УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ГАЗОФАЗНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ Российский патент 2023 года по МПК B01J8/00 B01J19/24 C08F2/01 C08F2/34 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение обеспечивает устройство для проведения газофазной полимеризации олефинов, имеющее, по меньшей мере, две взаимосвязанных зоны полимеризации, и дополнительно обеспечивает способ выполнения газофазной полимеризации олефинов в этом устройстве.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Полиолефины общепризнанно являются крупнейшим классом синтетических полимеров, изготавливаемых и применяемых сегодня. Их успех связан, главным образом, с низкой стоимостью получения, легкой массой и высокой химической стойкостью. Широкий диапазон механических свойств возможен путем использования сополимеризации, смешения и добавок с получением продуктов от эластомеров до термопластиков и высокопрочных волокон. Хотя способ хорошо известен с 1930-тых, улучшение способа получения и качества этих материалов все еще является целью постоянных исследований.

[0003] Сейчас широко применяемой технологией получения полиолефинов является газофазная полимеризация, в частности газофазные способы с псевдоожиженным слоем, в которых полимер ограничивается в вертикальной цилиндрической зоне. Обычно реакционные газы, выходящие из реактора, отбираются компрессором, охлаждаются и направляются обратно вместе с пополняющими мономерами и соответствующими количествами водорода на дно данного слоя через распределитель. Увлечение твердого вещества в газ отграничивается соответствующими размерами верхней части реактора, где скорость газа снижается. Величину потока циркулирующего газа устанавливают так, чтобы обеспечить скорость внутри надлежащего интервала выше минимальной скорости псевдоожижения и ниже "скорости переноса". Тепло реакции удаляют путем охлаждения циркулирующего газа, и каталитические компоненты могут непрерывно подаваться в резервуар полимеризации. Состав полимера можно регулировать с помощью состава газовой фазы. Однако ограничениями способов с псевдоожиженным слоем являются трудности регулирования распределения молекулярной массы получаемых полимеров, в частности, когда она приводит к уширению распределения молекулярной массы, или получение сополимеров, имеющих разный состав сомономеров. Так как ширина распределения молекулярной массы и распределение сомономеров влияют и на реологическое поведение полимера, и, следовательно, на обрабатываемость расплава, и на конечные механические свойства продукта, было бы привлекательно иметь возможность адаптировать структуру полученных полимеров согласно необходимости. Следовательно, один основной фокус исследований и промышленности направлен на стратегию возможности влияния на состав полиолефинов.

[0004] WO 97/04015 А1 касается способа газофазной полимеризации α-олефинов СН₂=CHR, где R обозначает водород или углеводородный радикал, имеющий 1-12 атомов углерода, происходящей в первой и второй связанных зонах полимеризации, куда один или несколько упомянутых α-олефинов подают в присутствии катализатора в реакционных условиях, и откуда выпускают полимерный продукт, где растущие частицы полимера текут вверх через первую из упомянутых зон полимеризации в условиях быстрого псевдоожижения, покидают упомянутую первую зону полимеризации и входят во вторую из упомянутых зон полимеризации, через которую частицы полимера текут в уплотненной форме под действием гравитации, покидают вторую упомянутую зону полимеризации и, по меньшей мере, частично повторно вводятся в первую упомянутую зону полимеризации, вызывая циркуляцию полимера между двумя зонами полимеризации.

[0005] На основании технологии, описанной в WO 97\04015, WO 00/02929 также предлагает способ, в котором обеспечивается средство, которое способно полностью или частично предотвращать газовую смесь, присутствующую в восходящей трубе, т.е. в первой зоне полимеризации, от поступления в нисходящий стояк, т.е. вторую зону полимеризации, и газовую и/или жидкую смесь, имеющую состав, отличный от газовой смеси, присутствующей в восходящей трубе, вводят в нисходящий стояк, чтобы достигать получаемые в реакторе смеси полимеров, имеющие разные составы.

[0006] WO 2012/031986 предлагает реактор газофазной полимеризации, имеющий связанные зоны полимеризации, содержащий восходящую трубу, через которую частицы полимера текут вверх в условиях быстрого псевдоожижения или условиях переноса, и нисходящий стояк, через который частицы полимера текут вниз в уплотненной форме под действием гравитации, где дно упомянутого стояка соединяется с нижней областью восходящей трубы посредством транспортной секции, где упомянутая транспортная секция разработана в виде изгиба, спускающегося из стояка в восходящую трубу; упомянутый реактор дополнительно обеспечивается линией для подачи несущего газа на вход транспортной секции и решеткой распределения газа, проходящей от входа транспортной секции под углом, по меньшей мере, 50° вдоль изгиба транспортной секции.

