NO166285B - Hvirvelsjiktpolymeriseringsreaktor og fremgangsmaate ved polymerisering ved bruk av reaktoren. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår hvirvelsjiktpolymeriserings-reaktorer og angår mer spesielt forbedringer av kjente hvirvelsj iktpolymeriseringsreaktorer.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for gjennomføring av en hvirvelsjiktpolymeringsreaksjon i en slik reaktor.

Oppdagelsen av hvirvelsjiktsprosesser for fremstilling av polymerer ga et middel for fremstilling av mange polymerer, for eksempel polyolefiner som polyetylen, med en drastisk reduksjon av kapitalinvesteringer og en drastisk reduksjon av energikravene sammenlignet med de konvensjonelle prosesser. Imidlertid foreligger det en begrensende faktor ved anven-delsen av hvirvelsjiktreaktorer for gjennomføring av en eksoterm polymeriseringsprosess, nemlig den hastighet med hvilken varme kan fjernes fra sjiktet.

Den mest benyttede og muligens universelle metode for varmefjerning som benyttes ved konvensjonelle hvirvelsjikt-reaktorprosesser er kompresjon og avkjøling av resirku-..leringsgasstrømmen ved punkt utenfor reaktoren. I kommersielle hvirvelsjiktreaksjonssystemer for fremstilling av polymerer som polyetylen, er mengden fluid som kan sirkuleres for å fjerne polymeriseringsvarme større enn mengden fluid som kreves for å understøtte hvirvelsjiktet og for tilstrekkelig faststoffblanding i hvirvelsjiktet. Imidlertid er fluidhastigheten i reaktoren begrenset på grunn av behovet for å hindre for stor medrivning av faststoffer i den fluidiserende gasstrøm når denne trer ut av reaktoren. Nødvendigvis er således mengden fluid som kan sirkuleres for å fjerne varme, tilsvarende begrenset. En metode for å øke varmefjerningshastigheten er å komprimere og å avkjøle de monomere gasser som resirkuleres til reaktoren til et punkt der en andel derav kondenseres. Den resulterende flytende del rives med i den resirkulerte monomere gasstrøm og føres tilbake til reaktoren. Dette kalles "kondensasjonsmetoden" ved polymerisering. Kondensasjonsmetoden tillater en reduksjon i temperaturen i resirkuleringsstrømmen som, kombinert med den markerte økning i rom-tid-utbyttet i forhold til det som oppnås ved den "ikkekondenserende metode" der temperaturen i gasstrømmen holdes over duggpunktet for resirkulert strøm, idet duggpunktet er den temperatur der flytende kondensat begynner å dannes i gasstrømmen.

Prøveresultater fra et skalamodell bunnreaktorhode og erfaringer med en kommersiell polymeriseringsreaktor har antydet at et "åpendyse"-reaktorinnløp er tilfredsstillende for vellykket drift av en hvirvelsjiktreaktor efter kondensasjonsmetoden mens en "standrør-koniskhette"-reaktor er tilfredsstillende for en ikkekondehsasjonsmetode for drift av reaktoren. Standrør-koniskhetteinnløp er ikke tilfredsstillende for en kondensasjonsmodell for drift på grunn av væskeflømming i bunnhodet, et fenomen man må regne med ved kommersielle reaktorer ved relativt lave væskenivåer i resirkuleringsstrømmen. Omvendt er åpendyse-typen funnet å være utilfredsstillende for en ikkekondensasjonsdriftsmetode i en kommersiell reaktor på grunn av for stor oppbygning av harpiksfaststoffer i bunnhodet, spesielt rundt innløps-åpningen.

Ved praktisk drift av store kommersielle produksjonsreaktorer er det enkelte ganger ønskelig å skifte fra ikkekondensasjonsmetoden til kondensasjonsmetoden og omvendt. For å gjøre dette og av de ovenfor angitte grunner har det tidligere vært nødvendig å slå av reaktoren for å erstatte eller endre innløpet for tilpasning til kravene ved den nye driftsmetode. Reaktorstans for omstilling er uønsket, Ikke bare på grunn av vedlikeholdsomkostninger som forbindes med endringen, men fordi stanstiden resulterer i vesentlige produksjonstap. For enkelte kommersielle reaktorer kan omstillingen kreves hyppig, avhengig av produksjonsplanene. Som et resultat er det meget ønskelig å ha en multiformål-reaktorinnløpskonfI-gurasjon som tilfredsstiller kravene både for kondensasjonsmetoden og ikkekondensasjonsmetoden når det gjelder reaktordrlft.

Formålene for oppfinnelsen er således 1) å øke produksjons-hastighetene 1 hvirvelsjiktreaktorer, 2) å redusere om-kostningene for vedlikehold og/eller drift av slike reaktorer, og 3) å tilveiebringe en fleksibilitet som muliggjør at slike reaktorer kan fremstille et antall polymerer, for eksempel polymerer av etylen og tyngre a—olefiner (kbpoly-merer og terpolymerer) og polymerer av propylen (homopoly-merer og blokk- eller tilfeldige kopolymerer) med høyere enn konvensjonelle produksjonshastigheter uten at man har produksjonstap på grunn av stans.

Strømnlngsdeflektoranordninger ifølge oppfinnelsen under-støtter oppnåelsen av disse gjenstander ved å tilveiebringe en flerformål-reaktorinnløpskonfigurasjon som eliminerer behovet for reaktorstans ved omstilling fra kondensasjonsmetoden til ikkekondensasjonsmetoden og omvendt.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en hvirvelsjiktpolymeriseringsreaktor med fordelingsplateanordninger under hvirvelsjiktområdet som definerer et blandekammer i reaktoren i området under fordelingsplateanordningene, et eller flere Innløp for passasje av fluid til reaktoren og gjennom blandekammeret og minst en strømnlngs-def lektor anordnet under fordelingsplaten og forbundet med minst en av lnnløpsanordningene, og reaktoren karakteriseres ved at strømnlngsdef lektoren er tilpasset til å gi minst to strømningsveier for fluidet som trer inn i blandekammeret, en første strømningsvei langs veggen av blandekammeret og en andre oppoverrettet fluidstrømnlngsvel, tilfredsstillende forholdet: A1/.A2 i 0,1

der Ai er arealet mellom strømnlngsdeflektoren og veggen i blandekammeret gjennom hvilken fluidstrømmen kan passere ved å følge den første strømningsvei og A2 er arealet av

gjennomhullIngen(e) 1 strømnlngsdeflektoren gjennom hvilken strømmen strømmer ved å følge den andre strømningsvei.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for drift av en hvirvelsjiktpolymeriseringsreaktor som beskrevet ovenfor med en fordelingsplate anordnet under sjiktet for å gi både fordeling av fluidet og fysisk støtte for sjiktet, Innløp ved eller nær bunnen av reaktoren for passasje av fluid til reaktoren og et blandekammer anordnet mellom fordelingsplaten og innløpet og der en fluidstrømmen omfattende en gass kontinuerlig innføres til reaktoren, føres oppover gjennom blandekammeret, gjennom fordelingsplaten og gjennom hvirvelsj iktet, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at den omfatter å dele opp innløpende fluidstrøm i minst to strømmer, idet en første strøm føres i en oppover- og utoverrettet perifer strømningsvei langs veggen av blandekammeret og en andre strøm som rettes oppover i en fluidstrømningsvei generelt loddrett på fordelingsplaten.

