Спосіб полімеризації олефінів і розпилювальна форсунка для розпилення рідини у псевдозрідженому шарі

1 Спосіб полімеризації олефінів в газовій фазі в реакторі з псевдозрідженим шаром мономера олефіну, вибраного з а) етилену, б) пропілену, в) сумішей етилену і пропілену і г) одного або кількох альфа-олефінів, змішаних з а), б) або в), шляхом безперервного прокачування через псевдозріджений шар реактора за присутності каталізатора при певних, забезпечуючих проходження реакції полімеризації умовах циркулюючого газоподібного потоку, що містить щонайменше деяку КІЛЬКІСТЬ етилену і/або пропілену, охолодження щонайменше частини газоподібного потоку, що відбирається з реактора, до температури, при якій відбувається конденсація рідини, відділення щонайменше частини сконденсованої рідини від газоподібного потоку і подача щонайменше частини відділеної рідини безпосередньо у псевдозріджений шар шляхом а) підвищення тиску рідини, б) подачі рідини, що має надлишковий тиск, на вхід у розпилювальну форсунку і в) подачі рідини у псевдозріджений шар через вихідний отвір розпилювальної форсунки, в якій за допомогою розташованого у вихідному отворі механічного пристрою відбувається тонке розпилення рідини з наступним утворенням струменя тонко розпиленої рідини, який формується у зоні формування струменя вихідного отвору форсунки 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що у ньому зона формування струменя розпиленої рі дини вихідного отвору розташована всередині розпилювальної форсунки 3 Спосіб за п 1 або 2, який відрізняється тим, що у ньому струмінь тонко розпиленої рідини інжектують у псевдозріджений шар, по суті, в горизонтальному напрямку 4 Спосіб за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що у ньому в рідину до и проходження через механічний пристрій подають газ в КІЛЬКОСТІ ВІД 0,5 до 10 мас % від загальної маси газу та рідини, що проходить через форсунку 5 Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що у ньому як каталізатор використовують активований металоценовий каталізатор на основі активованого металу перехідної групи 6 Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що у ньому реактор з псевдозрідженим шаром має множину розпилювальних форсунок 7 Спосіб інжекції рідини у псевдозріджений шар, який включає наступні стадії а) підвищення тиску рідини, б) подачу рідини, що має надлишковий тиск, на вхід у розпилювальну форсунку і в) подачу рідини у псевдозріджений шар через вихідний отвір розпилювальної форсунки, у якій за допомогою розташованого в ній механічного пристрою відбувається тонке розпилення рідини з наступним утворенням струменя тонко розпиленої рідини, який формується у зоні формування струменя вихідного отвору форсунки 8 Розпилювальна форсунка для здійснення способу за п 1, яка призначена для інжекції рідини у псевдозріджений шар і має а) засоби для введення рідини, що перебуває під надлишковим тиском, і б) формувач струменя розпиленої рідини з вихідним отвором, при цьому за вихідним отвором сформована зона формування струменя розпиленої рідини, яка ВІДДІЛЯЄ вихідний отвір від псевдозрідженого шару, а прохідний переріз каналів для рідини вибрано за умови вільного проходження через них всіх дрібних часток, що містяться в відокремленій рідині, яка підлягає розпиленню 9 Розпилювальна форсунка за п 8, яка відрізняється тим, що зона формування струменя розпи О CO Ю 51743 4 леної рідини обмежена стінкою, яка є частиною корпуса форсунки або виконана у вигляді виступу корпуса форсунки чи закріплена у певному МІСЦІ на корпусі форсунки 10 Розпилювальна форсунка за п 9, яка відрізняється тим, що стінка, що обмежує зону формування струменя, виконана у вигляді труби або плоского листа 11 Розпилювальна форсунка за будь-яким з пп 810, яка відрізняється тим, що розпилювальна форсунка розташована у псевдозрідженому шарі і має 2 - 4 вихідних отвори 12 Розпилювальна форсунка за будь-яким з пп 811, яка відрізняється тим, що вихідний отвір форсунки виконано у вигляді щілини еліптичної форми 13 Розпилювальна форсунка за будь-яким з пп 812, яка відрізняється тим, що розпилювальна форсунка має декілька вихідних отворів, об'єдна них у групи і розташованих за окружністю форсунки 14 Розпилювальна форсунка за п 13, яка відрізняється тим, що групи вихідних отворів складаються з декількох рядів отворів, розташованих за окружністю форсунки 15 Розпилювальна форсунка за п 13 або 14, яка відрізняється тим, що кожна група вихідних отворів сполучена окремою магістраллю з ЛІНІЄЮ подачі, яка має надлишковий тиск рідини 16 Розпилювальна форсунка за будь-яким з пп 815, яка відрізняється тим, що питома продуктивність розпилювальної форсунки складає від 9,5 до 70м3 рідини/сек/м2 площі поперечного перерізу вихідних отворів форсунки і визначається об'ємною витратою рідини (м/сек) на одиницю площі поперечного перерізу (м2) вихідних отворів форсунки Даний винахід відноситься до розпилювальної форсунки, призначеної для інжекції рідини у псевдозріджений шар у процесі безперервної полімеризації олефінів у газовій фазі, і, зокрема, до розпилювальної форсунки, дозволяючої забезпечити якісний контроль за процесом інжекції рідини у псевдозріджений шар Способи гомополімеризацм і співполімеризації олефінів у газовій фазі добре ВІДОМІ В техніці Такі способи засновані, наприклад, на подачі газоподібного мономера у перемішаний і/або псевдозріджений шар, що містить полюлефін і необхідний для полімеризації каталізатор При полімеризації олефінів у псевдозрідженому шарі полімеризація здійснюється в реакторі з псевдозрідженим шаром, у якому шар часток полімеру підтримується у псевдозрідженому стані за допомогою висхідного потоку газу, що містить газоподібний, вступаючий в реакцію мономер Для запуску такого процесу полімеризації використовується шар з одержаних перед цим часток полімеру, аналогічного підлягаючому одержанню полімеру Під час полімеризації отриманий при каталітичній полімеризації мономера свіжий полімер виводиться для збереження більш або менш постійного обсягу псевдозрідженого шару У промислових установках для полімеризації олефінів при формуванні псевдозрідженого шару використовується сітка, яка розподіляє зріджувальний газ, що подається у шар, і утворює при припиненні подачі зріджувального газу несучий шар основи Отриманий полімер звичайно виводять з реактора ВІДВІДНОЮ магістраллю, розташованою в нижній частині реактора поруч з несучою псевдозріджений шар сіткою Псевдозріджений шар являє собою шар часток полімеру, що ростуть Цей шар утримується у псевдозрідженому стані безперервно потоком зріджувального газу, що проходить крізь нього знизу догори, який подається в реактор через його днище охолодження шару і відводу тепла, що виділяється при полімеризації За відсутності такого охолодження температура шару підвищується, і частки полімеру починають плавитися При полімеризації олефінів у псевдозрідженому шарі для відведення тепла, що виділяється при полімеризації, звичайно використовують газ, що подається у реактор, зріджувальний газ, який використовується для формування псевдозрідженого шару і температура якого нижче температури, необхідної для полімеризації, цей газ проходить крізь псевдозріджений шар і відбирає від нього тепло, що виділяється при полімеризації, після чого цей нагрітий газ виводиться з реактора і після охолодження в окремому теплообміннику знову подається у псевдозріджений шар реактора Температуру циркулюючого газу можна регулювати в теплообміннику, підтримуючи температуру псевдозрідженого шару на необхідному для полімеризації рівні При такому методі полімеризації альфа-олефінів у циркулюючому газі звичайно міститься мономерний олефін, можливо, наприклад, з розріджувальним газом, або газоподібним регулятором ступеня полімеризації, таким як водень При цьому циркулюючий газ використовується для подачі мономера у псевдозріджений шар, для зрідження шару та для підтримання заданої температури шару Для поповнення витраченої КІЛЬКОСТІ мономерів, що містяться в газі, з яких у процесі полімеризації