[0007] Хотя происходит постоянная разработка газофазной полимеризации, все еще существует необходимость дополнительного улучшения, в частности в отношении регулирования распределения молекулярной массы полимера.

[0008] Соответственно, существует необходимость обеспечить устройство для газофазной полимеризации, которое позволяет получение заказанных полимерных структур, которое удовлетворяет сегодняшним потребностям технологии и необходимым продуктам.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] Настоящее изобретение обеспечивает устройство для выполнения каталитической газофазной полимеризации олефинов, содержащее

- первую зону полимеризации, приспособленную и организованную для восходящего течения растущих частиц полимера в условиях быстрого псевдоожижения и переноса, и, по меньшей мере, вторую зону полимеризации, приспособленную и организованную для нисходящего течения растущих частиц полимера; и зону разделения газ/твердое тело, имеющую цилиндрическую форму; где вторая зона полимеризации имеет верхнюю часть, присоединенную к зоне разделения, нижнюю часть, присоединенную к верхней части, и линию для подачи газа и/или жидкости во вторую зону полимеризации; где первая зона полимеризации присоединяется к зоне разделения с помощью соединительной части; где нижняя часть второй зоны полимеризации присоединяется к нижней части первой зоны полимеризации с помощью соединительной части;

в котором отношение диаметра D01 зоны разделения (4) к диаметру D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) составляет от 1,02 до 1,5, предпочтительно от 1,05 до 1,4, более предпочтительно от 1,08 до 1,3;

в котором отношение высоты Н01 зоны разделения к диаметру D01 зоны разделения составляет от 2,5 до 4,5, предпочтительно от 2,8 до 4,2, более предпочтительно от 2,9 до 4; и

в котором отношение диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) к диаметру D04 нижней части (6) второй зоны полимеризации (2) составляет от 1,2 до 2, предпочтительно от 1,3 до 1,8, более предпочтительно от 1,4 до 1,7.

[0010] В некоторых вариантах осуществления высота Н05 верхней части второй зоны полимеризации (2) составляет от 5000 до 10000 мм, предпочтительно от 6000 до 8000 мм, более предпочтительно от 6800 до 7200 мм.

[0011] В некоторых вариантах осуществления отношение высоты Н05 верхней части второй зоны полимеризации к диаметру D03 верхней части второй зоны полимеризации составляет от 2 до 4, предпочтительно от 2 до 3,8, более предпочтительно от 2 до 3,6.

[0012] В некоторых вариантах осуществления зона разделения и верхняя часть второй зоны полимеризации соединяются с помощью первой соединительной части, имеющей высоту Н02, где диаметр данной соединительной части непрерывно уменьшается от диаметра D01 зоны разделения до диаметра D03 верхней части второй зоны полимеризации.

[0013] В некоторых вариантах осуществления верхняя часть второй зоны полимеризации и нижняя часть второй зоны полимеризации соединяются с помощью второй соединительной части, имеющей высоту Н06, где диаметр данной соединительной части непрерывно уменьшается от диаметра D03 верхней части второй зоны полимеризации до диаметра D04 нижней части второй зоны полимеризации.

[0014] В некоторых вариантах осуществления угол А01 первой соединительной части, присоединяющей зону разделения к верхней части второй зоны полимеризации, составляет от 5 до 25°, предпочтительно от 8 до 20° и более предпочтительно от 10 до 15°.

[0015] В некоторых вариантах осуществления угол А02 второй соединительной части, присоединяющей верхнюю часть второй зоны полимеризации к нижней части второй зоны полимеризации, составляет от 5 до 25°, предпочтительно от 8 до 20° и более предпочтительно от 10 до 15°.

[0016] В некоторых вариантах осуществления высота Н05' от нижней касательной линии верхней части второй зоны полимеризации к входу линии подачи во вторую зону полимеризации составляет от 2000 до 6000 мм, предпочтительно от 2500 до 5000 мм, более предпочтительно от 3000 до 4500 мм.

