는 0 내지 40도, 좀더 바람직하게는 0 내지 20도의 것일 수 있다. 셋째는 수직 세그먼트의 중앙 평면으로부터의 각, 베타이다 (도 6). 이러한 각은 0 내지 60도, 바람직하게는 0 내지 45도, 좀더 바람직하게는 0 내지 20도일 수 있다.

도 7은 연속 인취 실린더(52)가 직각을 이루는, 0의 알파 배위(이것이 직선 섹션의 단부에 있지만 여전히 진행되므로 고유함), 및 0의 베타 배위의 부착 배위를 갖고 즉, 하부 수평 세그먼트(16)의 수직 중앙선 평면에 대해 직각이다.

도 8은 유동로를 따라 슬러리를 연속적으로 이동시키기 위한 임펠러 수단(22)을 상세하게 도시한다. 이러한 양태에서 알 수 있는 바와 같이, 임펠러는 순환하는 반응물을 위한 추진대로서의 역할을 하는 파이프의 약간 확대된 섹션내에 존재한다. 바람직하게는, 시스템은 주로 에틸렌 중합체를 제조하기 위해서 이소부텐을 사용하여, 총 유동로 길이가 약 950 피트인 공칭 2 피트 직경 반응기내의 추진대의 상류 및 하류 단부 간에 적어도 18 psig, 바람직하게는 적어도 20 psig, 좀더 바람직하게는 적어도 22 psig의 압력차를 생성하도록 작동된다.

이것은 임펠러의 회전 속도를 조절하고 임펠러와 펌프 하우징의 내부 벽 사이의 클리어런스를 감소시킴으로써 또는 당해분야에 공지되어 있는 더욱 적극적인 임펠러 설계를 사용함으로써 수행될 수 있다. 이러한 더욱 높은 압력차는 또한 적어도 하나의 추가의 펌프를 사용함으로써 생성될 수 있다.

일반적으로 시스템은 공칭 24 인치 직경 반응기에 대해서 반응기 길이의 피트당 적어도 0.07, 일반적으로 0.07 내지 0.15 피트 압력 강하의, 반응기 단위 길이당 압력의 손실로서 표현되는 압력차를 생성하도록 작동된다. 바람직하게는, 이러한 단위 길이상 압력 강하는 24 인치 직경 반응기에 대해서 0.09 내지 0.11이다. 더 큰 직경에 있어서, 반응기 단위 길이당 더 높은 슬러리 속도 및 더 높은 압력 강하가 요구된다. 압력에 대한 단위는 상쇄되는 ft/ft이다. 이것은 일반적으로 약 0.5 내지 0.6인 슬러리의 밀도를 추정한다. 반응대는 액체로 충만한 채로 유지되고, 반응대는 20,000 갤런 이상, 바람직하게는 30,000갤론 이상의 용적을 갖는다.

도 9에 관하여 상부 세그먼트는 바람직한 배치인 180도 반원인 것으로서 도시된다. 수직 세그먼트는 수평 세그먼트 길이의 적어도 2 배, 일반적으로 약 7 내지 8 배의 길이이다. 예를 들면, 수직 유동로는 유동로 길이에 있어 190 내지 225 피트이고 수평 세그먼트는 25 내지 30 피트이다. 임의 수의 루프가 도 9에 도시된 4 개와 도 1에 도시된 8 개에 추가하여 사용될 수 있지만, 일반적으로 4 개 또는 6 개가 사용된다. 공칭 2 피트 직경에 대한 언급은 약 21.9 인치의 내부 직경을 의미한다. 유동 길이는 일반적으로 500 피트 이상, 일반적으로 900 피트 이상이고, 약 940 내지 1,350 피트가 매우 만족스럽다.

밀폐된 루프 반응기내 반응물을 순환시킴과 같은 유용성에 대한 상업적 펌프가 제조자에 의해 일상적으로 시험되고 캐비테이션을 피하기 위해 필요한 압력이 쉽게 일상적으로 측정된다.

실시예

M51879/FAB 케이싱내 26 인치 Lawrence Pumps Inc. 펌프 임펠러 D51795/81-281을 사용하는 4 개의 수직 레그 중합 반응기를 사용하여 에틸렌과 헥센-1을 중합시킨다. 이러한 펌프를 덜 적극적인 순환을 일으키는 24 인치 펌프와 비교한다 (0.66 ft 압력 강하 대 0.98). 이어서 이것을 동일한 더욱 적극적인 순환 및 도 5의 부호 34에 의해 도시되는 유형의 연속 인취 조립품과 비교한다. 결과를 하기에 예시하였다.

[표 1]

본 발명이 설명의 목적으로 상세하게 기재되었지만 이로인해 제한된 것으로서 해석되어서는 안되며, 이의 취지 및 범주내의 모든 변화를 망라하고자 한다.

도 1은 루프 반응기와 중합체 회수 시스템의 개략적인 사시도.

도 2는 연속 인취 부속물을 도시하는 도 1의 선 2-2를 따른 단면도.

도 3은 연속 인취 조립품에서의 램(ram) 밸브 배열을 도시하는 도 2의 선 3-3을 따른 단면도.

도 4는 연속 인취 조립품에 대한 접선 위치의 단면도.

도 5는 침강 레그와 연속 인취 조립품 모두를 나타내는 루프 반응기의 엘보우의 측면도.

도 6은 두 연속 인취 조립품의 배위를 나타내는 도 5의 선 6-6을 따른 단면도.