Den foretrukne strømnlngsdeflektor er en ringformet strøm-nlngsdef lektor med hull innretninger for å tilveiebringe en sentral, oppoverrettet fluidstrømningsvei, og midler for å tilveiebringe perifer strøm rundt strømnlngsdeflektoren og langs blandekammerets vegger.

Ved drift av en slik strømnlngsdeflektor blir fluidstrømmen som trer inn i blandekammeret gjennom innløpene delt og danner en strømningsvei gjennom åpningene og en ytre perifer strømningsvei mellom deflektoranordningene og veggen i blandekammeret.

Oppfinnelsen skal illustreres nærmere under henvisning til de ledsagende tegninger der: Figur 1 er et skjematisk riss av et foretrukket system for gjennomføring av kontinuerlig hvirvelsjiktpolymerisering av monomerer ifølge oppfinnelsen; Figur 2 er et oppriss i tverrsnitt av den nedre del av reaktoren inkludert fordelingsplateanordningene, blandekammeret og strømnlngsdeflektoranordningene; Figur 2A er et toppriss av strømnlngsdeflektoranordningene sett langs linjen 2a-2a i figur 2; Figur 3 er et forstørret, delvis elevert riss i tverrsnitt av innløpsanordningene og strømnlngsdeflektor anordningene i figur 2; Figur 4 er et toppriss av fordelingsplaten sett langs linjen 4-4 i figur 2 og viser en orientering av hettemidler anbragt derpå; Figur 5 er et partielt oppriss i tverrsnitt av innløpsdelen til reaktoren og som viser en alternativ utførelses-form av strømnlngsdeflektoranordningene i figur 3;

og

Figur 6 er et partielt oppriss i tverrsnitt av innløpsdelen av reaktoren som vise ytterligere en alternativ utførelsesform av strømnlngsdeflektoranordningene.

I en kontinuerlig hvirvelsjiktpolymeriseringsreaktor er en fordelingsplate anordnet under hvirvelsjiktet og bærer sjiktet og gir gassfordeling over hvirvelsjiktet. Fordelerplaten tjener også til å definere et blandekammer i det område av reaktoren som er under fordelerplaten. Primær-funksjonen for blandekammeret er å sikre at gassene og eventuelt medrevne kondenserte væsker fordeles over det hele tverrsnitt av kammeret på det tidspunkt gasstrømmen passerer gjennom åpningene i fordelingsplaten i bunnen av hvirvelsj iktet. Ved drift i kondensasjonsmetoden vil typisk en viss separering av medrevet væske skje på overflaten av væske-ledningen hvorigjennom resirkulerte strømmer trer inn i reaktoren (primært på grunn av anslag mot veggene i resirkuleringsledningen). For å oppnå tilstrekkelig enhetlig medrivning og fordeling er det viktig at separert væske som er til stede i blandekammeret rives med igjen og blandes. Dette bør oppnås slik at gasstrømmen som passerer gjennom åpningene i fordelingsplateanordningen Inn i hvirvelsjIktet har den ønskede enhetlighet. Strømnlngsdeflektoranordningene ifølge oppfinnelsen gir den ønskede fordeling.

Slik det skjematisk vises ved pilene i figurene 2 og 3 blir i den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen resirkulerings-gasstrømmen delt i en sentralt anordnet og oppoverrettet strøm gjennom en sentral åpning i ringstrømningsdeflektoren, og en ytre strøm som passerer perifert eller lateralt rundt ringstrømsdeflektorene. Denne ringformede ytre strøm passerer perifert rundt ringstrømningsdeflektoren og feier veggen i blandekammeret; inhiberer oppbygning av fast materiale (harpiks). Det skal være klart at en liten mengde faststoffer generelt rives med i resirkuleringsfluidet. Som antydet av pilene blir den sentralt anordnede og oppoverrettede strøm og den perifere strøm sammenblandet for å gl den ønskede mere enhetlige fordeling av eventuelt tilstedeværende væske og/eller faststoff i gasstrømmen.

Parametrene som angis i Tabell 1 nedenfor tjener til å angi driftsbetingelser for å oppnå de ønskede strømningskarak-teristika.

der

Ai = arealet gjennom hvilket strømmen av fluid passerer ved å følge den første strømningsvei langs veggen av blandekammeret (teppéarealet), og

Å2 = det areal av åpningene gjennom hvilket de oppoverrettede strømmer strømmer efter den andre strømningsvei, og

der, for den foretrukne ringstrømdeflektor som er vist i figurene 2 og 3,

der dj er diameteren for den sentrale munning og teppearealet = nd0h

der dQ er den utvendige diameter av ringstrømdeflektoren og h er den minimale avstand fra den nedre ytre kant av rlngskiven til blandekammerveggen.

Ved definering av teppearealet antas det at bærerne eller avstandsstykkene 32a (se figurene 2 og 3) har begrenset eller neglisjerbar størrelse i forhold til det åpne areal i "teppe" området og kan ignoreres av de ovenfor angitte grunner. Det vil si at i den foretrukne utførelsesform som beskrevet i figurene 2 og 3 opptar avstandsstykkene kun en relativt liten del av teppearealet.

Foretrukket verdi

der Z er den horisontale avstand mellom den øvre innsidekant av innløpsrøret og den ytre spiss av strøm-nlngsdef lektoren , og der, for ringstrømningsdeflektoren i figurene 2 og 3: fordi, for ringstrømdefektoren der dD er som angitt ovenfor og de er diameteren for innløpsanordnlngene (innløpsrøret eller resirkulerings-1injen i figur 2). Foretrukket verdi der Hv er hastighetshodet basert på det totale strøm-nlngsdef lektor strømnlngsareal der dette er definert som summen av arealet av den første strømningsvei langs veggen av blandekammeret (teppearealet) pluss arealet for åpningen eller åpningene 1 den andre strømningsvei gjennom hvilken den oppoverrettede orienterte strøm passerer, og der: (idet tverrsnittsarealet for åpningen(e) (Ag) ikke bør overskride 2/3 av tverrsnittsarealet i innløps-anordningen) der pg er densiteten for gassen i kg/m<5> og gasshastigheten Vq 1 m/sek.

der Wq er massestrømningshastigheten (kg/sek.) for gass som trer inn i deflektoren og, for systemet i figurene 2

og 3, det totale åpne deflektorareal er

Det skal bemerkes at dj, dD og h måles i cm.

Under slike driftsbetingelser sikrer de resulterende hastigheter for den sentrale og den ringformede eller perifere strøm og disses relative massestrømningshastigheter, grundig blanding av strømmene og fortsatt suspensjon av medreven væske og faststoffer i den oppoverrettede strømmende gass som trer inn i hvirvelsjiktet gjennom fordelingsplateanordningen. Det er funnet at det ikke er noen permanent medrivning av flytende dråper eller faststoffer ut fra gasstrømmen under disse driftsbetingelser.

Heller ikke er det noen uønsket vaeskeflømming i blandekammeret eller noen faststoff- eller harpiksoppbygning deri, som kan resultere i medrivning av væske henholdsvis faststoffer.