[0017] В некоторых вариантах осуществления данное устройство дополнительно содержит, по меньшей мере, одно из следующих:

i) линия циркуляции, присоединяющая зону разделения к одной или нескольким точкам повторного ввода в соединительную часть или в первую зону полимеризации;

ii) линия для подачи катализатора в первую зону полимеризации;

iii) линия для подачи мономера в данное устройство;

iv) выпускная система для выпуска полимера из второй зоны полимеризации.

[0018] Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает способ выполнения каталитической газофазной полимеризации в устройстве по любому из пунктов 1-11, содержащий подачу одного или нескольких олефинов в данное устройство, взаимодействие данных олефинов и катализатора в реакционных условиях в, по меньшей мере, первой зоне полимеризации и, по меньшей мере, второй зоне полимеризации и сбор полимерного продукта из, по меньшей мере, второй зоны полимеризации, в котором растущие частицы полимера текут вверх через первую зону полимеризации в условиях быстрого псевдоожижения или переноса, покидают первую зону полимеризации, проходят через зону разделения газ/твердое тело и поступают во вторую зону полимеризации, где частицы полимера текут вниз под действием гравитации, покидают вторую зону полимеризации и, по меньшей мере, частично повторно вводятся в первую зону полимеризации, вызывая циркуляцию полимера между первой зоной полимеризации и второй зоной полимеризации, где вторая зона полимеризации содержит слой уплотненных полимерных частиц.

[0019] В некоторых вариантах осуществления газовая смесь, присутствующая в первой зоне полимеризации, полностью или частично предотвращается от поступления в верхнюю часть второй зоны полимеризации путем ввода газа или жидкости во вторую зону полимеризации по линии подачи; и газовая смесь, присутствующая во второй зоне полимеризации, отличается от газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации.

[0020] В некоторых вариантах осуществления поверхность слоя уплотненных полимерных частиц расположена в верхней части второй зоны полимеризации.

[0021] В некоторых вариантах осуществления газовая смесь, присутствующая в первой зоне полимеризации, предотвращается от поступления во вторую зону полимеризации путем ввода газа или жидкости в верхнюю часть второй зоны полимеризации выше или ниже поверхности слоя уплотненных полимерных частиц.

[0022] В некоторых вариантах осуществления данная полимеризация представляет собой гомополимеризацию этилена или сополимеризацию этилена и одного или нескольких других олефинов, выбранных из группы, состоящей из 1-бутена, 1-гексена и 1-октена, или данная полимеризация представляет собой гомополимеризацию пропилена или сополимеризацию пропилена и одного или нескольких других олефинов, выбранных из группы, состоящей из этилена, 1-бутена и 1-гексена.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0023] Фигура 1 представляет собой графическое представление одного варианта осуществления устройства согласно настоящему изобретению.

[0024] Фигура 2 представляет собой увеличенный отрывок верхней части второй зоны полимеризации (2), показывающий подробно:

- зону разделения (4), имеющую высоту Н01 и диаметр D01;

- верхнюю часть (5) второй зоны полимеризации (2), имеющую высоту Н05 и диаметр D03;

- первую соединительную часть (7а), имеющую высоту Н02 и соответствующий угол А01; и

- вторую соединительную часть (7b), имеющую высоту Н06 и соответствующий угол А02.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0025] В направлении настоящего изобретения изобретатели обнаружили, что путем адаптации конструкции устройств для выполнения каталитической газофазной полимеризации олефинов, содержащих первую зону полимеризации, в которой растущие частицы полимера текут вверх в условиях быстрого псевдоожижения и переноса, и содержащих вторую зону полимеризации, в которой растущие частицы полимера текут вниз, т.е. путем адаптации конструкции так называемых реакторов с многозонной циркуляцией (РМЗЦ), и обращая особое внимание на геометрические отношения между различными частями устройств, можно дополнительно улучшить хорошую эффективность полимеризации и, в частности, регулирование распределения молекулярной массы и распределение сомономера в полученных олефинах.

