循环流化床反应器外文翻译资料

 2022-10-26 09:10

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循环流化床反应器

摘要

一个连续气相循环床反应器，包括了：立管接触催化剂和包含烯烃的第一气体组分在快速流态化体制下或稀相气力输送体制条件下形成聚烯烃；唐纳接触催化剂和包含烯烃的第二气体组分组成快速流化体制下或稀相气力输送体制条件下形成额外的聚烯烃；而且从唐纳到立管的输送部分至少传输了部分催化剂、聚烯烃和额外聚烯烃。另外公开的是一类聚合过程使用的是这样一种循环床反应器。

背景

众所周知，许多聚合物可以作为粉末在流化床反应器中的聚合物固体的流化中被提供由一个或多个的气体包括一种或多种单体的循环混合物。例如，气相聚合是一个普遍的过程，广泛的应用于聚烯烃的生产，如聚乙烯、聚丙烯和聚烯烃接枝共聚物。流化床的一种特殊排列聚合物的过程公开在美国专利No.4882400。流化床聚烯烃技术的其他例子的描述，例如美国专利No.3709856；4003712；4011382；4302566；4543399；4880400；5352749；5541270；7122607和7300987。这些专利公开气相聚合过程中聚合介质要么是机械搅拌要么是连续流动的气态单体和稀释剂的流化。

在上述的所有专利中描述的传统的流化床反应器是一种简单且有成本优势的用于聚烯烃生产的设备。然而，许多热门的聚烯烃产品是很难用这样的气相反应器生产的，因为反应堆要良好的混合像连续搅拌釜式反应器的性质，包括双峰和多峰产品或产品有较宽的分子量分布和其他先进产品。这类产品通常需要使用特殊的催化剂，例如双重位点或双峰催化剂或连续多重反应器的使用。

一种尝试克服这种在传统气相反应器的缺陷是在美国专利No.5698642中公开描述的一种多区域循环反应器（MZCR）上有一个操作使稀相快速流态化的上流式立管部分和溢流密相移动床部分。那两部分的气体组分是不同设置以使得到的产品变得不同。

WO 2006/022736公开了一种反应器系统构成的多元化多区域循环反应器（MZCR）连接在流体通信中,，而且描述了不同的反应器区域要选用不同的操作方式。

关于多区域循环反应器（MZCR），密相溢流移动床部分可能有附聚现象，且可能会在反应器操作中导致严重问题。对于多区域循环反应器预聚合是必需的，尽管它不能完全解决有关附聚现象的反应器操作问题。例如，看到P.Cai和I.D.Burdett写的的不同流化状态下的聚合模拟，K.Cen在国际学术出版商上（2005，P410-417）编辑的循环流化床技术八。另外，在溢流移动床中是很难控制温度的均匀性，这反过来也会导致负面影响在产品的质量控制上。

已经有努力改善多区域循环反应器（MZCR）的操作被报导了，比如在溢流移动床多个位置加入液体（如EP1720913）。然而，多区域循环反应器（MZCR）的溢流移动床部分的非流态化密相的性质不允许一个重要的过程改善。

多区域循环反应器的另一个限制是在两个反应器部分的气体组分不能相隔太远（例如立管中绝对不受欢迎的任何组分不能输入溢流管），这限制了产品的能力。在溢流管部分的生产率也是被限制的，因为需要通过反应热预防颗粒融化，这反过来限制了构成双峰或多峰产品组分的灵活性。

因此，气相反应器需要在技术上有能生产范围广泛的产品而不需要特殊催化剂或多个反应器能力。

总结

在一方面，在此公开体现的是一种连续气相循环床反应器，包括立管接触催化剂和包含烯烃的第一气体组分在快速流态化体制下或稀相气力输送体制条件下形成聚烯烃；唐纳接触催化剂和包含烯烃的第二气体组分快速流化体制下或稀相气力输送体制条件下形成额外的聚烯烃；而且从唐纳到立管的输送部分至少传输了部分催化剂、聚烯烃和额外聚烯烃。

在另一方面，在此公开体现的是一种烯烃聚合的过程。这种过程可能包括联系在一种立管式催化剂和包含烯烃的第一气体组分间从而产生一种聚烯烃，在连接立管时是在快速流化状态下或者稀相气力输送条件下；联系在唐纳催化剂和包含烯烃的第二气体组分间形成额外聚烯烃在连接唐纳时是在快速流化状态下或者稀相气力输送条件下；而且从唐纳到立管的输送部分至少传输了部分催化剂、聚烯烃和额外聚烯烃。