I henhold til oppfinnelsen blir, ved å opprettholde forholdet mellom relative massestrømningshastigheter og hastigheter i den oppoverrettede fluldstrøm og strømmen i fluldstrømnings-veien langs veggen, den ønskede positive strømning i begge veier oppnådd fra det ønskede blandenivå i blandekammeret.

Blandekammeret bør generelt ha et forhold lengde:diameter på opptil ca. 1,5 og fortrinnsvis fra 0,7 til 1,0. På samme måte er forholdet diameter i blandekammeret ".diameteren for fluidinnløpsanordnlngen til reaktoren generelt mindre enn eller lik ca. 10:1 og fortrinnsvis innen området 5:1 til 8:1.

Når man i tillegg arbeider med kondensasjonsmetoden bør forholdet mellom overflategasshastighet, Um, i blandekammeret, og terminalgasshastigheten ved kondensasjonsmetoden i det nedre blandekammer, , som angitt nedenfor, fortrinnsvis være innen området 0,18:1.

Et forhold Um:Ui på minst 0,18:1 reduserer sannsynligheten for flømming og skumming i de nedre regioner av blandekammeret. Um representerer overflategasshastigheten i kammeret og U} representerer den begrensende gasshastighet, det vil sl gasshastigheten over hvilken dråper av medrevet væske deles opp igjen og medrevet væske føres oppover med gasstrømmen. Den sistnevnte hastighet kan representeres (i dlmensjonskon-slstente enheter) som følger:

der:

g er tyngdens akselerasjon;

o"i er overflatespenningen for væsken;

Ap er densitetsdlfferansen mellom væske og gass; og

Pg er gassens densitet.

Generelt for kondensasjonsdrift er det bestemt at vektandelen av kondensert væske som rives med i resirkuleringsgasstrømmen kan ligge opptil ca. 0,2 (20 vekt-#), fortrinnsvis fra 2 til 20 vekt-56, og spesielle vekt-%-andeler avhenger av den spesielle polymer som fremstilles.

Et hvirvelsjiktreaksjonssystem som er spesielt egnet for fremstilling av polyolefinharpikser ifølge oppfinnelsen er vist i tegningene. Under spesiell henvisning til figur 1 omfatter reaktoren 10 en reaksjonssone 12 og en hastighetsreduksjonssone 14.

Generelt vil høyde:diameter-forholdet i reaksjonen ligge innen området ca. 2,7:1 til ca. 4,6:1. Området kan variere til større eller mindre grad avhengig av den ønskede produksjonskapasitet. Tverrsnittsarealet for hastighetsreduksjonssonen 14 ligger karakteristisk innen området ca. 2,6 til ca. 2,8, multiplisert med tverrsnittsarealet for reaksjonssonen 12.

Reaksjpnssonen 12 inkluderer et sjikt av voksende polymerpartikler, dannede polymerpartikler og en mindre mengde partielt- eller totalt aktiverte forløperpreparater og/eller katalysatorer (herefter generelt kalt katalysator), alt fluidisert ved den kontinuerlige strøm av polymeriserbare og modifiserende gassformige komponenter i form av oppfrisk-ningsråstoff og resirkuleringsfluid gjennom reaksjonssonen. For å holde et levedyktig hvirvelsjikt må overflategasshastigheten, SGV, gjennom sjiktet overskride den minimale strøm som er nødvendig for fluidisering, som karakteristisk er fra ca. 6 til ca. 13 cm/sek. Fortrinnsvis er SGV minst 6 cm/sek. over den minimale strøm som er nødvendig for fluidisering, for eksempel karakteristisk fra ca. 12 til ca. 21 cm/sek. Vanligvis vil SGV Ikke overskride 1,5 m/sek. og er vanligvis ikke noe særlig mer enn 0,75 m/sek.

Partikler i sjiktet understøtter forhindringen av dannelse av lokaliserte varme flekker og forhindrer innfanging og støtter fordeling av partikkelformlg katalysator ut gjennom reaksjonssonen. I henhold til dette blir reaktoren ved oppstarting reaktoren chargert med en basis for partikkelformige polymerpartikler før gasstrømmen startes. Slike partikler kan være de samme som polymeren som skal dannes eller forskjellig fra denne. Hvis de er forskjellige trekkes de av fra de ønskede nettopp dannede polymerpartikler som det første produkt. Eventuelt kan et hvirvelsjikt bestående av de ønskede polymerpartikler supplere oppstartingssjiktet.

Katalysatorene som benyttes er ofte følsomme overfor oksygen, derfor blir katalysatoren som benyttes for å fremstille polymeren i hvirvelsjIktet hyppig lagret i et reservoar 16 under et gassteppe som er inert overfor det lagrede materiale, slik som nitrogen eller argon.

Fluidisering oppnås med en høy grad av fluidresirkulering til og gjennom sjiktet, karakteristisk 1 størrelsesorden ca. 50 ganger tilmatningshastigheten for oppfriskningsfluid. HvirvelsjIktet har generelt utseende av en tett masse av individuelle partikler i bevegelse, dannet ved perkolering av gass gjennom sjiktet. Trykkfallet gjennom sjiktet er lik eller noe større enn vekten av sjiktet dividert med tverrsnittsarealet. Det er således avhengig av reaktorens geometri.

Oppfriskningsfluid mates til reaktorsystemet på et punkt 18 via resirkulerlngslinjen 22. Sammensetningen av resirku-leringsstrømmen måles ved hjelp av en gassanalysør 21 og sammensetningen og mengden av oppfriskningsgassen justeres så for å opprettholde en 1 det vesentlige stabil gass sammen-setning 1 reaksjonssonen.

Gassanalysøren er en konvensjonell gassanalysør som arbeider på konvensjonell måte for å Indikere resirkuleringsstrøm-sammensetningen og som er tilpasset til regulering av tilmatning og er kommersielt tilgjengelig fra mange kilder. Gassanalysøren 21 kan være anordnet for å motta gass fra et punkt mellom hastighetsreduksjonssonen 14 og varmeveksleren 24, fortrinnsvis mellom kompressoren 30 og varmeveksleren 24.

Hvis ønskelig, kan andre additiver tilsettes til resirku-ler ingsl inj en 22 gjennom linjen 40 fra en egnet avgiver 38.

For å sikre fullstendig fluidisering blir resirkulerings-strømmen og, hvis ønskelig, en del av suppleringsstrømmen returnert gjennom resirkuleringslinjen 22 til reaktoren på et punkt 26 under sjiktet. Fortrinnsvis er det en gassfordelingsplate 28 over returpunktet for å understøtte fluidisering av sjiktet på enhetlig måte og å understøtte faststoffpartiklene før oppstarting eller når systemet stenges. Strømmen oppover gjennom sjiktet absorberer reaksjonsvarmen som dannes ved polymeriseringsreaksjonen. Andelen gassformig strøm gjennom hvirvelsjiktet og som ikke reagerer i sjiktet blir resirkuleringsstrømmen som forlater reaksjonssonen og går inn i en hastighetsreduksjonssone 14 over sjiktet der en hovedandel av medrevne partikler faller tilbake til sjiktet og derved reduserer overføring av faste partikler.