도 7은 연속 인취 조립품에 대한 다른 배위를 나타내는 측면도.

도 8은 임펠러 기구의 단면도.

도 9는 상부 세그먼트(14a)가 180도 반원이고 수직 세그먼트가 수평 세그먼트 길이의 적어도 2배인 루프에 대한 다른 배치를 나타내는 개략도.

도 10은 수평하게 배치된 장축을 나타내는 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 루프 반응기 12: 상부 수직 세그먼트

14: 상부 수평 세그먼트 16: 하부 수평 세그먼트

20: 엘보우 22: 임펠러

32: 촉매 도입 수단 34: 연속 인취 기구

47: 압축기 50: 응축기

Claims (13)

1. 액체 희석제와 고체 올레핀 중합체 입자를 포함하는 유체 슬러리를 생성하기 위해서 루프 반응대에서 액체 희석제 중의 적어도 하나의 올레핀 단량체를 중합하고;

   중합체 입자의 중량과 액체 희석제의 중량을 기준으로 40 중량% 이상의 반응대 중의 슬러리의 고체 올레핀 중합체 입자의 농도를 유지한 다음;

   생산 실행의 적어도 일부 동안 회수된 액체 희석제와 회수된 고체 중합체 입자를 과정의 중간 생성물로서 포함하는 슬러리를 연속적으로 회수하는 단계를 포함하는 올레핀 중합방법.
2. 제 1 항에 있어서, 올레핀 단량체가 에틸렌을 포함하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 반응대내 슬러리의 고체 올레핀 중합체 입자의 농도가 중합체 입자의 중량과 액체 희석제의 중량을 기준으로 50 중량% 이상인 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 반응기 유동로 길이의 피트당 0.07 피트 이상의 압력차가 추진대에서 유지되는 방법.
5. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 방법의 중간 생성물이 가열대를 연속적으로 통과하고 중간 생성물이 가열되어 가열된 중간 생성물을 생성하며 이어서 가열된 중간 생성물이 고압 유출대에서 압력 강하에 노출되며, 가열된 중간 생성물이 회수된 액체 희석제의 대부분이 증발되는 정도로 가열되고 이렇게 하여 회수된 고체 중합체 입자로부터 분리된 다음, 분리된 회수 액체 희석제가 재순환을 위해 압축없이 40℉ 내지 130℉ 범위내의 온도를 갖는 유체로의 열 교환에 의해서 응축되는 방법.
6. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 슬러리가 유동이 촉매 도입대전에 위로 도는 루프 반응대내 마지막 지점 가까이의 영역으로부터 연속적으로 회수되는 방법.
7. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 슬러리가 수평 유동의 하부 영역의 단부에 인접한 적어도 하나의 영역으로부터 연속적으로 회수되는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 적어도 하나의 영역이 수평 유동의 하부대의 수직 중앙평면으로부터 0 내지 45도의 범위 내의 양으로 떨어진 각으로 배위되는 방법.
9. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 생산실행동안, 슬러리를 연속적으로 회수하는 단계가 슬러리를 회수하고 슬러리가 적어도 하나의 침강대로 침강되도록 하며 이어서 침강된 슬러리의 뱃치를 침강대로부터 과정의 중간 생성물로서 회수한 다음, 침강대를 차단함을 포함하는 단계로 대치되는 방법.
10. 다수의 수직 세그먼트;

    다수의 상부 수평 세그먼트;

    다수의 하부 수평 세그먼트,

    즉, 단량체 반응물, 중합 촉매 및 희석제를 반응기로 도입하기 위한 수단;

    유동로를 따라 슬러리를 연속적으로 이동시키기 위한 수단;

    하부 수평 세그먼트 중 하나의 하류 단부에 인접하고, 생성물 슬러리를 연속적으로 회수하기 위해 유동로와 개방 소통하는 적어도 하나의 신장된 중공 부속물; 및

    부속물로부터 유출 수단으로 생성물 슬러리를 이송하기 위한 부속물과 유체 소통하고, 생성물 슬러리를 가열하기 위해서 이와 연계된 히터를 갖는 신장된 유출 라인을 포함하고, 각각의 수직 세그먼트가 상부 수평 세그먼트 중 하나에 평활 상부 벤드에 의해 상부 단부에서 연결되고, 하부 수평 세그먼트 중의 하나에 평활 하부 벤드에 의해 하부 단부에서 연결되며, 이렇게 하여 유체 슬러리를 운반하도록 적용된 연속 유동로를 규정하며, 반응기가 내부 장애물을 실질적으로 비함유하는 올레핀 중합을 위한 루프 반응기 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 적어도 하나의 부속물이 하부 수평 세그먼트 중 하나에 부착되고 이렇게 하여 부속물-운반 하부 수평 세그먼트를 생성하고, 부속물이 부속물-운반 하부 수평 세그먼트의 수직 중앙선 평면을 따라, 부속물-운반 하부 수평 세그먼트의 하류 단부에 부착된 평활 하부 벤드에 인접하여 배위되는 장치.
12. 제 10 항에 있어서, 부속물이 0 내지 90도의 각으로 부착되는 장치.
13. 제 10 항에 있어서, 적어도 하나의 부속물이 부속물-운반 하부 수평 세그먼트의 하류 단부에 부착된 평활 벤드에 부착되고 이렇게 하여 부착물-운반 평활 벤드를 생성하는 장치.