图纸说明

图一是在此公开的一种简化的流程图的气相聚合过程。

图2是在此公开的一个粒子分离器的示意图。

图3是在此公开的一个粒子分离器的示意图。

图四是在此公开的一个相比较传统的气相流化床反应器的操作状态的图表。

详细说明

公开和描述目前的化合物、组件、组合设备、软件、硬件、设备、配置、图表、系统和方法之前，除非特殊标明这项发明不限制于特殊化合物、组件、组合设备、软件、硬件、设备、配置、图表、系统、方法或类似东西它才会被理解，这样可能会有不同，除非另外详细说明。也可以理解的是在此使用的术语是只是为了描述特定的对象并不是为了限制。

肯定注意到的是用在说明书和附加权利中的单数形式“a”、“an”和“the”包括复数指示物，除非另外说明。

在此公开体现涉及一种气相聚合反应器和使用一种气相聚合反应器的连续聚合过程。更明确的说，在此公开体现涉及一种循环流化床反应器能够生产不同范围的加工产品，包括单峰、双峰、多峰以及广义和狭义的分子量分布聚合物。另外在此公开体现涉及一种在循环流化床反应器中生产聚烯烃和聚烯烃共聚物的过程。

在此循环流化床反应器公开可能包括立管式接触催化剂和包含烯烃的第一气体组分在快速流化床中形成一种聚烯烃。来源立管的固体包括催化剂和形成的聚烯烃可能流向唐纳接触催化剂和烯烃组成的第二气体组分在快速流化床中形成额外聚烯烃。产生的固体一部分可能还原为一种聚合产品，并且产生的固体至少有一部分通过立管和唐纳再循环形成额外聚合物。催化剂的再循环允许催化剂通过立管/唐纳循环圈经过多个时期的气体接触，允许高效催化剂和“成熟”的聚合物粒子的形成。

立管和唐纳的使用，每一个都有独立控制的气体组分，可能允许生产单峰聚合物，如第一气体组分和第二气体组分是相似的，多峰聚合物，如第一气体组分和第二气体组分需要的程度不同。此外，亲密的聚合物的混合物混合在粒内水平，可能是因为不同气体组分所需程度不同而形成的。循环流化床反应器在此公开可能通过操纵反应器条件和气体组分因此产生各种各样的聚合物（即在立管和唐纳条件下），并可能允许生产聚合物迄今为止只有当使用双金属或其他特殊的催化剂、和/或使用多个系列的反应器能实现。

在此公开体现在聚合过程中使用的循环流化床反应器是图一。循环流化床反应器10包括立管12，作为一种快速流化床（即在快速流化状态下操作）连接聚合催化剂和包含烯烃的第一气体组分生成聚烯烃。另一种体现是立管12可能被操作以致于第一气体组分和固体在稀相气力输送流动条件下循环。

固体的产生是因为在立管12 中的聚合作用，包括催化剂和生成的聚烯烃，可能在第一气/固分离器14中与第一气体组分分离。第一气/固分离器14可能包括一种惯性分离器（如沉降室、折流室、离心捕集器、旋风分离器、弹道/碰撞分离设备等），过滤器（如织物过滤器、多孔介质过滤器、喷气脉冲过滤器等），其他连续和半连续气固混合物的分离装置，和其组合。在此公开体现气/固分离器有用的例子是公开在美国专利No.5391289，和4066533等。

从第一气/固分离器14再生的固体可能接触包含烯烃的第二气体组分在唐纳16中形成快速流化床生成额外聚烯烃。在一些化身中，在快速流化状态下操作唐纳16.在另一些化身中，操作唐纳16以致于第二气体组分和固体在稀相气力输送流动条件下接触。

固体的产生是由于在唐纳16中的聚合作用，包括催化剂和生成的聚烯烃，可能在第二气/固分离器18中与第二气体组分分离。第二气/固分离器18可能包括一种惯性分离器（如沉降室、折流室、离心捕集器、旋风分离器、弹道/碰撞分离设备等），过滤器（如织物过滤器、多孔介质过滤器、喷气脉冲过滤器等），其他连续和半连续气固混合物的分离装置，和其组合。其他的可以具体化体现的气/固分离器的例子可能包括了在R. J. Gartside展现的内容，J. R. Grace等编辑的流化Ⅵ进程流化国际会议中涉及的“QC-一个新型反应系统” （p32,1989），以及伦敦黑人学术/专业学者Y. Jin等在循环流化床中的“新配置和变体” （p545，1997）。

至少部分在气/固分离器18中再生的固体可能通过运输部分20流向循环经过立管和唐纳，允许多个气体接触周期，就像所描述的那样。剩余的固体可能通过反应器出口22作为产品再恢复。

第一气体组分通过流水线24从第一气/固分离器中再生，形成气体循环回路26最初的部分使第一气体组分循环回去立管12的入口。在立管12和气体循环回路26中第一气体组分的循环路径通过虚线箭头说明。压缩机28可能为第一气体组分提供了循环，在快速流态化体制下或稀相气力输送体制条件下供给了足够的气体速度去维持立管12正常的操作。