утворюються полімери, використовується свіжий газ, який додають до потоку циркулюючого газу в системі Полімеризація олефінів є екзотермічною реакцією і тому потребує використання пристроїв для Відомо, ЩО продуктивність промислової установки (тобто и вихід за одиницю часу на одиницю об'єму, виражений у вигляді ваги полімеру, отриманого на одиницю об'єму реактора за одиницю часу) з реактором із псевдозрідженим шаром зазначеного вище типу обмежена максимально можливою швидкістю, з якою з реактора можна відводити тепло, що виділяється в ньому в процесі полімеризації Швидкість відведення тепла можна збільшити за рахунок, наприклад, збільшення швидкості циркулюючого газу і/або зниження тем 51743 ператури циркулюючого газу, і/або зміни теплоємності циркулюючого газу Однак реально швидкість циркулюючого газу можна збільшити тільки до визначеної межі При подальшому збільшенні швидкості псевдозріджений шар стає нестійким, а частки, що перебувають у шарі, можуть виноситися з реактора разом з потоком газу, забиваючи ЛІНІЮ циркуляції івиводячи з ладу встановлений у ній компресор або повітродувку Реально також існують і певні обмеження на ступінь можливого охолодження циркулюючого газу Ці обмеження пов'язані в першу чергу з міркуваннями економічного порядку, і на практиці мінімально можлива температура циркулюючого газу залежить від температури води, яку у кожному конкретному випадку можна використовувати для промислового охолодження газу Можливість використання з цією метою холодильних установок пов'язана з додатковими витратами Таким чином, при промисловій полімеризації олефінів використання тільки одного охолодженого циркулюючого газу для відведення тепла, що виділяється при полімеризації у псевдозрідженому шарі, має певний недолік, який полягає в неможливості підвищити продуктивність реактора до максимально можливого рівня Нині ВІДОМІ різні способи підвищення КІЛЬКОСТІ тепла, що відводиться від псевдозрідженого шару, наприклад, за рахунок використання в системі циркуляції леткої рідини У GB 1415442 описано процес полімеризації вінілхлориду у газовій фазі, проведений в реакторі з перемішаним або псевдозрідженим шаром за присутності щонайменше одного розріджувального газу з більш низькою, ніж у вінілхлориду, температурою кипіння У прикладі 1 цієї публікації описаний спосіб контролю температури полімеризації шляхом періодичного додавання рідкого вінілхлориду у псевдозріджений шар полівінілхлориду Рідкий вінілхлорид, що потрапляє у шар, миттєво випаровується і відбирає тепло, що виділяється в шарі у процесі полімеризації В US 3625932 описаний спосіб полімеризації вінілхлориду в багатоступінчастому реакторі з псевдозрідженими шарами з часток полівінілхлориду, зрідження яких здійснюється за допомогою мономера вінілхлориду, що подається в реактор через його днище у газоподібному стані Для охолодження кожного шару і відведення з нього тепла, що виділяється при полімеризації, використовується рідкий мономер вінілхлориду, який у розпиленому вигляді під тарілками, на яких відбувається зрідження шарів, подається у потік зріджувального газу, що піднімається угору У FR 2215802 описана розпилювальна форсунка, виконана у вигляді поворотного клапана і призначена для подачі рідин, що перебувають у розпиленому вигляді, у псевдозріджений шар, наприклад, у зріджений газом шар, в якому відбувається полімеризація етиленоненасичених мономерів Як рідину, що використовується для охолодження шару, можна використовувати рідкий полімеризований мономер або, при полімеризації етилену, рідкий насичений вуглеводень Описана в цій публікації розпилювальна форсунка призначена для полімеризації у псевдозрідженому шарі вінілхлориду У GB 1398965 запропоновано спосіб полімеризації у псевдозрідженому шарі етиленоненасичених мономерів, зокрема вінілхлориду, з контролем теплового режиму процесу полімеризації інжекцією у шар рідкого мономера за допомогою одного або декількох розпилювальних сопел, висота яких складає від 0 до 75% висоти псевдозрідженого шару реактора В US 4390669 описаний спосіб багатоступінчастої гомо- і співполімеризації олефінів у газовій фазі, що проводиться в реакторах з перемішаним шаром, в реакторах з псевдозрідженим шаром, в реакторах з перемішаним псевдозрідженим шаром або в трубчастих реакторах За цим способом полімер, отриманий у першій зоні полімеризації, суспендується в проміжній зоні у легко леткому рідкому вуглеводні, а отримана при цьому суспензія подається у другу зону полімеризації, в якій рідкий вуглеводень випаровується З наведених у цій публікації прикладів 1-5 випливає, що газ з другої зони полімеризації надходить в охолодник (теплообмінник), в якому частина рідкого вуглеводню конденсується (із співмономером, якщо він використовується) Частина конденсату леткої рідини в рідкому вигляді подається в реактор, у якому він випаровується і відбирає за рахунок прихованої теплоти випаровування з псевдозрідженого шару виходу за одиницю часу на одиницю об'єму при проведенні процесу безперервної полімеризації в газовій фазі у псевдозрідженому шарі рідких мономерів, заснований на охолодженні частини або всієї КІЛЬКОСТІ рідин, що не вступили в реакцію, з утворенням двофазової суміші газу і винесеної ним рідини з температурою нижче точки роси та наступній подачі цієї двофазової суміші назад в реактор В описі до ЕР 89691 стверджується, що основним обмеженням на ступінь охолодження циркулюючого потоку газу до температури, більш низької, ніж точка роси, є необхідність підтримання в суміші відношення газ/рідинана рівні, достатньому для того, щоб рідка фаза двофазової суміші до випаровування рідини залишався в суміші у винесеному або у суспендованому стані, і що КІЛЬКІСТЬ рідини в газовій фазі не повинна перевищувати 20мас %, більш прийнятне не повинна перевищувати 10 мас %, що дозволяє досягти такої швидкості циркулюючого двофазового потоку, якого досить для того, щоб рідка фаза завжди залишалася у суміші в суспендованому стані і щоб цей двофазовий потік мав змогу забезпечити формування в реакторі стійкого псевдозрідженого шару В ЕР 89691 також йдеться про можливість формування усередині реактора в точці уприскування двофазового рідкого потоку шляхом окремої інжекції в реактор газу і рідини з параметрами, що забезпечують можливість утворення в реакторі двофазового потоку, і відзначається, що робота реактора в такому режимі має деяку перевагу, оскільки при цьому відпадає потреба у додаткових витратах на поділ двофазової суміші після її охолодження на газоподібну і рідку фази В ЕР 173261 запропоновано призначений для використання в реакторах пристрій для подачі циркулюючого потоку у псевдозріджений шар і, зок 51743 8 деяку КІЛЬКІСТЬ етилену і/або пропілену, охолорема, пристрій для подачі у псевдозріджении шар дження щонайменше частини газоподібного потоциркулюючого потоку двофазової суміші газу та ку, що відбирається з реактора, до температури, винесеної ним рідини, про яку говориться в ЕР при якій відбувається конденсація рідини, відді89691 лення щонайменше частини рідини, що сконденУ WO 94/25495 описаний спосіб полімеризації сувалася, від газоподібного потоку і подача щоу псевдозрідженому шарі, що включає пропусканнайменше частини відділеної рідини ня через реактор з псевдозрідженим шаром за безпосередньо у псевдозріджении шар шляхом присутності каталізатора при певних, необхідних для проходження реакції полімеризації умовах, а) підвищення тиску рідини, газоподібного потоку з одержанням продукту поліб) подачі рідини, що має надлишковий тиск, на меризації та утворенням потоку, що містить гази, вхід у розпилювальну форсунку і які не вступили в реакцію і містять мономер, стисв) подачі рідини у псевдозріджении шар крізь кання і охолодження цього потоку, змішування вихідний отвір форсунки, у якому за допомогою цього потоку з вихідними компонентами і подачу розташованого у вихідному отворі механічного газу та рідкої фази назад в реактор, а також опипристрою відбувається тонке розпилення рідини з сано метод створення умов стійкої роботи