Helt generelt blir en konvensjonell hvirvelsjlktsprosess for fremst!Iling av harpikser, spesielt polymerer fremstilt fra monomerer, gjennomført ved å føre en gasstrøm inneholdende en eller flere monomerer kontinuerlig gjennom en hvirvelsjikts-reaktor under reaktive betingelser og i nærvær av en katalysator ved en hastighet tilstrekkelig til å holde sjiktet av faste partikler i suspendert tilstand. Den gassformige strøm inneholdende ikke-omsatt gassformig monomer trekkes kontinuerlig av fra reaktoren, komprimeres, avkjøles og resirkuleres til reaktoren. Produktet trekkes kontinuerlig av fra reaktoren og supplerlngsmonomer tilføres til resirku-ler ingsstrømmen . Under feiingen med gasstrøm gjennom hvirvelsj iktreaktoren for å holde sjiktet i suspendert tilstand kan en mindre andel av de faste partikler som er til stede i sjiktet føres ut av reaktoren med gasstrømmen som resirkuleres til reaktoren. Fordi disse partikler er varme og inneholder katalysator, vil de fortsette å vokse ved ytterligere reaksjon med monomergass efter hvert som de føres gjennom resirkuleringssystemet, potensielt kan de derved forårsake problemer ved avsetning og agglomerering til en fast masse, eller klebe til veggene i resirkuleringslinjen og varmeveksleren. Dette kan til slutt føre til tilstopping av resirkuleringslinjene eller varmeveksleren, noe som nødven-diggjør stans. I henhold til dette er det viktig å minimalisere overføring av partikler i resirkuleringsstrømmen.

Mens så og si all faststoffpartikkeloverføring kan elimi-neres, er straffen for å gjennomføre dette en vesentlig øket kapitalinvestering for hjelpeutstyr, for eksempel cykloner, og økede omkostninger for opprettholdelse og drift av dette hjelpeutstyr. For en mindre mengde fast partikkeloverføring i resirkuleringsstrømmen kan oppnås, er det foretrukket å akseptere en minimal mengde fast partikkeloverføring heller enn å eliminere den totalt. Når man imidlertid arbeider ved kondensasjonssmetoden 1 henhold til oppfinnelsen, kan et ytterligere problem kalt "slam" opptre, slik dette diskuteres nedenfor.

Polymerdannelsesreaksjonen er eksoterm og gjør det nødvendig på en måte å opprettholde temperaturen i gasstrømmen i reaktoren til en temperatur ikke bare under harpiks- og katalysatornedbrytnlngstemperaturene men ved en temperatur under smelte- eller klebetemperaturen for harpiks partiklene som fremstilles under polymeriseringen. Dette er nødvendig for å forhindre tilstopping av reaktoren på grunn av hurtig vekst av polymerklumper som ikke kan fjernes på kontinuerlig måte som produkt. Det vil derfor være klart at mengden polymer som kan fremstilles i en hvirvelsjiktreaktor med en gitt størrelse i en nærmere angitt tid direkte henger sammen med mengden varme som kan trekkes av fra hvirvelsjiktet.

Når man arbeider ved kondensasjonsmetoden blir resirku-leringsgasstrømmen med hensikt avkjølt til en temperatur under duggpunktet for resirkuleringsgasstrømmen for å danne en blanding omfattende en flytende fase og en gassfase og som også kan inneholde en mindre mengde faste partikler.

Når man arbeider ved kondensasjonsmetoden, kan det i enkelte tilfeller være ønskelig å heve duggpunktet for resirku-leringsgasstrømmen for ytterligere å øke varmefjerningen. Resirkuleringsstrøm duggpunktet kan økes ved:

1) heve driftstrykket for reaksjonssystemet,

2) å øke konsentrasjonen av kondenserbare fluider i resirku-leringsstrømmen, og/eller 3) å redusere konsentrasjonen av ikkekondenserbare gasser i reslrkuleringssystemet.

For eksempel kan duggpunktet for resirkuleringsstrømmen økes ved tilsetning av et kondenserbart fluid som er inert overfor katalysator, reaktanter og reaksjonsproduktene, til resirku-leringsstrømmen. Fluidet kan innføres til resirkulerings-strømmen sammen med suppleringsfluidet eller på en hvilken som helst annen måte, eller på et hvilket som helst punkt i systemet. Eksempler på slike fluider er mettede hydrokarboner som butaner, pentaner eller heksaner.

En primærbegrensning når det gjelder i hvilken grad resirku-ler ingstrømmén kan avkjøles under duggpunktet, er kravet at gass:væske-forholdet holdes på et nivå tilstrekkelig til å holde den flytende fase i blandingen i en medrevet eller suspendert tilstand inntil væsken er fordampet. Det er også nødvendig at hastigheten av den oppoverstrømmende væske umiddelbart over gassfordellngsplaten er tilstrekkelig til å holde hvirvelsjiktet i suspendert tilstand.

Væskeinnholdet i resirkuleringsstrømmen kan være heller høyt, men som en generell regel bør mengden av kondensert væske inneholdt 1 gassfasen ikke overskride ca. 20 vekt-£ på passasjepunktet gjennom fordelingsplaten (basert på den totale vekt av resirkuleringsstrømmen). Når væskeinnholdet er under 2 vekt-# er den oppnådde fordel begrenset.

I den grad faste partikler overføres i gasstrømmen fra reaktoren er det viktig at væskemengden som er til stede i resirkuleringsstrømmen, når man arbeider efter kondensasjonsmetoden, er tilstrekkelig til å unngå dannelse av "slam". Uønsket "slam" kan oppstå ut fra fukting av faste partikler, agglomerering samt avsetning på grunn av akkumulering og deponering i områder med relativt lave hastigheter i systemet, for eksempel i varmeveksleren eller andre steder i resirkuleringsledningen. Mengden faststoffer i den gass-formlge strøm som kommer fra reaktoren er karakteristisk liten, for eksempel fra 0,1 til 0,5 vekt-# (beregnet på strømmens totale vekt). Imidlertid kan større mengder, 1 størrelsesorden 1 vekt-# eller derover, opptre. Fordi forholdet væske:faste partikler ved hvilket slam kan dannes, er noe variabelt (antatt basert i det minste for en stor del på partikkelform og fordeling), blir vektforholdet mellom væske og faste partikler i reslrkuleringssystemet holdt på ikke mindre enn ca. 2:1, fortrinnsvis ikke mindre enn ca. 5:1 og aller helst ikke mindre enn 10:1 for å unngå dette poten-sielle problem. De sistnevnte høye forhold gir beskyttelse mot driftsforstyrrelser som kan opptre ved leilighetsvis høyere faststoffoverføring i gasstrømmen fra reaktoren.

Et overskudd av væske tjener til å forhindre akkumulering av faststoffer i systemet på et hvilket som helst punkt i systemet der de ellers kan avsettes og for å holde systemet renvasket. Ikke i noe tilfelle bør forholdet falle til under 2:1 når mengden væske i inngående resirkuleringsstrøm ligger i det ønskede driftsområde fra 2 til ca. 20 vekt-#. Ved drift i ikkekondensasjonsmetoden, det vil si uten væske i resirkuleringen eller med meget lave tilstedeværende væskenivåer, er forholdet væske:faststoffpartikler i resirkuleringsstrømmen ikke signifikant fordi faststoffene ikke fuktes i noen vesentlig grad og fordi derfor dannelsen av slam ikke er et problem.