换热设备30位于气体循环回路26可以用来维持在立管12内所需的反应温度。或者或除了换热设备30，换热设备（不是插图）可能通过间接与立管12换热移除热量，例如冷却夹套。此外，一个或多个入口32可能提供引入催化剂、助催化剂、单体、共聚单体、惰性气体、活化剂、聚合物改性剂、抗静电剂、链终止剂（如氢）、和其他常用在烯烃聚合作用的化合物。入口32可能位于循环回路26或立管12的任何点，提供催化剂、反应物、和其他移出聚合物的化合物的组成，允许第一气体组分的控制和由此产生的聚合发生在立管12中。

同样，第二气体组分通过流水线34从第二气/固分离器中再生，形成气体循环回路36最初的部分使第二气体组分循环回唐纳16的入口。在唐纳16和气体循环回路36中第二气体组分的循环路径通过虚线箭头说明。压缩机38可能为第二气体组分提供了循环，在快速流态化体制下或稀相气力输送体制条件下供给了足够的气体速度去维持唐纳16正常的操作。

换热设备40位于气体循环回路36可以用来维持在唐纳16内所需的反应温度。或者或除了换热设备40，换热设备（不是插图）可能通过间接与唐纳16换热移除热量，例如冷却夹套。此外，一个或多个入口42可能提供引入催化剂、助催化剂、单体、共聚单体、惰性气体、活化剂、聚合物改性剂、抗静电剂、链终止剂（如氢）、和其他常用在烯烃聚合作用的化合物。入口42可能位于循环回路36或唐纳16的任何点，提供催化剂、反应物、和其他移出聚合物的化合物的组成，允许第二气体组分的控制和由此产生的聚合发生在唐纳16中。

在一些体现中，可能是渴望从第二气/固分离器18中分离出再生的固体，或者从反应器循环的任何部分收集，使从循环固体流中再生至少一部分相对较大的聚合物粒子作为聚合物产品和流通余下粒子通过循环，包括立管12和唐纳16。再生的粒子更大、更“成熟”，一般来说，粒子作为产品最小化新鲜催化剂分流，产生更高的催化剂效率和性能。

聚合物颗粒的分离可以使用粒子分离器44完成，例如，粒子分离器44，在插图2中详细描述，可能包括一个或多个垂直管道46处理水平管道48。如插图所示，在水平管道48中大粒子和小粒子的混合物是从右向左流动的。一个上升气流50被介绍是通过管道46，创造了较小粒子局部气速高于终端速度不需要离开反应器，因此仅允许较大粒子通过垂直管道46进行收集。较小的粒子无法下降至上升气流中，保持在水平管道48再运输至立管12。

分离器44的另一个体现如图三所示。从唐纳随着气液分离流出的粒子可能流进分离器44的顶部60。通过入口62、64的气体可能在小粒子速度高于终端速度时流入流化/沉降段65，从而将小粒子从大粒子中分离出来。小粒子可能通过出口66随着气体循环到立管底部（没有显示）。大颗粒可能下降至环形区68，环形区68是通过气流62形成包含从沉降区沉降的较大颗粒的密相流化区，然后可以通过出口70流出。由于环形区8相对较密的状态，通过出口70流出的产品有一个相对较高的流出效率（即相对较少的气体随固体产品共同排出）。除了安装在唐纳底部，在图2和3中所示的隔离装置也可能安装在反应器的其他地方。其他较小的设备也可能被用来隔离大、成熟和来自较小颗粒的粒子。如在图2和3中显示的分离器被用来排出来自反应器系统的聚合物产品，聚合物产品的平均粒度大于循环通过立管和唐纳的颗粒的平均粒度。

如上所述，根据在此的公开体现，气相循环流化床反应器可能对各种各样单体和共聚单体的聚合作用是有用的。另外，在此描述的这样一种循环气相流化床反应器中聚合催化剂、助催化剂、活化剂、溶剂、和其他聚合改性剂或助剂可能用于聚合过程的引导。这些将在下面更详细的讨论。

在此公开的过程和设备可能是有用的，例如对气相聚合作用一个或多个有2到30 个碳原子的烯烃单体，在其他例子中有2到12个碳原子的烯烃，和其他例子中有2到8个碳原子的烯烃。在此公开的气相反应器和过程尤其适用于一个或多个烯烃单体的聚合作用，例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、3-5-5-三甲基-1-己烯和1-癸烯。

在此公开在不同例子中其他单体可能是有用的，可能包括单烯烃类不饱和单体、有4-18个碳原子的二烯烃、共轭或者不共轭的二烯烃、多烯烃、乙烯基单体和环烯烃。非限制的例子单体可能包括降冰片烯、降冰片二烯、异丁烯、异戊二烯、乙烯基苯并环烷类、苯乙烯、烷基苯、亚乙基降冰片烯、二环二戊烯

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