реактоутворенням струменя тонко розпиленої рідини, ра, що включає а) контроль змін об'ємної ЩІЛЬНОякий формується у зоні формування струменя виСТІ псевдозрідженого шару, що відбуваються в хідного отвору форсунки реакторі і пов'язані зі зміною складу псевдозріджуБуло встановлено, що за відсутності зони фовального потоку, і б) збільшення охолоджувальної рмування розпиленого струменя рідина не прониздатності циркулюючого потоку шляхом змінення кає глибоко у псевдозріджении шар, а збирається його складу, не виходячи при цьому за рівень, при навколо форсунки, в результаті чого в зоні розтаякому зменшення об'ємної ЩІЛЬНОСТІ псевдозрішування форсунки шар стає непсевдозрідженим дженого шару або зниження характеризуючого и Тонкому розпиленню рідини і утворенню потоку параметра стає необоротним розпиленої рідини перешкоджає наявність твердих часток у розташованій на виході з форсунки (або В US 5436304 запропоновано спосіб газофапоруч з форсункою) зоні псевдозрідженого шару зової полімеризації альфа-олефінів в реакторі з Запропонована у винаході форсунка, в якій зона псевдозрідженим шаром з використанням зріджуформування розпиленого струменя рідини екравальної речовини, яка дозволяє контролювати нована від псевдозрідженого шару, забезпечує охолоджувальну здатність реактора, причому у необхідне тонке розпилення рідини і формування цьому способі показник (Z) фактичної об'ємної проникаючого у псевдозріджении шар струменя ЩІЛЬНОСТІ підтримують на рівні, однаковому або розпиленої рідини більшому за показник розрахункової об'ємної ЩІЛЬНОСТІ Зону формування у форсунці розпиленого струменя рідини можна розташувати у вихідному У заявці WO 94/28032, що включена в даний отворі форсунки або в окремому виступаючому чи опис як посилання, описаний спосіб безперервної сполученому з форсункою і певним чином розтагазофазової полімеризації у псевдозрідженому шованому стосовно неї елементі шарі з підвищеною продуктивністю, який включає охолодження потоку циркулюючого газу до темпеУ зоні формування розпиленого струменя ріратури, достатньої для утворення рідини і газу, дини є екранована ділянка, уздовж якої в процесі відділення рідини від газу і подачу відділеної від тонкого розпилення і формування струменя прогазу рідини безпосередньо у псевдозріджении ходить розпилювана рідина Зона формування шар Рідину можна інжектувати у псевдозріджении розпиленого струменя рідини створена стінкою шар через одне або декілька встановлених у ньоотвору, яка може бути виконана або безпосередму сопел Було встановлено, що використання в ньо у вихідному отворі форсунки, або у виступаютакому способі розпилювальної форсунки певної чій частині форсунки, або в окремій ВІДПОВІДНИМ конструкції забезпечує більш ефективну подачу чином розташованій і закріпленій на форсунці дерідини у псевдозріджении шар і, як наслідок цього, талі Для формування стінки такого отвору можна за рахунок більш рівномірного розподілу рідини в використовувати трубку або лист При формуванні зоні (зонах) розпилення створює можливість для зони формування розпиленого струменя в трубці більш ефективного контролю процесу охолодженотвір трубки може мати круглу, прямокутну, квадня псевдозрідженого шару Ще однією перевагою ратну, трикутну, шестикутну або еліптичну форму запропонованого в цій заявці вирішення є зниженПоперечний перетин трубки за и довжиною може ня вимог до чистоти газу, який проходить через бути і однаковим, і різним За довжиною отвір у форсунку, та обумовлене цим істотне зниження трубці може мати форму круглого циліндра, еліпексплуатаційних витрат тичного циліндра, усіченого конуса, усіченої піраміди, еліпсоїда, форму поверхні, обкресленої часУ даному винаході пропонується спосіб безпетиною гіперболи, а також форму дзвона або рервної полімеризації в реакторі з псевдозріджерозтруба У напрямку плину рідини розмір попеним шаром мономера олефіну, вибраного з а) речного перетину отвору трубки повинен поступоетилену, б) пропілену, в) сумішей етилену і пропіво збільшуватися При виконанні стінки отвору, що лену і г) одного або кількох альфа-олефінів, зміутворює зону формування розпиленого струменя шаних з а), б) або в), шляхом безперервної циркурідини з листа, стінка отвору може бути і плоскою, ляції через псевдозріджении шар реактора за і закругленою, а як лист може бути використаний присутності каталізатора при певних, забезпечуюплоский або зігнутий під кутом лист, лист, що має чих проходження реакції полімеризації, умовах форму параболи чи лотка, або лист гвинтової чи газоподібного потоку, що містить щонайменше 51743 10 спіральної форми ре ВІДОМІ механічні розпилювачі рідин, зокрема Для оптимального формування струменя та розпилювачі води (для гасіння вогню) і фарбопуйого адекватного екранування від псевдозрідженольти (для нанесення покриттів) Енергію, необхідго шару довжина зони формування розпиленого ну для тонкого розпилення рідини, можна одержаструменя повинна бути щонайменше 10мм, перети за рахунок падіння тиску рідини на виході з важно щонайменше 25мм форсунки або ж від ЗОВНІШНІХ електричних чи механічних джерел потужності До можливих для Розпилювальну форсунку можна розмістити використання механічних пристроїв для тонкого безпосередньо у псевдозрідженому шарі або в розпилювання рідини відносяться, наприклад, виотворі стінки реактора таким чином, щоб вихідний хрові форсунки або дефлектори, які створюють отвір форсунки сполучався із псевдозрідженим турбулентність у потоці рідини, що проходить чешаром (ПІДВІДНІ магістралі форсунки більш прийнрез них, і утворюють на виході струмінь тонко розятно розташувати поза реактором) пиленої рідини, пристрої, у яких розпилення рідини Розпилювальна форсунка може мати один або здійснюється за рахунок ударної дії на неї, лопадекілька вихідних отворів теві пристрої та ультразвукові пристрої Найбільш При встановленні форсунки безпосередньо у простий за конструкцією пристрій, що формує псевдозрідженому шарі вона повинна мати переструмінь розпиленої рідини, складається з маючої важно від 1 до 4 або, що більш прийнятно, від 2 до однакову за довжиною форму циліндричної трубки 4 вихідних отворів з вхідним отвором, в який подається під надлишФорсунка, встановлена в отворі стінки реактоковим тиском розпилювана рідина, і вихідним отра, повинна переважно мати від 1 до 20 вихідних вором, через який з трубки витікає струмінь рідиотворів Профіль струменя розпиленої рідини в ни У міру віддалення від вихідного отвору таких форсунках має більший кут розпилення і цимструмінь рідини поступово розбивається на окремі відрізняється від профілю струменя, створюванокраплі і перетворюється у струмінь розпиленої го форсунками, розташованими усередині псевдорідини Такий простий за конструкцією пристрій зрідженого шару, що може спричинити потребу можна використовувати як розпилювальну форсузбільшення КІЛЬКОСТІ вихідних отворів і зменшення нку для здійснення запропонованого у даному вирозміру їхнього поперечного перетину наході способу, вибравши при цьому ВІДПОВІДНИМ Вихідний отвір (ВИХІДНІ отвори) можна виконачином розміри трубки та підібравши для одержанти у вигляді круглих отворів, щілин, еліптичних ня оптимальної структури розпиленого струменя отворів або щілин чи у вигляді отворів або щілин потрібний тиск рідини на вході в трубку Однак будь-якої іншої відповідної форми Більш прийнятструмінь рідини, створюваний таким пристроєм, до ними в цьому відношенні є ВИХІДНІ отвори, виконаутворення в ньому крапель рідини повинен пройти ні у вигляді щілин еліптичної форми досить велику відстань, і тому сформований таким Виконані у вигляді щілин ВИХІДНІ отвори форпристроєм струмінь розпиленої рідини не завжди сунок звичайно мають ширину від 2,5 до 12мм і буде мати необхідну для здійснення запропоновадовжину від 8 до 50мм Площа поперечного переного у винаході способу структуру Тому для одетину у таких щілин складає від 26 до 580мм2 ржання необхідного для здійснення запропоноваКруглі ВИХІДНІ отвори мають діаметр від 5 до ного у винаході способу струменя розпиленої 25мм Площа поперечного