[发明专利]用于气相流化床聚合反应的装置和方法

说明书

本发明涉及用于聚合，尤其适用于气相流化床聚合反应的装置和方法。

烯烃的聚合方法在本领域中是公知的。这种方法例如可以通过将烯属单体和其它试剂例如共聚单体、链转移剂和惰性试剂引入到包括聚烯烃和聚合用催化剂的聚合反应器中来进行。

在烯烃的气体流化床聚合中，该聚合在流化床反应器中进行，其中聚合物颗粒的床利用包括气态反应单体的上升气流（流化气体）保持在流化状态。在聚合过程中，新鲜的聚合物由单体的催化聚合产生，并且聚合物产物被排出以维持该床在大约恒定体积下。工业上有利的方法使用流化栅来将流化气体分配到床中，并在气体的供应中断时用作床的载体。所生产的聚合物一般经由布置在该流化栅附近的、在反应器下部的排出管道从反应器中排出。

该反应器通常由第一区段和第二区段组成，该第一区段在这里称为“流化区”，其通常为直立的圆柱区段，颗粒的流化床保持在其中，第二区段在该第一区段之上提供，与该流化区相比具有增加的横截面积，并且在这里称之为“分离区（disengagement zone）”。在所述分离区中，增加的横截面积导致流化气体的速度的减低。可能夹带在其中的颗粒不再能被该流化气体支撑，落回到床中。该流化气体然后从分离区的顶部出来，通常从那里被再循环到反应器的底部。尽管有以上手段，仍然可能有一些夹带颗粒（所谓的“精细颗粒”）在流化气体中夹带从分离区的顶部排出。

有可能容忍在流化气体再循环管线中的一些精细颗粒，但它们能够在管线和其中的组件例如换热器和压缩机中引起结垢。或者，可以在从分离区的顶部离开的管线中提供分离装置，通常一个或多个旋风分离器（cyclones），其用于从反应器排出的流化气体中除去精细颗粒。所除去的精细颗粒然后可以返回到反应器中，而基本上无精细颗粒的气相可以如通常现有技术那样再循环。

一般，与流化区中的速度相比，分离区中的流化气体速度的减低与相对横截面积直接相关。因此，将横截面积加倍则使气体速度减半。因此，迄今为止在设计和建造反应器时，一般简单地保持相比于流化区的分离区的相对横截面尺寸。典型的比率是在2.5-2.9的范围内，优选是在2.6-2.8 的范围内(例如参见US 4,588,790，US 4,543,399)。这是相对窄的范围，但这种窄范围已经是典型的，因为希望具有最小的比率来确保适合的速度减低，但在超过该最小值以上的增加一般被认为用增加的成本提供了很少的优点。(该分离区在反应器的顶部支撑。更大且因此更重的分离区需要更多材料来建造，且需要更多“载体（support）”，所以存在重要的将尺寸减至最小的动机。)

尽管以上所述，现已令人惊讶地发现，当聚合方法在具有较大的流化区中的横截面积的反应器中操作时，显著有利的是使用横截面积本身与流化区的横截面积相比较大的分离区。

因此，在第一方面，本发明提供了用于烯烃的气相流化床聚合的装置，该装置包括：

A) 第一区段，其为具有直径D₁和横截面积A₁的直立的圆柱形区段，以及

B) 第二区段，在第一区段以上垂直地提供，并以直立的圆柱形第一区段的共同纵轴为中心，第二区段的底部具有直径D₁的圆柱形横截面，并且连接于第一区段的顶部，且在其底部以上的第二区段的水平横截面积大于该第一区段的横截面积，

其特征在于：

i)  D₁大于4.5米，以及

ii)  第二区段具有最大水平横截面积A₂，其为第一区段的横截面积A₁的3.2-6倍。

此外，在第二个方面，本发明提供烯烃的聚合方法，该方法包括在装置中在流化床反应条件下将一种或多种烯烃聚合，该装置包括：

A) 第一区段，其为具有直径D₁和横截面积A₁的直立的圆柱形区段，以及

B) 第二区段，在第一区段以上垂直地提供，并以直立的圆柱形第一区段的共同纵轴为中心，第二区段的底部具有直径D₁的圆柱形横截面，并且连接于第一区段的顶部，且在其底部以上的第二区段的水平横截面积大于第一区段的横截面积，

且其特征在于：

i)   D₁大于4.5米，以及

ii)   第二区段具有最大水平横截面积A₂，其为第一区段的横截面积A₁的3.2-6倍。