[0026] Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает устройство для выполнения каталитической газофазной полимеризации олефинов, содержащее, по меньшей мере, первую зону полимеризации (1), имеющую цилиндрическую форму, приспособленную и организованную для восходящего течения растущих частиц полимера в условиях быстрого псевдоожижения и переноса, и, по меньшей мере, вторую зону полимеризации (2), приспособленную и организованную для нисходящего течения растущих частиц полимера; и зону разделения газ/твердое тело (4); где вторая зона полимеризации (2) имеет верхнюю часть (5), присоединенную к зоне разделения (4), нижнюю часть (6), присоединенную к верхней части (5), и линию (13) для подачи газа и/или жидкости во вторую зону полимеризации (2); где первая зона полимеризации (1) присоединяется к зоне разделения (4) с помощью соединительной части (3); где нижняя часть (6) второй зоны полимеризации (2) присоединяется к нижней части первой зоны полимеризации (1) с помощью соединительной части (9); в котором отношение высоты Н01 зоны разделения (4) к диаметру D01 зоны разделения (4) составляет от 2,5 до 4,5, предпочтительно от 2,8 до 4,2, более предпочтительно от 2,9 до 4.

[0027] Олефины, которые могут быть полимеризованы в устройствах настоящего изобретения, представляют собой, в особенности, 1-олефины, т.е. углеводороды, имеющие терминальные двойные связи, без ограничения этим. Предпочтение отдается неполярным олефиновым соединениям. Особенно предпочтительными 1-олефинами являются линейные или разветвленные С₂-С₁₂-1-алкены, в частности линейные С₂-С₁₀-1-алкены, такие как этилен, пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-гептен, 1-октен, 1-децен, или разветвленные С₂-С₁₀-1-алкены, такие как 4-метил-1-пентен, сопряженные и несопряженные диены, такие как 1,3-бутадиен, 1,4-гексадиен или 1,7-октадиен. Также можно полимеризовать смеси разных 1-олефинов. Подходящие олефины также включают в себя олефины, в которых двойная связь является частью циклической структуры, которая может иметь одну или несколько кольцевых систем. Примерами являются циклопентен, тетрациклододецен или метилнорборнен, или диены, такие как 5-этилиден-2-норборнен, норборнадиен или этилнорборнадиен. Также можно полимеризовать смеси двух или более олефинов.

[0028] Устройство настоящего изобретения может быть использовано для гомополимеризации или сополимеризации этилена или пропилена, и данные устройства особенно подходят для гомополимеризации или сополимеризации этилена. Предпочтительные сомономеры в полимеризации пропилена составляют до 40 масс. % этилена, 1-бутена и/или 1-гексена, предпочтительно от 0,5 масс. % до 35 масс. % этилена, 1-бутена и/или 1-гексена. В качестве сомономеров в полимеризации этилена предпочтительно используют до 20 масс. %, более предпочтительно от 0,01 масс. % до 15 масс. % и особенно от 0,05 масс. % до 12 масс. % С₃-С₈-1-алкенов, в частности 1-бутена, 1-пентена, 1-гексена и/или 1-октена. Особенно предпочтительны полимеризации, в которых этилен сополимеризуется с от 0,1 масс. % до 12 масс. % 1-гексена и/или 1-бутена.

[0029] Сохранение отношения между высотой Н01 зоны разделения (4) и диаметром D01 зоны разделения (4) в заявленных интервалах позволяет эффективное разделение смеси газ/твердое тело, вводимой в зону разделения (4) из первой зоны полимеризации (1). Кроме того, было обнаружено, что путем обеспечения достаточных высоты и диаметра зоны разделения (4), представленных отношением Н01/D01, выноса полимера в газе, покидающем зону разделения (4), можно избежать или чувствительно снизить даже в случаях, когда уровень полимера во второй зоне полимеризации (2) был особенно высоким.

[0030] Концепция реакторов с многозонной циркуляцией основана на обеспечении множественных зон реакции, имеющих разные реакционные условия. Так как полимеризацию выполняют в циркуляционном способе, разделение газовых смесей, которые присутствуют в первой зоне полимеризации (1) и второй зоне полимеризации (2), имеет величайшее значение, чтобы обеспечить эффективный способ и широкое распределение молекулярной массы. В ходе настоящего изобретения было обнаружено, что необходимости и ограничения уноса полимера в газе, покидающем зону разделения (4), и отделения газа зоны полимеризации (1) от газа зоны полимеризации (2) могут быть объединены путем приспособления диаметра D01 зоны разделения (4) и диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2). В предпочтительном варианте осуществления отношение D01/D03 диаметра D01 зоны разделения (4) и диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) составляет от 1,02 до 1,5, предпочтительно от 1,05 до 1,4, особенно предпочтительно от 1,08 до 1,3. Сохранение отношения диаметра D01 зоны разделения (4) и диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) в заявленных пределах позволяет иметь эффективное разделение газ/твердое тело в зоне разделения (4), чтобы гарантировать отделение газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации (1), от газа во второй зоне полимеризации (2).