перетину у таких кругрідини у винаході окрім звичайної трубки більш лих вихідних отворів перебуває в межах від 19,6 прийнятно використовувати додатковий пристрій, до 491мм2 зокрема, лопатки, розташовані в потоці рідини на Важливо, щоб розмір вихідних отворів розпишляху и прямування до вихідного отвору форсунлювальної форсунки був достатньо великим для ки, або ж пристрій, який розпиляє струмінь рідини, того, щоб крізь отвір могли проходити будь-які що вдаряється об нього дрібні частки, що містяться в потоку відділеної від газу рідини Більш прийнятно, щоб струмінь розпиленої рідини, що витікає із зони формування струменя У форсунках з великою КІЛЬКІСТЮ ВИХІДНИХ отвихідного отвору форсунки, потрапляв у псевдоворів ці отвори можна розташувати в різних плозріджений шар безпосередньо над верхньою мещинах, наприклад, декількома рядами за окружніжею створюваного у шарі перепаду температури, стю форсунки Більш прийнятно в кожному ряду дорівнюючого різниці між температурою зріджувамати від 1 до 8, переважно від 1 до 4 вихідних отльного газу, що надходить у шар, (температура ворів потоку газу на вході в реактор) і температурою Усі ВИХІДНІ отвори більш прийнятно розташуосновної маси шару Звичайно процес промисловати на однаковій за окружністю відстані один від вої газофазової полімеризації олефінів у псевдоодного зрідженому шарі проходить в сталому ізотермічПри розташуванні вихідних отворів рядами за ному режимі Однак хоча при роботі реактора у окружністю форсунки доцільно, щоб отвори сусідвсій масі псевдозрідженого шару і підтримується ніх рядів були зміщені один щодо одного необхідна для полімеризації постійна температуЯк механічний пристрій для тонкого розпиленра, у нижній ДІЛЯНЦІ шару практично завжди ствоня рідини можна використовувати будь-який мехарюється деякий перепад температур Цей перепад нічний пристрій, який вносить збурення в потік рітемператур обумовлений тим, що використовувадини, що проходить через нього, та забезпечує и ний для зрідження шару циркулюючий в системі тонке розпилення Найбільш прийнятними є такі газ звичайно охолоджується до температури, знамеханічні пристрої, які формують струмінь широкочно більш низької, ніж температура основної маси го профілю з краплями однакового розміру Як шару За таких умов та ділянка шару, що розташотакого роду пристрої можна використовувати доб 12 11 51743 вана безпосередньо над зоною подачі до нього подавати розпилювану рідину тільки, наприклад, потоку охолодженого перед цим зріджувального до тієї групи вихідних отворів, які розташовані у газу, охолоджується більш інтенсивно, ніж решта верхній частині форсунки Особливо важливо замаси шару Мінімальна температура в ДІЛЯНЦІ шабезпечити регулювання КІЛЬКОСТІ розпилюваної ру з перепадом температур дорівнює температурі форсункою рідини на самому початку процесу попотоку газу, що надходить у шар, а максимальна лімеризації у псевдозрідженому шарі Можливість температура по суті дорівнює ізотермічній темпезменшення або збільшення КІЛЬКОСТІ рідини, що ратурі шару (тобто температурі основної маси шаподається у псевдозріджений шар, дозволяє еферу) У промислових реакторах з несучою псевдоктивніше і більш оперативно контролювати роботу зріджений шар сіткою і висотою псевдозрідженого псевдозрідженого шару шару від 10 до 20м зазначений перепад темпераРозпилювальні форсунки, використовувані у тур створюється в шарі, висота якого над сіткою запропонованому в даному винаході способі, складає приблизно від 15 до 30см (від 6 до 12 більш прийнятно розташовувати у псевдозріджедюймів) ному шарі по суті вертикально, при цьому однак не виключається і можливість їх горизонтального розДаний винахід передбачає можливість викориташування з встановленням у наскрізних отворах стання однієї або кількох розпилювальних форсустінки реактора нок, або встановлених безпосередньо усередині псевдозрідженого шару, або встановлених в отвоВитрата рідини, що подається в шар, залежить рах стінки реактора з виступаючими усередину головним чином від потрібного ступеня охолореактора вихідними отворами дження шару, що у свою чергу залежить від його продуктивності Продуктивність промислових реаБільш прийнятне для здійснення запропонокторів для полімеризації олефінів у псевдозріджеваного у винаході способу полімеризації викорисному шарі залежить окрім іншого від активності товувати декілька розпилювальних форсунок, розвикористовуваного каталізатора та від кінетики ташованих з певним кроком по суті рівномірно у процесу каталізу При використанні каталізаторів, псевдозрідженому шарі або рівномірно розташощо мають дуже високу активність, та при великій ваних одна від одної за окружністю реактора у зоні продуктивності реактора витрата рідини, що подаподачі до нього розпилюваної у псевдозрідженому ється у псевдозріджений шар, також повинна бути шарі рідини КІЛЬКІСТЬ форсунок визначається невеликою Звичайно витрата рідини, що подається обхідною глибиною проникнення в шар розпилюу псевдозріджений шар, складає від 0,1 до 4,9 ваного кожною форсункою струменя рідини, ствобільш прийнятно від 0,3 до 4,9м3 за годину на м ренням умов для рівномірного розподілу рідини у матеріалу шару При використанні звичайних "напсевдозрідженому шарі Переважно КІЛЬКІСТЬ фордактивних" каталізаторів Ціглера (тобто каталізасунок складає від 1 до 8, більш прийнятно від 1 до торів на основі металу перехідної групи, галогеніду 4, і найбільш прийнятно використовувати 4 розтамагнію і металорганічного співкаталізатора) витрашовані в шарі форсунки або від 4 до 8 форсунок, та рідини, що подається у псевдозріджений шар, встановлених на СТІНЦІ реактора складає від 0,5 до 1,5куб м за годину на куб м маУ кожну форсунку можна при необхідності потеріалу шару До каталізаторів, що мають дуже давати перебуваючу під надлишковим тиском вівисоку активність, відносяться ВІДОМІ каталізатори докремлену від газу рідину загальною розташована основі певних комплексів перехідних металів, ною всередині реактора ПІДВІДНОЮ магістраллю наприклад, металоцени, активовані, наприклад, Для цього зокрема можна використовувати трубу, лужними алюмоксанами Використання таких кащо проходить знизу догори в центрі реактора талізаторів у процесах полімеризації супроводжуКожна розпилювальна форсунка може мати ється підвищеними швидкостями процесів теплодекілька вихідних отворів, об'єднаних у групи, розобміну, що відбуваються у псевдозрідженому шарі, ташовані за ЗОВНІШНІМ периметром форсунки і і тому при застосуванні таких каталізаторів запросполучені окремо із загальною магістраллю для понований у даному винаході спосіб може виявиподачі до них перебуваючої під надлишковим тистися особливо ефективним Запропонований у ком рідини Звичайно такі групи вихідних отворів даному винаході спосіб подачі рідини у псевдозрірозташовуються рядами за окружністю форсунки джений шар дозволяє уникнути утворення в реакБільш прийнятно усі ВИХІДНІ отвори форсунки об'торі точок перегріву, які звичайно виникають при єднати у дві групи завантаженні його свіжим, маючим високу активУ більш прийнятному варіанті винаходу форність каталізатором Каталізатор при потребі можсунка має дві групи вихідних отворів, розташована подавати у шар в суспендованому або розчиних із зміщенням один щодо одного При цьому неному вигляді разом з розпилюваною у шарі рідина, що витікає з отворів нижньої групи, не перідиною При розпилюванні рідини у псевдозріресікається з рідиною, що витікає з отворів верхджений шар каталізатор, що міститься в рідині, ньої групи потрапляє у зону місцевого охолодження шару, розташовану навколо форсунки, і не утворює у Більш прийнятно кожну групу вихідних отворів шарі точок перегріву, із-за яких звичайно потім форсунки з'єднати з магістраллю, якою до форсунвідбувається спікання шару ки під тиском подається розпилювана рідина окремими каналами, виконаними усередині форсунки Подачу розпилюваної рідини до кожної групи При полімеризації олефінів запропонованим у вихідних отворів можна регулювати за допомогою даному винаході способом дуже важливо забезпеВІДПОВІДНИХ клапанів Наявність таких клапанів чити добре розсіювання і добре проникнення рідидозволяє регулювати загальну витрату розпилюни у псевдозріджений шар Проникнення і розсіюваної форсункою рідини При цьому можна також вання рідини у псевдозрідженому шарі залежить 14 13 51743 2 від КІЛЬКОСТІ руху і напрямку струменя тонко розни/сек/м площі вихідного отвору форсунки, при пилюваної у псевдозрідженому шарі рідини (від цьому питома продуктивність форсунки визначапрофілю струменя), КІЛЬКОСТІ розпилювальних фоється об'ємною витратою рідини (у м /сек) на оди2 рсунок на одиницю площі поперечного перетину ницю площі поперечного перетину (у м ) вихідних шару та від просторового розташування форсунок отворів форсунки, крізь які витікає струмінь тонко розпиленої рідини Для надання струменю, що витікає з форсунки, необхідного профілю більш прийнятно стінки Перепад тиску у форсунці повинен бути доставихідного отвору форсунки у зоні формування тнім для того, щоб усередину форсунки із псевдоструменя виконати скошеними Зокрема, якщо зрідженого шару не могли потрапити частки, що стінки формуючої струмінь зони форсунки в гориперебувають в ньому Цей перепад тиску звичайно зонтальній площині псевдозрідженого шару викоскладає від 0,5 до ЮОбар, більш прийнятно від 0,5 нати розбіжними під кутом 60°, то струмінь, що до 70бар і найбільш прийнятно від 0,5 до ЗОбар витікає з вихідного отвору форсунки, буде переПерепад тиску у форсунці є також засобом, що кривати в горизонтальній площині шару кут, дорівдозволяє регулювати витрату рідини у форсунці нюючий приблизно 60° Масова витрата рідини, що протікає через меСтрумінь тонко розпиленої рідини більш приханічний пристрій, розташований у вихідному отйнятно інжектувати у шар по суті в горизонтальноворі (вихідних отворах) форсунки, визначається му напрямку При іншому напрямі струменя тонко перепадом тиску на цьому механічному пристрої розпиленої рідини, що витікає з вихідного отвору Наведене нижче "Рівняння 1" дозволяє з досить форсунки, кут між горизонтальною площиною і високою точністю визначити вплив зміни перепаду напрямком струменя більш прийнятно не повинен тиску в механічному пристрої на зміну витрати перевищувати 45°, найбільш прийнятно не повирідини, що протікає через нього нен бути більшим за 20° У зоні розпилення форсунки КІЛЬКІСТЬ рідини, що подається в шар, може складати від 16 до де ДРі означає перепад тиску в механічному 656м3/год /м 3 зони розпилення, а додаткова КІЛЬпристрої при витраті рідини ті, а ДРг означає пеКІСТЬ рідини, що подається у псевдозріджений репад тиску в механічному пристрої при більшій шар, може складати від 50 до 300te/rofl витраті гті2, тобто m2>mi Більш прийнятно, щоб при зазначеній вище Наведені в таблиці 1 дані щодо перепаду тисплощі поперечного перетину вихідного отвору фоку та витрати рідини відносяться до звичайного рсунки та при додатковій КІЛЬКОСТІ рідини, що помеханічного пристрою, у якому процес тонкого дається в шар, в межах від 50 до ЗОСІЇе/год питома розпилювання рідини розпочинається при витраті продуктивність форсунки складала від 1,5 до рідини, дорівнюючій 0,4м3/год , і перепаді тиску, 200м рідини/сек/м площі вихідного отвору фордорівнюючому 0,5бар сунки, більш прийнятно від 9,5 до 70м рідиТаблиця 1 Перепад тиску 0,5 10 ЗО 100 Витрата рідини (щільність рідини = 620кг/м3) м^/год кг/год 0,4 248 1,8 1116 3,12 1934 5,70 3532 Для збільшення витрати рідини, що протікає через механічний пристрій, перепад тиску в ньому необхідно збільшити ВІДПОВІДНО до рівняння 1 Практично завжди доцільно мати можливість змінювати (тобто збільшувати або зменшувати) кількість рідини, що протікає через механічний пристрій У механічному пристрої, про який йдеться в таблиці 1, для збільшення витрати (зміна коефіцієнта збільшення витрати від 1 до 14,24) необхідно змінити перепад тиску з 0,5 до ЮОбар Однак робота з великими перепадами тиску має певний недолік, пов'язаний з високими витратами при роботі при високих тисках, зокрема з вартістю насосного устаткування, необхідністю спорудження трубопроводів високого тиску та з запобіжними клапанами Очевидно, що з економічних міркувань кількість розпилювальних форсунок, кількість наявних у кожній форсунці механічних пристроїв, а також Відношення витрати при тиску ДРг до витрати, дорівнюючої 0,5бар (коефіцієнт збільшення витрати) 1,0 4,5 7,75 14,14 перепад тиску на цих пристроях повинні бути за можливості мінімальними, забезпечуючи при цьому одночасно одержання адекватного профілю струменя і можливість регулювання (за рахунок зміни тиску) витрати рідини, розпилюваної кожною форсункою Було встановлено, що нижню межу перепаду тиску (0,5бар) у звичайному механічному пристрої, при якій форсунка може працювати, можна збільшити, якщо в розпилювану рідину до її надходження в механічний пристрій форсунки додати незначну кількість газу (надалі така робота форсунки називається розпиленням газованої рідини) Для нормальних умов роботи при розпиленні газованої рідини придатний механічний пристрій, розрахований на середній перепад тиску, наприклад, біля ЗОбар, з можливим зниженням витрати при зменшенні перепаду тиску до величини, меншої за 0,5бар Такий режим роботи забезпечує 16 15 51743 можливість адекватного регулювання КІЛЬКОСТІ олефінами До більш прийнятних альфа-олефінів рідини, що подається у псевдозріджений шар, у відносяться бут-1-ен, пент-1-ен, гекс-1-ен, 4перший момент формування шару, коли в шар метилпент-1-ен, окт-1-ен і бутадієн До вищих необхідно подавати незначні КІЛЬКОСТІ рідини, при олефінів, які можуть співполімеризуватися з перяких працююча з негазованою рідиною форсунка винним мономером етилену чи пропілену, або до не розпиляє рідину, що протікає через неї часткових замінників співмономера Сз-Св-альфаолефінів відносяться дек-1-ен і етиліденнорборЯк гази, які можна додавати до рідини при ронен боті форсунки з газованою рідиною, можна назвати газоподібні мономери, що підлягають полімериПри співполімеризації запропонованим у визації, наприклад, етилен або пропілен, а також наході способом етилену або пропілену з вищими інертні гази, наприклад, азот або аргон альфа-олефінами основним компонентом співполімеру є етилен або пропілен, КІЛЬКІСТЬ ЯКОГО пеБільш прийнятне, щоб КІЛЬКІСТЬ газу, яким гареважно складає як мінімум 70мас %, більш призують рідину, складала від 0,5 до Юмас % від зайнятно як мінімум 80мас % від загальної маси гальної ваги суміші газу та рідини, що протікає мономерів/співмономерів через форсунку Звичайно тиск газу, яким газують рідину, переЗапропонованим у даному винаході способом вищує тиск рідини на 1-5бар можна одержувати найрізноманітнішу полімерну продукцію, наприклад, ЛІНІЙНИЙ поліетилен низької Більш прийнятно газ подавати в перебуваючу ЩІЛЬНОСТІ (ЛПЕНЩ) на основі співполімерів етилепід надлишковим тиском рідину крізь невеличкі ну з бутаном, 4-метилпент-1-еном або гексеном і отвори в трубопроводі, який йде до форсунки, з поліетилен високої ЩІЛЬНОСТІ (ПЕВЩ), зокрема утворенням у рідині пухирців газу Пухирці газу, які гомополіетилен або співполімери етилену з незнапроходять крізь вихідний отвір (ВИХІДНІ отвори) чною КІЛЬКІСТЮ співмономера вищого альфафорсунки під дією утворюваного в цьому отворі олефіну, наприклад, бутену, пент-1-ену, гекс-1-ену (цих отворах) перепаду тиску, розширюються і або 4-метилпент-1-ену збільшують ступінь розпилення рідини Форсунки, які використовуються в запропоноРідина, яка конденсується з потоку циркулююваному в даному винаході способі, можна сполучого газу, являє собою конденсований мономер, чити із системою аварійної продувки, наявність наприклад, бутен, гексен або октен, що використоякої дозволяє уникнути забивання форсунки через вується як співмономер для одержання ЛПЕНЩ, попадання до неї часток із псевдозрідженого шару, або інертну конденсовану рідину, наприклад, бущо призвело б до перебоїв у подачі в шар перебутан, пентан або гексан ваючої під надлишковим тиском рідини Для проВ описі під "конденсованим" газоподібним дування форсунок використовуються гази, які не