Resirkuleringsstrømmen komprimeres i en kompressor 30 og føres så gjennom en varmevekslingssone der reaksjonsvarmen fjernes fra resirkuleringsstrømmen før den føres tilbake til sjiktet. Varmevekslingssonen kan være en konvensjonell varmeveksler 24 som kan være av horisontal eller vertikal type. Resirkuleringsstrømmen fra varmevekslingssonen føres tilbake til reaktoren ved dennes basis 26 og til hvirvelsj iktet gjennom blandekammeret 26a og gassfordelingsplaten 28. I den foretrukne utførelsesform som vist i figurene 1 til 3 er ringformede skivedeflektoranordninger anbragt i en viss avstand fra innløpet til reaktoren ved bunnen til blandekammeret ved 26a.

Den foretrukne ringstrømdeflektor som vist i figurene 2 og 3 i tegningene omfatter en ring 32 båret av en avstandsholder (h) over reaktorinnløpet 26 ved hjelp av avstandsstykket 32a som deler innløpsresirkuleringsstrømmen i en sentral oppoverrettet strøm 33 og en perfer ringstrøm 33a langs den nedre sidevegg av reaktoren. Strømmene blandes og føres gjennom den beskyttende duk 27, hullene eller åpningene 29 i fordelingsplaten 28 samt vinkelhettene 36a og 36b, festet til den øvre overflate av fordelingsplaten, og så inn i hvirvelsj iktet. Strømmen er en blanding av gass og generelt en liten mengde faste partikler (harpiks) for en ikkekondensa-sjonsmetode for reaktordrift. For kondensasjonsmetoden for drift av reaktoren er strømmen en blanding av gass, væskedråper og generelt noen faste partikler (harpiks).

Den sentrale øvre strøm 33 1 blandekammeret 26a understøtter medrivning av væskedråper 1 bunnhodet eller blandekammeret og føring av medrevet væske til hvirvelsjiktdelen under kondensasjonsmetoden ved reaktordrift. Den perifere strøm 33a understøtter begrensningen av oppbygning av faste partikler 1 bunnhodet under begge driftsmetoder fordi den indre overflate av reaktorveggen feies. Den perifere strøm bidrar også til reatomisering og ny medrivning av væske som kan ha vært avsatt på veggen eller akkumulert 1 bunnen av blandekammeret under kondensasjonsmetoden, spesielt med høyere væskenivåer i systemet. Ved å tilveiebringe både sentral oppoverrettet og en ytre perfer strøm i blandekammeret tillater strømnlngsdeflektoranordningene 32 at reaktoren drives enten ved kondensasjons- eller ved ikkekondensasjonsmetoden uten problemer med væskeflømming eller for stor oppbygging av harpiks i bunnen av reaktoren.

Temperaturen i sjiktet er prinsipielt avhengig av tre faktorer: 1) katalysatorinjiseringshastigheten som kontrollerer polymeriserlngsgraden og dannelsen av varme,

2) temperaturen i gassresirkuleringsstrømmen, og

3) resirkuleringsvolumet for strømmen som passerer gjennom hvirvelsj iktet.

Selvfølgelig påvirker mengden av væske som innføres i sjiktet enten med resirkuleringsstrømmen og/eller ved separat injeksjon også temperaturen fordi denne væske fordampes i sjiktet og tjener til å redusere temperaturen. Vanligvis benyttes katalysatortilføringshastigheten til å kontrollere polymeriseringsproduksjonshastigheten. Temperaturen i sjiktet kontrolleres til en i det vesentlige konstant temperatur under stabile tilstander ved konstant å fjerne reaksjons-varme. Ingen merkbar temperaturgradient synes å eksistere i den øvre del av sjiktet. En temperaturgradient vil foreligge i bunnen av sjiktet i et område som strekker seg over fordelingsplaten, for eksempel i en avstand av 15 til 30 cm, som et resultat av forskjeller mellom temperaturen i innløpsfluldet og temperaturen 1 resten av sjiktet. Imidlertid er 1 den øvre del over dette bunnsjikt temperaturen i sjiktet i det vesentlige konstant ved den maksimalt ønskede temperatur.

God gassfordeling spiller en vesentlig rolle ved effektiv drift av reaktoren. Hvirvelsjiktet inneholder voksende og dannede partikkelformige polymerpartikler så vel som katalysatorpartikler. Da polymerpartiklene er varme og eventuelt aktive, må de forhindres fra avsetning da, hvis en hvilende masse tillates å forbli, enhver aktiv katalysator som er til stede vil fortsette å virke og derved kan forårsake sammensmelting av polymerpartiklene, noe som i et ekstremt tilfelle resulterer i dannelse av en fast masse i reaktoren som kun kan fjernes under store vanskeligheter og på bekostning av kostbar stillstandtid. Fordi hvirvelsjiktet i en typiske kommersiell reaktor til enhver tid kan inneholde tusener av kilo faststoffer, krever fjerning av en fast masse av denne størrelsesorden betydelig innsats. Diffundering av resirkuleringsfluid gjennom sjiktet i en grad tilstrekkelig til å holde fluidisering i sjiktet er derfor vesentlig. Gassfordelingsplaten 28 er et foretrukket middel for å oppnå god gassfordeling. Det kan være en duk, en spaltplate, en perforert plate, en plate av boblehettetypen eller lignende. Elementene i platen kan alle være stasjonær eller platen kan vær av den mobile type som beskrevet i US-PS 3 298 792. Uansett konstruksjon må den tillate diffundering av resirku-leringsf luid gjennom partiklene ved bunnen av sjiktet for å holde sjiktet i fluidisert tilstand og også bære et hvilende sjikt av harplkspartikler når reaktoren ikke er i drift. Fortrinnsvis blir en beskyttende duk 27 anordnet under fordelingsplaten 28 for å redusere sannsynligheten for at platen skal tilstoppes av harpiksflis som støter mot platen når gassresirkuleringsstrømmen bærer partiklene oppover.

Den foretrukne type gassfordelingsplate 28 er generelt av den type som lages av metall og som har hull fordelt over overflaten. Hullene har vanligvis en diameter på ca. 12 til 13 mm. Hullene strekker seg gjennom platen og over hullene er det anordnet vinkeljern angitt med referanse tallene 36a og 36b i figur 1 og som er fast montert på platen 28. Alternerende rekker av vinkeljern er anordnet i vinkel mot hverandre, fortrinnsvis 60°, i alternerende parallell Innretning som vist i figur 4. De tjener til å fordele strømmen av fluid over overflaten av platen for å unngå hvilesoner for faststoffer. I tillegg forhindrer de at partikler faller gjennom hullene når sjiktet avsettes eller hviler.

Hvirvelsjiktreaktoren kan drives ved trykk opptil ca. 6895 x IO<3> Pa og, for polyolefinharpiks fremstilling, fortrinnsvis ved et trykk fra ca. 1724 til ca. 3448 x 10<3> Pa.

