[发明专利]包括新型容器出口的使固体颗粒流态化的系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年11月20日提交的No.60/860,166的优先权，并通 过引用将其公开内容结合在本文中。

技术领域

本发明一般性地涉及流化床系统，具体涉及循环流中的固体夹带减少 的气相流化床系统。

背景技术

固体的流态化涉及固体颗粒床层在上行穿过流化床的气体流中“悬 浮”。流化床容器可用于各种工艺，例如烯烃裂解和聚合工艺。制造聚合 物的一种最经济且常用的方法使用流化床反应器的气相聚合。

通常，在由单体制备聚合物的气相流化床工艺中，包含一种或更多种 单体的气态流在催化剂的存在下在反应性条件下连续通过流化床。该气态 流被从流化床中取出并循环回到反应器中。同时，从反应器中取出聚合物 产品，并添加新的单体取代已经聚合的单体。通过聚合的热量在反应器中 加热循环气体流。通过反应器外部的冷却系统在循环的另一部分移除该热 量。

已经了解，流化床聚合工艺制备的聚合物的量与可从流化床反应区取 出的热量多少直接相关，因为反应所释放的热量正比于聚合物的生成速 率。在反应工艺的稳态操作中，从流化床移除热量的速率必然等于生成热 量的速率，从而使床层温度保持恒定。通常来说，通过在反应器外部的换 热器中冷却气体循环流，已将热量从流化床中移除。

对流化床工艺的一个要求是气态循环流足以将反应区保持在流化状 态。在常规的流化床聚合工艺中，用来移除聚合热的循环流体的量大于用 于支撑流化床和用于使流化床中的固体充分混合所需的流体的量。速度过 大可使额外的气体流向或流过流化床，从而获得额外的冷却能力并使反应 器床层的混合强化。然而，为了防止从流化床取出的气体中过量夹带固 体，必须调节气态流的速度。

聚合烯烃和/或二烯烃时使用的常规气相流化床反应器包括流态化的密 相床层和密相表面(床层高度)上方的稀相(freeboard)。稀相主要包括 气体和少量颗粒(特别是精细颗粒)。密相床层通常但不总是保持在反应 器的柱状直段。稀相段位于密相床层上方。稀相段(或脱离段)通常直径 较大，也被称为扩张段，用于降低气速从而减少带出反应器进入反应系统 其它部分的精细颗粒的量。扩张段一般由锥形段和反应器的半球形顶盖构 成。反应器出口位于半球形顶盖的顶部。

在反应器操作期间，气体混合物通过位于流化床容器顶盖的出口从流 化床容器顶部排出。通过循环回路或循环管线将该气体混合物流回流化床 容器的进口。循环回路包括操作流化床工艺所必需的其它设备，例如循环 压缩机或泵以及循环冷却器。当气体混合物离开流化床容器顶部时，脱离 段中存在的精细颗粒(尤其是反应器出口附近的精细颗粒)可以被气体混 合物夹带并通过循环流经循环回路循环流动。循环流离开反应器出口、通 过循环回路中的设备并在流化床容器底部附近重新进入反应器。在重新进 入流化床容器之后，循环气体或气/液流通常流过气体分配器回到流化床。

循环回路中夹带的精细颗粒会在循环回路中的设备(例如循环压缩机 或循环冷却器)中堆积(lodge)，造成各种质量和操作问题。这些精细颗 粒促进了不期望的聚合物生长并且在循环管线、循环冷却器、压缩机、反 应器顶盖下部和分配板的表面上结垢，导致不期望的反应器停车以对系统 进行清洁。循环系统中粘附的颗粒可能会在与流化床不同的工艺条件下随 时间继续聚合，如此形成的聚合物与流化床形成的聚合物相比，具有明显 不同的性质(例如，分子量、密度和分子量分布)。一部分颗粒最终从循 环系统表面上释放，通过循环流体(循环流)输送回到流化床中。这些颗 粒对聚合物产品造成污染并对其性质产生不利影响，例如提高诸如塑料容 器和薄膜之类的最终产品中的凝胶水平。此外，精细颗粒可能会慢慢堵塞 循环冷却器或分配板，导致各种操作问题。循环设备或分配板的堵塞可能 会造成反应器周期性停车以去除积累的精细颗粒。如果反应器因清洁而停 车，则不仅减少了工作时间而且增加了清洁成本。