складом розуміється такий склад, що містить чинять несприятливої дії на процес полімеризації конденсовану речовину, у якої точка роси перевиЯк такі гази більш прийнятно використовувати гащує мінімальну температуру в контурі циркуляції зоподібні мономери, що підлягають полімеризації, Важливо, щоб в умовах полімеризації процес наприклад, етилен або пропілен, а також інертні випаровування в шарі тонко розпилюваної рідини гази, наприклад, азот або аргон мав можливість забезпечити необхідне охолодження шару і не супроводжувався істотним збіУ газоподібному потоці циркулюючого газу, що льшенням КІЛЬКОСТІ рідини, що міститься в шарі відбирається з реактора, містяться газоподібні мономери, які не вступили у реакцію, і необов'язПроцес полімеризації олефінів запропоноваково інертні вуглеводні, інертні гази, такі як азот, ним у винаході способом протікає при тиску від 0,6 прискорювачі або уповільнювачі реакції, такі як до 6 МПа і при температурі від 30°С до 130°С Так, водень, а також винесені з шару частки каталізазокрема, при одержанні ЛПЕНЩ температура потора і/або полімеру лімеризації в залежності від активності використовуваного каталізатора складає від 75°С до 90°С, а У потоці циркулюючого газу, що подається в при одержанні ПЕВЩ - від 80°С до 105°С реактор, додатково міститься достатня КІЛЬКІСТЬ СВІЖИХ мономерів, які повинні поповнювати КІЛЬРеакція полімеризації може проводитися за КІСТЬ тих мономерів, з яких в реакторі утворилися присутності каталітичної системи типу Ціглераполімери Натта, що складається з твердого каталізатора, який по суті являє собою сполуку металу перехідЗапропонований у даному винаході спосіб відної групи, і співкаталізатора, який являє собою носиться до одержання поліолефінів у газовій фазі органічну сполуку металу (тобто металорганічну полімеризацією одного або декількох олефінів, сполуку, наприклад, алкілалюмінієву сполуку) ВІщонайменше одним з яких є етилен або пропілен ДОМІ протягом ряду років високоактивні каталітичні До альфа-олефінів, використовуваних у запропосистеми, які можуть використовуватися для одернованому у винаході способі, відносяться переважання великих кількостей полімеру протягом поріжно альфа-олефіни, що містять від 3 до 8 атомів вняно незначного відрізку часу, дозволяють відмовуглецю Однак при цьому за необхідності можна витися від проведення такої технологічної використовувати і незначні КІЛЬКОСТІ альфаоперації, як вилучення з полімеру залишків каталіолефінів з більшою КІЛЬКІСТЮ атомів вуглецю, зокзатора Подібні високоактивні каталітичні системи рема можна використовувати альфа-олефіни, що звичайно містять твердий каталізатор, до складу містять від 9 до 18 атомів вуглецю Запропоноваякого по суті входять атоми металу перехідної груний у винаході спосіб можна, таким чином, викорипи, магній і галоген Можливе також використання стовувати для одержання гомополімерів етилену високоактивного каталізатора, що складається по або пропілену чи співполімерів етилену або пропісуті з оксиду хрому, активованого тепловою обролену з одним або кількома Сз-Св-альфа 18 17 51743 бкою та пов'язаного з гранульованим носієм на Як такий сепаратор можна використовувати основі вогнетривкого оксиду Запропонований у циклонні сепаратори, великі ємності, у яких в ревинаході спосіб передбачає також можливість визультаті зниження швидкості потоку газу відбувакористання металоценових каталізаторів і каталіється відділення від газу конденсованої рідини заторів Ціглера на носи з дюксиду кремнію (барабанні сепаратори), газорідинні сепаратори типу тумановловлювачів і газопромивні колони, Каталізатор можна використовувати у вигляді наприклад, скрубери Вентурі Спеціалістам у даній порошку форполімеру, отриманого заздалегідь галузі техніки досить добре ВІДОМІ ВСІ сепаратори при попередній полімеризації за допомогою опитакого типу саного вище каталізатора Попередню полімеризацію можна здійснювати будь-яким відомим меНайбільш прийнятними для використання в тодом, наприклад, проведенням періодичної, запропонованому у даному винаході способі є ганапівбезперервної або безперервної полімеризації зорідинні сепаратори типу тумановловлювачів в рідкому вуглеводневому розріджувачі або в гаДо сепарації в такому сепараторі потік циркузовій фазі люючого газу більш прийнятно пропустити через циклонний сепаратор У циклонному сепараторі У запропонованому способі по суті увесь потік від потоку циркулюючого газу, що виходить з реакциркулюючого газу, що відбирається з реактора, тора, відокремлюється велика частина дрібних більш прийнятно охолоджують і увесь відділений часток каталізатора і полімеру, що містяться в від газу рідкий конденсат подають назад у псевдоньому, полегшуючи цим процес наступної сепаразріджений шар через форсунку (форсунки) у виції газу в тумановловлювачі і підвищуючи, за рахугляді струменя тонко розпиленої рідини нок зниження можливості його засмічення, ефекОхолодження потоку циркулюючого газу відтивність роботи всієї установки бувається в теплообміннику або теплообмінниках, у яких газ охолоджується до температури конденЩе однією перевагою застосування газорідинсації рідини, що міститься в ньому Як такі теплоного сепаратора типу тумановловлювача є можобмінники можна використовувати будь-які добре ливість зниження порівняно із сепараторами інших ВІДОМІ спеціалістам теплообмінники типів перепаду тиску в сепараторі і підвищення за рахунок цього ефективності всього технологічного У потоці циркулюючого газу, що відбирається з процесу верхньої частини реактора, може міститися деяка КІЛЬКІСТЬ каталізатора і/або (дуже дрібних) часток Як такий сепаратор для здійснення запропополімеру, які при необхідності можна вилучати з нованого в даному винаході способу можна викопотоку циркулюючого газу, пропускаючи його черистовувати вертикальний газовий сепаратор марез ВІДПОВІДНИЙ циклон Незначна КІЛЬКІСТЬ таких рки "Peerless" (наприклад, типу DPV P8X), що часток може залишитися в потоці циркулюючого випускається нині У цьому сепараторі процес відгазу, і після охолодження газу та відділення від ділення рідини від газу відбувається за рахунок нього рідини ці дрібні частки можна знову подати у коалесценції крапель рідини на наявних у сепарапсевдозріджений шар разом з відділеною від газу торі перегородках У нижній частині сепаратора є рідиною через розпилювальну форсунку (розпидосить великий за розмірами резервуар, в якому лювальні форсунки) збирається рідина Наявність такого резервуара дозволяє регулювати витрату рідини, що відбираАби уникнути засмічення форсунки (форсунок) ється із сепаратора Сепаратори подібного типу дуже важливо, щоб розташований усередині вихімають дуже високу ефективність і забезпечують дного отвору (отворів) механічний пристрій мав 100% -ну сепарацію конденсованої рідини, що місзазор, достатній для проходження через нього усіх титься в потоці газу дрібних часток, що містяться в потоці відділеної від газу рідини Крім того, і ВИХІДНИЙ(НІ) отвір(и) При необхідності у розташованому в нижній форсунки(ок) повинен(ні) бути достатньо величастині сепаратора резервуарі можна встановити ким^) для того, щоб через нього (них) разом із сітчастий фільтр або інший ВІДПОВІДНИЙ пристрій, струменем розпиленої рідини у псевдозріджений що дозволяє відфільтровувати відсепаровану рішар могли потрапляти дрібні частки каталізатора дину від усіх дрібних часток, що залишилися в ній чи полімеру, що містяться в рідині В іншому варіанті усі дрібні частки можна не вилучати з рідини, а залишити їх у ній у суспендованоУ циркулюючому потоці газу можуть також місму стані, для цього можна, наприклад, або перетитися інертні вуглеводні, які використовуються мішувати рідину, що збирається в резервуарі (за для подачі в реактор каталізатора і прискорювачів допомогою механічної мішалки), або пропускати або уповільнювачів реакції полімеризації крізь неї потік газу, або постійно перекачувати за СВІЖІ мономери, наприклад, етилен, які необЗОВНІШНІМ контуром, безперервно відбираючи ріхідно подавати в реактор замість тих, що вступили дину із