Den partielt eller totalt aktivert katalysator injiseres intermittent eller kontinuerlig til sjiktet i en ønsket hastighet ved et punkt 42 som befinner seg over fordelingsplaten 28. Fortrinnsvis injiseres katalysatoren ved et punkt i sjiktet der god blanding med polymerartiklene inntrer.

Katalysatoren kan injiseres til reaktoren ved forskjellige teknikker. For etylenpolymerisering er det foretrukket kontinuerlig å mate katalysatoren til reaktoren ved bruk av en katalysatormater som for eksempel beskrevet i US-PS 3 779 712. Katalysatoren mates fortrinnsvis til reaktoren ved et punkt ca. 20 til 40£ reaktordiameter fra reaktorveggen og i en høyde over bunnen av sjiktet lik ca. 5 til 30& av høyden av hvirvelsjIktet.

En gass som er inert overfor katalysatoren, for eksempel nitrogen eller argon, benyttes fortrinnsvis for å føre katalysatoren Inn i sjiktet.

Polymerfremstillingshastigheten i sjiktet avhenger av graden av katalysatorinjisering og konsentrasjonen av monomer eller monomerer i resirkuleringsstrømmen. Produksjonshastigheten kontrolleres hensiktsmessig ved ganske enkelt å justere katalysator inj eksj onen.

For å minimalisere problemet med tilplugging av fordelingsplaten blir som nevnt ovenfor fortrinnsvis en duk 27 anordnet under platen for å forhindre at de borede hull i platen stoppes til av harpiksklumper (agglomererte faststoffer) fra resirkuleringsstrømmen.

Ved utslipp av partikkelformig polymerprodukt fra reaktoren 10 er det ønskelig og fordelaktig å separere fluid fra produktet og å tilbakeføre fluid til resirkuleringslinjen 22. Det er tallrike måter å gjøre dette på. Et system er vist i tegningene. Således føres fluid og produkt fra reaktoren 10 gjennom rørledning 44 til produktutslippstanken 46 gjennom en ventil 48 som er konstruert til å ha minimal begrensning mot strømningen når den er åpen, for eksempel en kuleventil. Anordnet over og under produktutslippstanken 46 er det konvensjonelle ventiler 50, 52 der den sistnevnte er tilpasset passering av produkt til en produkttank 54. Denne har ventilerihgsanordninger som vist ved ledning 56 og gassinnføringsanordninger ved rørledning 58. Også anbragt ved bunnen av produkttanken 54 er en utslippsventil 60 som, i åpen posisjon, slippe ut produkt for transport til lagring. Ventilen 50 i åpen tilstand slipper ut fluid mot spyletanken 62. Fluid fra produktutslippstanken 46 rettes gjennom et filter 64 og derfra gjennom en tank 62, en kompressor 66 til en resirkuleringsledning 22 via ledningen 68.

I en typisk driftsmetode er ventilen 48 åpen og ventilene 50 og 52 i lukket posisjon. Produkt og fluid kommer inn i produktutslippstanken 46. Ventilen 48 lukkes og produktet tillates avsetning i produkttanken 46. Ventilen 50 åpnes så og tillater fluid å strømme fra produktutslippstanken 46 til spyletanken 62 hvorfra den kontinuerlig komprimeres tilbake til resirkuleringsledningen 22. Ventilen 50 åpnes så og ventilen 52 åpnes og produktet i produktutslippstanken 46 strømmer til produktspyletanken 54. Ventilen 52 blir så lukket. Produktet spyles med inertgass, fortrinnsvis nitrogen, som kommer inn i produktspyletanken 54 gjennom ledningen 58 og luftes ut gjennom ledningen 56. Produkt slippes ut fra produktspyletanken 54 gjennom ventilen 60 og transporteres gjennom rørledningen 20 til lagring. Et annet, mere foretrukket produktutslippssystem som kan benyttes i dette alternativ er som beskrevet i den paralleltløpende EP—A—0 071 430. Et slikt system benytter minst et par tanker (og aller helst to par tanker i parallell) omfattende en avsetningstank og en overføringstank anordnet i serie og med en separert gassfase tilbakeført fra toppen av avsetningstanken til et punkt i reaktoren nær toppen av hvirvelsjiktet. Dette alternative, foretrukne produktutslippssystem over-flødiggjør behovet for en rekompresjonslinje 64-66-68 som vist i tegningssystemet.

I den prinsipielle utførelsesform av systemet for gjennom-føring av oppfinnelsens fremgangsmåte omfatter reaktor-beholderen et sjikt av fluidiserte faststoffpartikler med en gasstrøm som trer Inn en innløpsledning ved bunnen og som går ut gjennom en luftelednlng på toppen. En luftet avsetningstank, anordnet eksternt og fortrinnsvis under hvirvelsj iktet, er forbundet med sjiktet ved en produktutslipps-ledning og en luftelednlng. Luftelinjen er direkte forbundet ved reaksjonsbeholderen nær toppnivået av hvirvelsjiktet og faststoffsutslippsledningen er forbundet med den nedre del av beholderen, spesielt nær fordelerplaten. En overføringstank er anordnet nedenfor og forbundet med bunnen av avsetningstanken via en ledning og er forbundet med nedstrømsbehand-lingsutstyret gjennom en utsllppsledning. Til å begynne med er reaksjonsbeholderen og avsetnings- og overføringstankene isolert fra hverandre og fra nedstrømsutstyret ved hjelp av ventiler. Faststoffer og gass føres fra reaksjonsbeholderen til avsetningstanken via åpning av utslipps- og lufteled-ningsventiler mens man holder avsetningstank utløpsventilen lukket. Avsetningstanktrykket øker til å begynne med til ca. det i bunnen av reaksjonsbeholderen og derefter er diffe-renslaltrykket over hvirvelsjiktet av faststoffer drivkraften for strømmen av faststoffer og gass gjennom utslipps-ledningen. En andel av denne fluidiserende gass og faststoffer strømmer gjennom utsiippsledningen til avsetningstanken på grunn av den lavere motstandsstrømningsvei sammenlignet med strømningsveien gjennom hvirvelsjiktet av faststoffer. Faststoffene og gassen separeres i avsetningstanker og gassen tilbakeføres til reaksjonsbeholderen ved fortrengning med ytterligere faststoffer og gass til avsetningstanken. Efter at avsetningstanken fylles med avsatte faststoffer og noe gass blir tanken isolert fra reaksjonsbeholderen ved lukking av utslipps- og lufteled-nlngsventilene. Faststoffene overføres så ved hjelp av trykkforskjeller og ved hjelp av tyngdekraften fra avsetningstanken til overføringstanken gjennom en rørledning ved åpning av den deri anordnede ventil. Med faststoffene 1 overføringstanken og med trykket utlignet blir lednings-ventilen lukket. Avsetningstanken er nu klar til å starte en ny utsiippscyklus eller den kan vente inntil overførings-tanken er ferdig med overføring av faststoffer til nedstrøms-utstyret. Faststoffer transporteres så fra overføringstanken til nedstrømsutstyret ved lavere trykk ved åpning av utløpsventilen. Faststoffoverføring kan skje ved hjelp av konvensjonelt faststoffbehandlingsutstyr eller ved høytrykks-transport ved bruk av trykkgass som føres med med faststoffene (ytterligere gass kan være nødvendig). Efter at faststoffene er transportert fra overføringstanken blir utløpsventilen lukket og tanken er ferdig for en ny cyklus.