[0031] Независимо от мощности полимеризации данных устройств, высота Н05 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) предпочтительно составляет от 5000 до 10000 мм, более предпочтительно от 6000 до 8000 мм и особенно от 6800 до 7200 мм. Было обнаружено, что высота верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) в заявленных интервалах гарантирует достаточное время пребывания порошка для надлежащего разделения газа и достаточно пространства для контроля и, одновременно, изменения уровня без влияния на эффективность зоны разделения газ/твердое тело (4).

[0032] Также было обнаружено, что опасность переполнения верхней части (5) второй зоны полимеризации (2), которое будет отрицательно влиять на эффективность разделения зоны разделения (4), может быть минимизирована путем не только обеспечения достаточной высоты верхней части (5) второй зоны полимеризации (2), но также путем обеспечения достаточно большого диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2). В предпочтительном варианте осуществления отношение Н05/D03 высоты Н05 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) и диаметра D03 упомянутой верхней части (5) составляет от 2 до 4, предпочтительно от 2 до 3,8, более предпочтительно от 2 до 3,6.

[0033] Одной из характеристик РМЗЦ технологии является возможность эффективного разделения газовых смесей, присутствующих в разных зонах полимеризации. Следовательно, было приложено много усилий к увеличению эффективности упомянутого разделения. Было обнаружено, что разделение газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации (1), и газовой смеси, присутствующей во второй зоне полимеризации (2), может быть дополнительно увеличено путем приспособления конструкции второй зоны полимеризации (2). В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения отношение D03/D04 диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) и диаметра D04 нижней части (6) второй зоны полимеризации (2) составляет от 1,2 до 2, предпочтительно от 1,3 до 1,8, более предпочтительно от 1,4 до 1,7. Таким образом, может поддерживаться гораздо меньшая скорость твердого вещества в верхней части (5) второй зоны полимеризации (2), где вводят барьерный газ и/или жидкость, чем в нижней части (6) второй зоны полимеризации (2), избегая псевдоожиження, которое будет мешать эффективности барьера.

[0034] В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения зона разделения (4) имеет цилиндрическую форму, т.е. диаметр D01 зоны разделения (4) является постоянным по всей высоте Н01 зоны разделения (4), и/или верхняя часть (5) второй зоны полимеризации (2) имеет цилиндрическую форму, т.е. диаметр D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) является постоянным по всей высоте Н05 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2). Постоянный диаметр в понимании настоящего изобретения следует понимать, как то, что относительные отклонения диаметра от любой заданной величины меньше чем 5%, предпочтительно меньше чем 2%, более предпочтительно меньше чем 0,5% и особенно меньше чем 0,1%.

[0035] Как описано выше, эффективность разделения газовых смесей разных зон полимеризации может быть дополнительно увеличена путем приспособления конструкции второй зоны полимеризации (2). В предпочтительном варианте осуществления зона разделения (4) и верхняя часть (5) второй зоны полимеризации (2) соединяются с помощью первой соединительной части (7а), имеющей высоту Н02, где диаметр соединительной части (7а) непрерывно уменьшается от диаметра D01 зоны разделения (4) до диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2), предпочтительно по всей высоте Н02 соединительной части (7а). Верхняя часть (5) второй зоны полимеризации (2) и нижняя часть (6) второй зоны полимеризации (2) предпочтительно соединяются с помощью второй соединительной части (7b), имеющей высоту Н06, где диаметр соединительной части (7b) непрерывно уменьшается от диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) до диаметра D04 нижней части (6) второй зоны полимеризации (2), предпочтительно по всей высоте Н06 второй соединительной части (7b).

[0036] Вследствие уменьшения диаметра первая соединительная часть (7а) и вторая соединительная часть (7b) второй зоны полимеризации (2) имеют коническую и/или усеченно-коническую форму. Угол А01 первой соединительной части (7а) (усеченно)конической формы предпочтительно составляет от 5 до 25°, более предпочтительно от 8 до 20° и особенно от 10 до 15°. Угол А02 второй соединительной части (7b) (усеченно)конической формы предпочтительно составляет от 5 до 25°, более предпочтительно от 8 до 20° и особенно от 10 до 15°. Было обнаружено, что плавное нисходящее течение полимера через вторую зону полимеризации (2) может гарантироваться, когда углы А01 и А02 находятся в указанных пределах, и застой порошка полимера, обычно приводящий к образованию глыб, может значительно уменьшаться.

[0037] В РМЗЦ технологии разделение множественных реакционных зон достигается путем введения барьерного газа или жидкости, которые предотвращают газовую смесь одной реакционной зоны от попадания в другую реакционную зону. В ходе настоящего изобретения было обнаружено, что эффективность разделения может быть улучшена путем обеспечения определенного расстояния между входом линии подачи для ввода барьерного газа и/или жидкости во вторую зону полимеризации (2) и нижней касательной линией верхней части (5) второй зоны полимеризации (2). Следовательно, в предпочтительном варианте осуществления расстояние Н05' от нижней касательной линии верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) устройства настоящего изобретения до входа линии подачи (13) для подачи газа и/или жидкости во вторую зону полимеризации (2) составляет от 2000 до 6000 мм, предпочтительно от 2500 до 5000 мм, более предпочтительно от 3000 до 4500 мм.

[0038] Чтобы обеспечить плавную и эффективную полимеризацию, устройство настоящего изобретения предпочтительно дополнительно содержит, по меньшей мере, одно из следующих:

i) линия циркуляции (8), присоединяющая зону разделения (4) к одной или нескольким точкам повторного ввода в соединительную часть (9) или в первую зону полимеризации (1), предпочтительно оборудованная теплообменником (14) и компрессором (15);

ii) линия (10) для подачи катализатора в первую зону полимеризации (1);

iii) линия (11) для подачи мономера в данное устройство;

iv) выпускная система (12) для выпуска полимера из второй зоны полимеризации (2).

[0039] Специалист в данной области техники осведомлен, что, по меньшей мере, первая зона полимеризации (1) и, по меньшей мере, вторая зона полимеризации (2) устройства настоящего изобретения могут быть соединены разным образом, и что больше чем две зоны полимеризации могут применяться без отклонения от сущности настоящего изобретения. Подходящие структуры и комбинации описаны, например, в WO 00/02929 и WO 97/04015.

[0040] Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает способ выполнения каталитической газофазной полимеризации в устройстве настоящего изобретения. Данный способ содержит этапы подачи одного или нескольких олефинов в данное устройство, взаимодействия данных олефинов и катализатора в реакционных условиях в, по меньшей мере, первой зоне полимеризации (1) и, по меньшей мере, второй зоне полимеризации (2) и сбора полимерного продукта из, по меньшей мере, второй зоны полимеризации (2), где растущие частицы полимера текут вверх через первую зону полимеризации (1) в условиях быстрого псевдоожижения или переноса, покидают первую зону полимеризации (1), проходят через зону разделения газ/твердое тело (4) и поступают во вторую зону полимеризации (2), где частицы полимера текут вниз под действием гравитации, покидают вторую зону полимеризации (2) и, по меньшей мере, частично повторно вводятся в первую зону полимеризации (1), вызывая циркуляцию полимера между первой зоной полимеризации (1) и второй зоной полимеризации (2), где вторая зона полимеризации (2) содержит слой уплотненных полимерных частиц.

[0041] В предпочтительных вариантах осуществления поверхность слоя уплотненных полимерных частиц расположена в верхней части (5) второй зоны полимеризации (2).

[0042] Чтобы расширить распределение молекулярной массы получаемых полиолефинов или получить сополимеры, имеющие разные распределения сомономеров, разные зоны полимеризации устанавливают путем предотвращения газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации (1), от поступления во вторую зону полимеризации (2). Следовательно, в предпочтительном варианте осуществления газовая смесь, присутствующая в первой зоне полимеризации (1), полностью или частично предотвращается от затекания в верхнюю часть (5) второй зоны полимеризации (2) путем ввода барьерного газа или жидкости во вторую зону полимеризации (2) по линии подачи (13); где газовая смесь, присутствующая во второй зоне полимеризации (2), отличается от газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации (1).

[0043] В особенно предпочтительном варианте осуществления газовая смесь, присутствующая в первой зоне полимеризации (1), предотвращается от поступления во вторую зону полимеризации (2) путем ввода газа или жидкости в верхнюю часть (5) второй зоны полимеризации (2) выше или ниже поверхности слоя уплотненных полимерных частиц.