сепаратора та повертаючи и до нього у реакцію полімеризації, можна додавати у будьБільш прийнятне частину рідини, що збирається в якому зручному для цього МІСЦІ в потік циркулююсепараторі, безперервно перекачувати через ньочого газу го за замкнутою схемою за допомогою ВІДПОВІДНОТочно так само у будь-якому зручному для ГО насоса Доцільно забезпечити безперервну роцього МІСЦІ в потік циркулюючого газу можна додаботу насоса, для чого необхідно, щоб у замкнутій вати і СВІЖІ конденсовані співмономери, наприсистемі циркуляції постійно перебувала певна КІклад, бутен, гексен, 4-метилпент-1-ен і октен, які ЛЬКІСТЬ рідини Частину циркулюючої рідини можна повинні заповнювати конденсовані співмономери, подавати безпосередньо у псевдозріджений шар що вступили в реакцію полімеризації через спеціальний клапан, який у відкритому поДля відділення рідини від потоку циркулюючоложенні з'єднує замкнутий контур циркуляції з труго газу можна використовувати сепаратор 20 19 51743 бопроводом, що йде до розпилювальної форсунки При наявності в реакторі несучої псевдозріджений (форсункам) Роботою клапана більш прийнятно шар сітки газ звичайно подається під сітку, яка управляти від датчика рівня, що дозволяє регулюсприяє більш рівномірному розподілу газу в зрідвати і підтримувати у певних межах рівень пережуваному шарі Використання реакторів з несучою буваючої у сепараторі рідини псевдозріджений шар сіткою є більш прийнятним Відділена в сепараторі від газу рідина подаПри проведенні полімеризації запропонованим ється у псевдозріджений шар через розпилювальу даному винаході способом швидкість газу у псену(і) форсунку(и), розташовану(і) над верхньою вдозрідженому шарі повинна бути більшою за межею перепаду температур, що утворюється в швидкість, при якій відбувається барботаж шару, реакторі, між тим місцем, у якому в реактор надабо дорівнюючою їй Мінімальна швидкість газу в ходить зріджувальний газ, і рештою шару Форсунреакторах з псевдозрідженим шаром звичайно ки можна розташувати в декількох точках у цій складає від 6 до 12см/сек , однак для полімеризазоні псевдозрідженого шару в різних за висотою ції олефінів запропонованим у винаході способом площинах Форсунки розташовують таким чином, швидкість газу повинна бути підвищена до 30щоб концентрація рідини в окремих місцях шару 100см/сек, або, що більш прийнятне, до 50не чинила негативної дії на зрідження шару або на 70см/сек якість одержуваного полімеру і одночасно забезПри необхідності через розпилювальні форсупечувала б у МІСЦІ встановлення форсунок швидке нки разом з відділеною від циркулюючого газу у диспергування та випаровування рідини у масі сепараторі рідиною у псевдозріджений шар можна шару з відбором тепла, що виділяється в ньому в подавати різні рідкі або розчинні в рідині добавки, процесі екзотермічної реакції полімеризації При наприклад, прискорювачі реакції, співкаталізатори цьому КІЛЬКІСТЬ рідини, що подається в шар, можна та ІНШІ добавки постійно підтримувати на максимально необхідноПри одержанні запропонованим у даному виму для охолодження та допустимому щодо зріднаході способом гомо- або співполімерів етилену ження шару рівні, забезпечивши тим самим певне свіжий етилен, який повинен поповнити витрату підвищення продуктивності реактора етилену, що вступив у реакцію полімеризації, доцільно подавати у потік циркулюючого газу, що При необхідності розпилювальні форсунки, пройшов через сепаратор, перед тим, як він знову через які у псевдозріджений шар подається рідипотрапить у псевдозріджений шар (наприклад, у на, можна розташувати у шарі на різній висоті зону реактора, розташовану нижче несучої псевТаке розташування форсунок дозволяє більш дозріджений шар сітки, якщо вона використовуєтьефективно контролювати процес включення до ся) складу полімеру співмономера Регульована подача рідини у псевдозріджений шар через розпиВідділену в сепараторі від газу рідину до и полювальні форсунки дозволяє додатково регулювадачі через форсунку(и) у псевдозріджений шар ти температурне поле шару й у тому випадку, коли можна додатково охолодити (використовуючи, в цій рідині міститься співмономер, забезпечує наприклад, для цього відповідне холодильне устаможливість для регулювання процесу включення ткування) Позитивний ефект, який досягається цього співмономера до складу одержуваного співпри такому попередньому охолодженні рідини пеполімеру ред її подачею через форсунку(и) у псевдозріджений шар, полягає в тому, що при цьому, незважаДля досягнення максимального ефекту від ючи на наявність у потоці рідини каталізатора або охолодження шару відділеною в сепараторі від форполімеру, процес полімеризації не розпочинагазу рідиною дуже важливо, щоб розпилювальні ється доти, доки рідина не потрапить у псевдозріфорсунки були розташовані вище зони створюваджений шар ного в шарі перепаду температур, тобто у тій частині шару, температура якої по суті досягає темДо подачі рідини процес газофазової полімеператури потоку циркулюючого газу, що виходить ризації у псевдозрідженому шарі запропонованим з реактора у даному винаході способом розпочинається із завантаження та формування в реакторі шару з Звичайно відстань від форсунок до несучої часток здрібненого полімеру і наступного пропуспсевдозріджений шар сітки складає за висотою кання через цей шар потоку газу реактора від 20 до 200см, більш прийнятне від 50 до 70см У даному винаході пропонується також спосіб На практиці спочатку до встановлення форсуінжекції рідини у псевдозріджений шар, який вклюнок під час полімеризації за допомогою встановчає наступні стадії лених у або на стінках реактора термопар визнаа) підвищення тиску рідини, чають профіль розподілу температури у б) подачу рідини, що має надлишковий тиск, псевдозрідженому шарі Після цього в реакторі на вхід у розпилювальну форсунку і встановлюють розпилювальні форсунки, які повив) подачу рідини у псевдозріджений шар через нні забезпечити подачу рідини у ту зону шару, в вихідний отвір розпилювальної форсунки, у якій за якій температура потоку циркулюючого газу, що допомогою розташованого у вихідному отворі меповертається в реактор, по суті досягла темпераханічного пристрою відбувається тонке розпилентури потоку газу, що виходить з реактора ня рідини з наступним утворенням струменя тонко розпиленої рідини, що формується в зоні формуТемпература у псевдозрідженому шарі повивання струменя вихідного отвору форсунки нна підтримуватися на рівні нижче температури спікання полюлефіну, який міститься в шарі У даному винаході пропонується також розпилювальна форсунка, призначена для інжекції рідиЦиркулюючий газ в системі із сепаратора пони у псевдозріджений шар, яка містить дається в шар звичайно через днище реактора 22 21 51743 а) отвір для входу до неї рідини, перебуваючої тки можуть бути повернені у псевдозріджений шар під надлишковим тиском, і Потік циркулюючого газу, що пройшов через циклон, проходить перший теплообмінник 22 і потраб) отвір для виходу рідини, пляє в компресор 23 Після стиснення у компресоі в якій є розташований у вихідному отворі мері 23 газ надходить у другий теплообмінник 24, в ханічний пристрій для тонкого розпилення рідини, якому відбувається його охолодження а в и вихідному отворі є зона формування струменя розпиленої рідини Теплообмінник або теплообмінники можуть Особливості конструктивного виконання вихідбути встановлені як до, так і після компресора 23 ного отвору форсунки, механічного пристрою і зоПісля стиснення і охолодження до температуни формування струменя описані вище ри утворення конденсату суміш газу і рідини, що утворилася, проходить через сепаратор 25, в якоКонструкції різних варіантів виконання запрому відбувається відділення рідини від газу понованої у даному винаході розпилювальної форсунки також показані на фіг 1 -3 і 5-9 Газ, що не містить рідини, із сепаратора магістраллю 26 надходить у нижню зону реактора 16 На фіг 1 показана розпилювальна форсунка 1 Газ проходить через несучу псевдозріджений шар з чотирма вихідними отворами 2, розташованими сітку 17, яка є в