I en alternativ og foretrukket utførelsesform blir faststoffer intermittent sluppet ut fra en høytrykksbeholder inneholdende et hvirvelsjikt av faststoffer ved bruk av en prosess som benytter to par av de prinsipielle avsetnings-og overføringstanker som drives i parallell og som arbeider sekvensielt med gassutluftet fra faststoffene før utslipp av disse til lavere trykk. En første utluftet avsetningstank tjener til å motta faststoffer og gass fra hvirvelsjiktet. Efter at tanken er fylt med faststoffer blir noe av gassen som er revet med med faststoffene luftet ut til en andre avsetningstank (i det parallelle parsystem) som tjener som temporær gassmottager, senere indirekte utluftning til reaksjonsbeholderen. Faststoffene overføres så fra avsetningstanken til en lavere trykkoverføringstank som mini-maliserer gasstapene. Utslippsoperasjonen fortsettes alternerende mellom parallelle avsetningstanker når det gjelder mottak av faststoffer og gasstrøm fra hvirvelsjiktet.

Hvirvelsj iktreaktoren er utstyrt med et ikke vist egnet luftesystem for å tillate lufting av sjiktet under oppstart og stans. Reaktoren krever ikke bruk av omrøring og/eller veggskraping. Reslrkuleringslednlngen 22 og elementene deri (kompressoren 30 og varmeveksleren 24) bør ha en glatt overflate og ikke ha unødvendige, hindringer som kan føre til anslag av resirkulert fluid eller medrevne partikler.

Eksempler.

En kommersiell hvirvelsjikt-olefInpolymerlseringsreaktorer i bunnen av hvilken det ble benyttet en ringformet strømnlngs-def lektoranordning av den type som er vist i figurene 2 og 3, ble kjørt både ved kondenserings- og ikkekondenserings-metoden. Dimensjonene var: dm = blandekammerdiameter = 3,51 m;

L = blandekammerhøyde = 2,54 m;

de = innløpsdiameter = 0,58 m;

do = Ytre deflektordiameter = 0,97 m;

dj = indre deflektordiameter = 0,35 m; og

h = deflektoravstand = 0,10 m.

Fire avstandsstykker ble benyttet for å understøtte ringen og å holde avstandsklaringen (h) mellom den ytre kant av ringen og reaktorbunnen. For denne rlngsklve var A2/A1 0,33, Z/h 1,9 og Hv 6,895 x 10<3> Pa.

Reaktoren ble benyttet for å fremstille etylenkopolymerer både ved kondensasjons- og lkkekondensasjonsmåten og etylenhomopolymerer ved lkkekondensasjonsmåten. Avhengig av de fremstilte produkter kan reaksjonsbetlngelsene for eksempel være: Reaktortemperatur, Ts-j jjj^ : 89-950 C;

Reaktortrykk, Psjlkt<:2>0,7-21,0 bar;

TJS: 0,55-0,70 m/sek. der Us er overflate gasshastlgheten 1

hvirvelsjIktet;

Hvirvelsj lkthøyde , Hffc:ll,9 m;

Maksimal omdannlngsgrad beregnet ved reaktorlnnløpet,

Wmax: 11 vekt-#;

Reaktorproduksjonshastighet: 9,526-18,145 kg/time.

Det ble Ikke observert noen problemer ved reaktordrift eller noen ugunstig påvirkning på grunn av produktkvaliteten som kunne skyldes strømnlngsdeflektoranordningene. Selv ved de høyeste kondensasjonsgrader, 11 vekt-& ved reaktorlnnløpet, ved de tilsiktede reaktor, var det ingen driftsustabilitet under kjøringen. Dette indikerte at, ved det antydede kondensasjonsnivå, væsken var vel revet med og båret inn i hvirvelsjiktet som dråper uten akkumulering i bunnhodet og derav følgende flømming. Reaktoren ble Inspisert ofte og ingen tilgroning på grunn av for stor oppbygning av harpiksfaststoffer ble observert. Den indre overflate ble funnet å være ren, sågar renere enn når det gjaldt anvendelse av konvensjonelle stamrør/koniske hettereaktorinnløp. I henhold til dette ga bruken av en strømnlngsdeflektor Ifølge oppfinnelsen en fremgangsmåte for drift både ved kondensasjons- og ikkekondensasjonsmetoden uten ugunstig å påvirke produktenes egenskaper eller kvaliteter.

De følgende tabeller angir eksempler på produksjon ved polymerisering av etylenpolymerer under anvendelse av enten kondensasjons- eller ikkekondensasjonsmetoden. Den kommersielle polymersengsreaktor som ble benyttet var reaktoren som er beskrevet umiddelbart ovenfor, forsøkene ble gjennomført for å fremstille produkter som angitt i Tabell 2 i en driftsmåte som deri er angitt og med den angitte kondensa-sjonsmengde.

De fulle driftsbetingelser for de to forsøk er angitt i Tabell 3.

Som vist i figurene 5 og 6 i tegningene behøver strømnlngs-def lektoranordningene ikke å være plane og ikke være orientert 1 et horisontalt plan (som i den foretrukne strømnlngsdeflektoranordning som vist i figurene 2 og 3). For eksempel kan strømnlngsdeflektoranordningene som vist i figurene 5 og 6 benyttes i stedet for den foretrukne strømnlngsdeflektor ifølge figur 2 i hvilket tilfelle strømnlngsdeflektoranordningene er konvekse og konkave med henblikk på fordelingsplaten. På en måte tilsvarende det som er vist ved strømnlngsdeflektoranordningene ifølge figurene 2 og 3, vil strømnlngsdeflektoranordningene ifølge figurene 5 og 6 når de anordnes over bunninnløpsanordningene 26 begge gi en første strømningsvei langs veggen av blandekammeret og en andre, sentral, oppoverrettet fluidstrøm gjennom den sentrale åpning i strømnlngsdeflektor anordningen.

Den vertikale høyde eller tykkelsen av deflektoranordningen er ikke vesentlig og behøver kun å være så tykk som konstruk-sjonsbehovet tilsier. En relativt tynn deflektoranordning vil virke med i det vesentlige samme resultat som et med en betydelig tykkelse. I tillegg til mangelen på vesentlighet når det gjelder det generelt horisontale arrangement av strømnlngsdeflektoranordningene og disses evne til å arbeide med eller både med og uten konkav eller konveks form, er tykkelsen av strømnlngsdeflektor anordningene Ikke funnet å være kritiske.

Selv om basisen eller bunnhodet for en kommersiell hvirvelsj iktsreaktor generelt enten er elllpsoid eller hemisfærisk, forbundet med ett avsnitt, kan andre konfigurasjoner også benyttes innenfor oppfinnelsen. For eksempel kan bunnhodet av reaktoren ha en divergerende konisk form og likevel være i stand til å benytte strømnlngsdeflektor konseptet. Det skal bemerkes at flate og konvekse ringstrømningsdeflektorer som vist i tegningene er foretrukket fremfor de konkave ringformede strømnlngsdeflektorer for ellipsoide og hemisfæriske bunnreaktorer.