[0044] Настоящее изобретение объясняется более подробно посредством следующих фигур, которые не следует понимать, как ограничивающие объем и сущность настоящего изобретения.

[0045] Список численных обозначений:

1 первая зона полимеризации

2 переходная часть

3 соединительная часть

4 зона разделения

5 верхняя часть второй зоны полимеризации

6 нижняя часть второй зоны полимеризации

7а первая соединительная часть, соединяющая зону разделения и верхнюю часть второй зоны полимеризации

7b вторая соединительная часть, соединяющая верхнюю часть и нижнюю часть второй зоны полимеризации

8 линия циркуляции

9 соединительная часть

10 линия подачи катализатора

11 линия подачи мономера

12 система выпуска полимера

13 линия подачи барьерного газа/жидкости

14 теплообменник

15 компрессор

Группа изобретений относится к устройству для каталитической газофазной полимеризации олефинов, содержащему первую зону полимеризации для восходящего течения растущих частиц полимера в условиях быстрого псевдоожижения и переноса, вторую зону полимеризации для нисходящего течения растущих частиц полимера и зону разделения газ/твердое тело. Вторая зона полимеризации имеет верхнюю часть, присоединенную к зоне разделения, и нижнюю часть, присоединенную к верхней части, причем отношение высоты Н01 зоны разделения к диаметру D01 зоны разделения составляет от 2,5 до 4,5, отношение диаметра D01 зоны разделения к диаметру D03 верхней части второй зоны полимеризации составляет от 1,02 до 1,5, отношение диаметра D03 верхней части второй зоны полимеризации к диаметру D04 нижней части второй зоны полимеризации составляет от 1,2 до 2. Описан также способ выполнения каталитической газофазной полимеризации олефинов в данном устройстве. Технический результат – обеспечение эффективного разделения газ/твердое тело в зоне разделения (4) для гарантированного отделения газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации (1), от газа во второй зоне полимеризации (2) и обеспечение получения полиолефинов с широким молекулярно-массовым распределением или получения сополимеров, имеющих разные распределения сомономеров. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для проведения каталитической газофазной полимеризации олефинов, содержащее

по меньшей мере первую зону полимеризации (1), приспособленную и организованную для восходящего течения растущих частиц полимера в условиях быстрого псевдоожижения или переноса, и по меньшей мере вторую зону полимеризации (2), приспособленную и организованную для нисходящего течения растущих частиц полимера; и зону разделения газ/твердое тело (4), имеющую цилиндрическую форму; где вторая зона полимеризации (2) имеет верхнюю часть (5), присоединенную к зоне разделения (4), нижнюю часть (6), присоединенную к верхней части (5), и линию (13) для подачи газа и/или жидкости во вторую зону полимеризации (2); где первая зона полимеризации (1) присоединяется к зоне разделения (4) с помощью соединительной части (3); где нижняя часть (6) второй зоны полимеризации (2) присоединяется к нижней части первой зоны полимеризации (1) с помощью соединительной части (9);

в котором отношение диаметра D01 зоны разделения (4) к диаметру D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) составляет от 1,02 до 1,5;

в котором отношение высоты Н01 зоны разделения (4) к диаметру D01 зоны разделения (4) составляет от 2,5 до 4,5 и

в котором отношение диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) к диаметру D04 нижней части (6) второй зоны полимеризации (2) составляет от 1,2 до 2.

2. Устройство по п.1, в котором отношение диаметра D01 зоны разделения (4) к диаметру D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации составляет от 1,05 до 1,4, более предпочтительно от 1,08 до 1,3.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором отношение высоты Н01 зоны разделения (4) к диаметру D01 зоны разделения (4) составляет от 2,8 до 4,2, более предпочтительно от 2,9 до 4.

4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором отношение диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) к диаметру D04 нижней части (6) второй зоны полимеризации (2) составляет от 1,3 до 1,8, более предпочтительно от 1,4 до 1,7.

5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором высота Н05 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) составляет от 5000 до 10000 мм, предпочтительно от 6000 до 8000 мм, более предпочтительно от 6800 до 7200 мм.

6. Устройство по любому из пп.1-4, в котором отношение высоты Н05 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) к диаметру D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) составляет от 2 до 4, предпочтительно от 2 до 3,8, более предпочтительно от 2 до 3,6.