реакторі, і забезпечує утворення на однакових один від одного відстанях за окружна ній псевдозрідженого шару ністю головки 3 Вхідний отвір форсунки (не показано), через який до неї подається рідина, перебуВідділена в сепараторі 25 від газу рідина поваюча під надлишковим тиском, сполучається дається магістраллю 27 до реактора 16 і потрапцентральним каналом 4 з головкою 3 і виконаними ляє усередину реактора через запропоновану в в ній вихідними отворами 2 та зонами 5 формуданому винаході розпилювальну форсунку При вання струменя, пройшовши через які рідина понеобхідності в магістралі 27 можна встановити трапляє у псевдозріджений шар У кожному вихіднасос 28 ному отворі розташований механічний пристрій 6, Каталізатор або форполімер подається в сиспризначений для тонкого розпилювання рідини тему магістраллю 29 і потрапляє в реактор разом з потоком відділеної в сепараторі від газу рідини На фіг 2 показана розпилювальна форсунка 1 з двома групами вихідних отворів 2 і Частки отриманого в реакторі полімеру виво7, які зміщені один щодо одного і розташовані дяться з нього магістраллю ЗО в різних за висотою форсунки площинах Рідина Найбільш простий шлях створення установки, подається у форсунку з магістралі 8 під надлишкосхема якої показана на фіг 4, полягає в модернівим тиском, створюваним насосом 9 Рідина під зації існуючих реакторів для газофазової поліменадлишковим тиском подається до кожної групи ризації у псевдозрідженому шарі вихідних отворів окремими магістралями 10 і 11 На фіг 5, 6, 7, 8 і 9 показано декілька запропоПодача рідини в кожну групу вихідних отворів фонованих у даному винаході розпилювальних форрсунки контролюється клапанами 12 і 13 У кожносунок (або їхніх окремих елементів), що мають му вихідному отворі є механічний пристрій 6 і зона різні характеристики 5 формування струменя На фіг 5 показано вертикальний поперечний перетин форсунки 40 у площині осі маючого кругНа фіг 3 показана форсунка для розпилення лий поперечний перетин каналу 41, у який під газованої рідини Ця форсунка 1 має ВИХІДНІ отвонадлишковим тиском подається розпилювана ріри 2 Вхідний отвір (не показаний) для подачі у дина Зона 42 формування струменя розпиленої форсунку рідини, перебуваючої під надлишковим рідини розташована усередині циліндричного кортиском, сполучається з центральним каналом 4 пуса 43 Кінець 44 каналу, по якому рідина потраГаз, що подається в канал 14, проходить через пляє в зону формування струменя, виконаний у отвори 15 у центральний канал і змішується з провигляді дифузора і має, якщо дивитися на нього з тікаючою через нього і перебуваючою під надлишторця, еліптичну форму Завдяки надлишковому ковим тиском рідиною У кожному вихідному отворі тиску рідини, що надходить у форсунку, маючий форсунки є механічний пристрій 6 і зона 5 формувідповідну геометрію вихідний кінець 44 каналу є вання струменя по суті механічним пристроєм, утворюючим на На фіг 4 показана технологічна схема запровиході з каналу струмінь рідини Корпус 43, усерепонованого в даному винаході процесу полімеридині якого розташована зона формування струмезації ня рідини, служить екраном і створює умови для На фіг 4 показаний корпус 16 реактора для гаформування ВІДПОВІДНОГО профілю струменя рідизофазової полімеризації у псевдозрідженому шарі, ни, що рухається в горизонтальному напрямку, до що виконаний у вигляді вертикального циліндра з и попадання через вихідний отвір 45 у псевдозрірозташованою у нижній частині несучою псевдоджений шар (не показаний) зріджений шар сіткою 17 У корпусі 16 реактора формується псевдозріджений шар 18, над яким На фіг 6 показаний вертикальний поперечний розташована зона 19 зниження швидкості з більперетин розпилювальної форсунки 46 у площині шим, ніж у зоні розташування псевдозрідженого осі маючого круглий поперечний перетин каналу шару, поперечним перетином 47, в який під надлишковим тиском подається розпилювана рідина, із зоною 48 формування струГазоподібна реакційна суміш, що виходить з меня розпиленої рідини, яка відділена від псевдоверхньої частини реактора із псевдозрідженим зрідженого шару (не показаний) розташованим шаром, являє собою потік циркулюючого газу, який горизонтально плоским екраном 49 Кінець 50 камагістраллю 20 потрапляє у циклон 21, в якому від налу, по якому рідина потрапляє в зону формунього відокремлюється більша частина дрібних вання струменя, виконаний у вигляді дифузора і часток, що містяться в ньому Відділені дрібні час 23 51743 24 має, якщо дивитися на нього з торця, еліптичну осі маючого круглий поперечний перетин каналу форму Завдяки надлишковому тиску рідини, що 60, в який під надлишковим тиском подається рознадходить у форсунку, маючий відповідну геометпилювана рідина, із зоною 61 формування струрію вихідний кінець 50 каналу є по суті механічним меня розпиленої рідини, яка відділена від псевдопристроєм, що утворює на виході з каналу струзрідженого шару (не показаний) плоским мінь рідини Плоский екран 49, який відокремлює горизонтальним екраном 62 та маючим закруглену зону 48 формування струменя від псевдозрідженостінку 64 елементом, виконаним за одне ціле з го шару, створює умови для формування ВІДПОВІДкорпусом форсунки Вертикальний струмінь рідини НОГО профілю струменя рідини, що рухається в (не показаний) виходить з верхнього кінця 63 кагоризонтальному напрямку, до її попадання через налу 60 і розпиляється, вдаряючись об закруглену вихідний отвір 51 у псевдозріджений шар поверхню 64 Розпилений струмінь рідини потрапляє у відділену від псевдозрідженого шару екраНа фіг 7 показано вертикальний поперечний ном зону 61 формування ВІДПОВІДНОГО профілю перетин розпилювальної форсунки 52 у площині струменя розпиленої рідини, який остаточно форосі маючого круглий поперечний перетин каналу мується до попадання струменя рідини, що руха53, в який під надлишковим тиском подається розється по суті у горизонтальному напрямку, у псевпилювана рідина, із зоною 54 формування струдозріджений шар меня розпиленої рідини, яка відділена від псевдозрідженого шару (не показаний) виконаним за На фіг 9 показано вертикальний поперечний одне ціле з корпусом форсунки штуцером 55 з перетин розпилювальної форсунки 65 у площині маючим форму усіченого конуса внутрішнім отвоосі маючого круглий поперечний перетин каналу ром Форсунка має систему перегородок 56, які 66, в який під надлишковим тиском подається розформують турбулентний потік рідини Утворення пилювана рідина, із зоною 67 формування струструменя рідини відбувається в отворі 57, що має меня розпиленої рідини, яка відділена від псевдовідносно невеличкий діаметр, який з'єднує канал зрідженого шару (не показаний) розташованим 53 із зоною 54 формування струменя розпиленої горизонтально плоским екраном 68 і гвинтовим рідини При надлишковому тиску рідини на вході у виступом 70 корпуса форсунки Вертикальний форсунку отвір 57, що має невеличкий діаметр, і струмінь рідини (не показаний) виходить з верхсистема перегородок 56 є по суті механічним принього кінця 69 каналу 66 і розпиляється, вдаряюстроєм, який створює струмінь рідини Штуцер 55 чись частково об гвинтовий виступ 70 і частково об служить екраном, який відокремлює зону 54 форекран, формуючи струмінь рідини Остаточно фомування струменя від псевдозрідженого шару, і рмування ВІДПОВІДНОГО профілю струменя розпистворює умови для формування ВІДПОВІДНОГО проленої рідини відбувається у відокремленій від псефілю струменя рідини, що рухається в горизонтавдозрідженого шару екраном зоні 67 формування льному напрямку, до и попадання через вихідний струменя, після проходження через яку струмінь отвір 58 у псевдозріджений шар розпиленої рідини рухається по суті в горизонтальному напрямку навколо гвинтового виступу 70 і На фіг 8 показано вертикальний поперечний потрапляє у псевдозріджений шар перетин розпилювальної форсунки 59 у площині 25 27 51743 ФІг. 2 28 ЗО 51743 29 V Газ Газ Рідина Фіг. З 28 ФІг. 4 31 32 51743 45 Фіг. 5 51 so Фіг. 6 55 Г 5 8 ФІГ. 7 65 Фіг. 9 Фіг. 8 33 51743 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 34