Oppfinnelsen finner anvendelse i et antall hvirvelsjlkt-polymeriseringsreaktorsystemer. Oppfinnelsen finner anvendelse ved drift av hvirvelsjiktreaktorer der det er nødvendig eller ønskelig å skifte fra kondensasjonsmetoden til ikkekondensasjonsmetoden og omvendt. Oppfinnelsen finner spesiell anvendelse ved hvirvelsjiktpolymerisering av polyolefiner, for eksempel polyetylen og polypropylen og komonomerer derav.

Claims (13)

1. Hvirvelsjiktpolymeriseringsreaktor med en fordelingsplate (28) under hvirvelsjlktområdet som definerer et blandekammer (26a) i reaktoren i området under fordelingsplaten (28), et eller flere innløp (26) for passasje av fluid til reaktoren og gjennom blandekammeret (26a) og minst en strømnlngs-def lektor (32) anordnet under fordelingsplaten (28) og forbundet med minst en av innløpsanordnlngene (26) kar akterisert ved at strømnlngsdeflektoren (32) er tilpasset til å gi minst to fluidstrømningsveier (33, 33a) for fluidet som trer inn i blandekammeret (26), en første strømningsvei (33a) langs veggen av blandekammeret (26a) og en andre oppoverrettet fluidstrømningsvei (33), tilfredsstillende forholdet: A^:Å2 ^ 0,1 der Ai er arealet mellom strømnlngsdeflektoren (32) og veggen 1 blandekammeret (26a) gjennom hvilken fluidstrømmen kan passere ved å følge den første strømningsvei (33a) og Ag er arealet av gjennomhullIngen(e) i strømnlngsdeflektoren (32) gjennom hvilken strømmen strømmer ved å følge den andre strømningsvei (33).

2. Hvirvelsjiktreaktor ifølge krav 1, karakterisert ved at ett eller flere av innløpene (26) befinner seg ved eller nær reaktorens bunn.

3. Hvirvelsjiktreaktor ifølge krav 2, karakterisert vedat deflektoren (32) generelt har ringform og befinner seg over innløpet (26) i en avstand hvorved den første fluidstrømningsvei (33a) passerer gjennom forhengsarealet under strømnlngsdeflektoren (32) og den andre strømningsvei (33) går gjennom åpningene i strømnlngs-def lektoren (32).

4. Hvirvelsjiktreaktor ifølge krav 3, karakterisert ved at strømnlngsdeflektoren (32) generelt befinner seg loddrett på aksen til reaktoren.

5. Hvirvelsjiktreaktor ifølge krav 3, karakterisert ved at strømnlngsdeflektoren (32) er anordnet konkavt i forhold til fordelingsplaten (28).

6. Hvirvelsjiktreaktor ifølge krav 3, karakterisert ved at strømnlngsdeflektoren (32) er anordnet konvekst i forhold til fordelingsplaten (28).

7. Hvirvelsjiktreaktor ifølge et hvilket som helst av kravene 3 til 6, karakterisert ved at blandekammeret (26a) har en lengde:diameter-forhold på opptil 1,5 og fortrinnsvis mellom 0,7 og 1,0.

8. Hvirvelsjiktreaktor ifølge et hvilket som helst av kravene 3 til 7, karakterisert ved at forholdet mellom arealet av åpningene Ag og arealet av forhengsarealet A^ tilfredsstiller ligningene: 0,1<. Ag/Aji. 0,75; og 0,5< (dD-de)/2h< 5, der dQ er diameteren til ringstrømdeflektoren (32), de er diameteren til innløpet (26), og h er den minimale avstand mellom den nedre ytre kant av ringstrømningsdeflektoren (32) og blandekammerveggen.

9. Hvirvelsjiktreaktor ifølge krav 8, karakterisert ved at forholdet Ag:Aj er ca. 0,3 og (dQ-de)/2H er ca. 2.

10. HvirvelsjIktreaktor Ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, der fordelerplaten (28) er anbragt i en generelt sylindrisk beholder (10), generelt loddrett på aksen til beholderen (10), idet den definerer et virvelsjiktområde (12) over fordelingsplaten (28) og et blandekammerområde (26a) under fordelerplaten (28), karakterisert ved at reaktoren i tillegg omfatter: (i) utløp (22) for kontinuerlig å fjerne ikke-omsatte polymeriserbare gasser fra hvirvelsjiktområdet (12); (ii) katalysatorinnsprøytingsmidler (42) for innføring av polymerlseringskatalysator i hvirvelsjiktområdet (12); og (lii) produktfjerningslnnretninger (44, 48) for å fjerne fast partikkelformig polymerprodukt fra hvirvelsjiktområdet (12).

11. Fremgangsmåte for drift av en hvirvelsjiktpolymeriseringsreaktor med en fordelingsplate (28) anordnet under sjiktet for å gi både fordeling av fluidet og fysisk støtte for sjiktet, innløp (26) ved eller nær bunnen av reaktoren for passasje av fluid til reaktoren og et blandekammer (26a) anordnet mellom fordelingsplaten (28) og innløpet (26) og der en fluidstrømmen omfattende en gass kontinuerlig innføres til reaktoren, føres oppover gjennom blandekammeret (26a), gjennom fordelingsplaten (28) og gjennom hvirvelsjiktet (12), karakterisert ved at den omfatter å oppdele innløpende fluldstrøm i minst to strømmer (33, 33a), idet en første strøm (33a) føres i en oppover- og utoverrettet perifer strømningsvei langs veggen av blandekammeret (26a) og en andre strøm (33) som rettes oppover i en fluidstrømnings-vei generelt loddrett på fordelingsplaten (28).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, for drift av polymerlserings-reaktoren som omfatter en generelt ringformet fluldstrøm-deflektor (32) forbundet med Innløpet (26), karakterisert ved at den første strøm (33a) bringes til strømning mellom ringdeflektoren (32) og veggen til blandekammeret (26a) og en andre strøm (33) bringes til strømning i en oppoverrettet fluidstrømningsvei gjennom ringdeflektoren (32) Idet man oppfyller ligningene:

(1) A2:Ai 1 0,1 der Ai er arealet gjennom hvilket fluidstrømmen føres langs den første strømningsvei (33a) og Ag er arealet gjennom hvilket strømmen føres langs den andre strøm-ningsvei (33);

(2) Hv > 345 Pa og fortrinnsvis Hv > 1378 Pa idet Hv er hastighetshodet beregnet på det totale strømnlngsdeflektorstrømareal.

13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 11 og 12, karakterisert ved at fluidstrømmen innføres i en hastighet tilstrekkelig til å opprettholde et partikkelsjikt i fluidisert og suspendert tilstand og de kombinerte strømmer (33, 33a) føres på generelt enhetlig måte gjennom en generelt horisontal gassfordelingsplate (28) til et hvirvelsjiktområde (12) som befinner seg over blandekammeret (26a) og gassfordelingsplaten (28) i en total hastighet som er tilstrekkelig til å opprettholde et sjikt av faste polymerpartikler i suspendert og fluidisert tilstand.