7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором зона разделения (4) и верхняя часть (5) второй зоны полимеризации (2) соединены с помощью первой соединительной части (7а), имеющей высоту Н02, где диаметр соединительной части (7а) непрерывно уменьшается от диаметра D01 зоны разделения (4) до диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2).

8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором верхняя часть (5) второй зоны полимеризации (2) и нижняя часть (6) второй зоны полимеризации соединены с помощью второй соединительной части (7b), имеющей высоту Н06, где диаметр соединительной части (7b) непрерывно уменьшается от диаметра D03 верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) до диаметра D04 нижней части (6) второй зоны полимеризации (2).

9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором угол А01 первой соединительной части (7а), присоединяющей зону разделения (4) к верхней части (5) второй зоны полимеризации (2), составляет от 5 до 25°, предпочтительно от 8 до 20° и более предпочтительно от 10 до 15°.

10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором угол А02 второй соединительной части (7b), присоединяющей верхнюю часть (5) второй зоны полимеризации (2) к нижней части (6) второй зоны полимеризации (2), составляет от 5 до 25°, предпочтительно от 8 до 20° и более предпочтительно от 10 до 15°.

11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором высота Н05' от нижней касательной линии верхней части (5) второй зоны полимеризации (2) до входа линии подачи (13) во вторую зону полимеризации (2) составляет от 2000 до 6000 мм, предпочтительно от 2500 до 5000 мм, более предпочтительно от 3000 до 4500 мм.

12. Устройство по любому из предыдущих пунктов, где данное устройство дополнительно содержит по меньшей мере одно из следующих:

i) линия циркуляции (8), присоединяющая зону разделения (4) к одной или нескольким точкам повторного ввода в соединительную часть (9) или в первую зону полимеризации (1);

ii) линия (10) для подачи катализатора в первую зону полимеризации (1);

iii) линия (11) для подачи мономера в данное устройство;

iv) выпускная система (12) для выпуска полимера из второй зоны полимеризации (2).

13. Способ проведения каталитической газофазной полимеризации в устройстве по любому из пп. 1-12, в котором подают один или несколько олефинов в данное устройство, осуществляют взаимодействие данных олефинов и катализатора в реакционных условиях в по меньшей мере первой зоне полимеризации (1) и по меньшей мере второй зоне полимеризации (2) и собирают полимерный продукт из по меньшей мере второй зоны полимеризации (2), в котором растущие частицы полимера текут вверх через первую зону полимеризации (1) в условиях быстрого псевдоожижения или переноса, покидают первую зону полимеризации (1), проходят через зону разделения газ/твердое тело (4) и поступают во вторую зону полимеризации (2), где частицы полимера текут вниз под действием гравитации, покидают вторую зону полимеризации (2) и по меньшей мере частично повторно вводятся в первую зону полимеризации (1), вызывая циркуляцию полимера между первой зоной полимеризации (1) и второй зоной полимеризации (2), где вторая зона полимеризации (2) содержит слой уплотненных полимерных частиц.

14. Способ по п. 13, в котором газовую смесь, присутствующую в первой зоне полимеризации (1), полностью или частично предотвращают от поступления в верхнюю часть (5) второй зоны полимеризации (2) путем ввода газа или жидкости во вторую зону полимеризации (2) по линии подачи (13); и газовая смесь, присутствующая во второй зоне полимеризации (2), отличается от газовой смеси, присутствующей в первой зоне полимеризации (1).

15. Способ по п. 14, в котором поверхность слоя уплотненных полимерных частиц расположена в верхней части (5) второй зоны полимеризации (2).

16. Способ по п. 14 или 15, в котором газовую смесь, присутствующую в первой зоне полимеризации (1), предотвращают от поступления во вторую зону полимеризации (2) путем ввода газа или жидкости в верхнюю часть (5) второй зоны полимеризации (2) выше или ниже поверхности слоя уплотненных полимерных частиц.

17. Способ по любому из пп. 13-16, в котором данная полимеризация представляет собой гомополимеризацию этилена или сополимеризацию этилена и одного или нескольких других олефинов, выбранных из группы, состоящей из 1-бутена, 1-гексена и 1-октена, или данная полимеризация представляет собой гомополимеризацию пропилена или сополимеризацию пропилена и одного или нескольких других олефинов, выбранных из группы, состоящей из этилена, 1-бутена и 1-гексена.