[发明专利]用于聚合烯烃的灵活性反应器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于烯烃单体聚合的流化床反应器装置，且涉及一种包含至少一个流化床反应器的多反应器装置。

背景技术

由于气相反应器能够在聚合物设计中具有相对较高的灵活性并可采用不同的催化剂体系，因此它们通常用于烯烃（如乙烯和丙烯）的聚合。一种常用的气相反应器变体是流化床反应器。在聚烯烃生产中，烯烃在聚合催化剂的存在下在向上运动的气流中聚合。从所述反应器的顶部除去流化气体，在冷却器（典型地为热交换器）中冷却，重新加压并送回至所述反应器的底部。所述反应器典型地含有流化床，所述流化床包括包含位于用于隔开反应器的底部和中间区的分布板上方的活性催化剂的不断生长的聚合物颗粒。调节流化气体的速度，从而维持准稳态，即，所述床维持在流化状态。在这样的准稳态中，气体和颗粒流是高度动态的。所需的气速主要取决于颗粒特性并且在一定规模的范围内是很好预测的。需要注意的是气体物流并没有从所述反应器释放出太多的聚合材料。这通常通过所谓的分离区完成。位于所述反应器的上部区中的这个部分的特征在于直径增加，降低了气速。由流化气体从所述床携带出来的颗粒大部分因此沉降回所述床。另外，传统流化床反应器的另一个重大问题是冷却能力和因巨大气泡的形成而引起的夹带的局限性。应当提及的是，气泡的存在本身是合适的，理由是混合会因此而强化。但是，气泡的尺寸应当远小于反应器的直径。在传统流化床反应器中增加床高（bed level）以增加时空收率会引起气泡尺寸的增大以及不希望的从所述床夹带物料的现象。在传统的反应器中没有用于破碎气泡的构件。

已经提出了各种经改造的气相反应器设计。例如，WO-A-01/87989已经提出了一种不含分布板的流化床反应器以及反应组分的不对称供应至反应腔室。

M.Olazar已经于Chem.Eng.Technol.，26(2003),8,第845-852页中报道了一种喷动床反应器。在该反应器中，流体喷射流被引入含有固体的筒形或锥形容器中。在合适的条件下，所述喷射流通过喷嘴向上穿透颗粒。再循环发生在相邻于所述喷嘴的外部相中。

含有两个反应器的双反应器装置也是已知的。WO97/04015公开了两个相连的垂直筒形反应器，第一反应器在快速流化条件下运行。具有截头锥形底部区和半球形上部区的第一反应器与第二反应器相连，所述第二反应器为沉降床反应器。所述快速流化条件下的运行在具有约为5或更大的长度/当量横截面直径之比的反应器中进行。

WO-A-01/79306披露了含有反应器的气相反应器装置，所述反应器包含与用于分离固体和气态物料的旋风分离器相连的分布栅。被分离的固体回收返回至所述反应器中。

WO-A-2009/080660报道了如WO-A-97/04015中所描述的气相反应器装置的用途，该装置包含两个互联的反应器和一个分离单元，第一反应器为所谓的上升管（riser），第二反应器为所谓的下降管（downcomer）。所述第一反应器在快速流化条件下运行。

但是，现有技术中所描述的流化床反应器和含有流化床反应器的双反应器装置仍然具有一些缺陷。

第一个问题与由循环气所携带的细粉的夹带而引起的分布板下侧的阻塞有关。该效应降低了可操作的稳定性和聚合物质量的稳定性。该问题可部分地通过较低的流化气体速度克服。然而，相对低的流化气体速度限制了生产速率并且可导致在聚烯烃的生产过程中形成片状物、块状物和团状物。上述目的之间的冲突通常通过增加分离区来解决。但是，由于在运行过程中流化床的最顶部的上方需要额外的顶部空间，因此分离区段又限制了固定尺寸的气相反应器的生产速率。在工业规模中，所述分离区的高度通常相当于所述反应器的总体积的大于40%并且由此需要构建没必要的巨大的反应器。

第二个问题与鼓泡有关。传统的流化床反应器典型地在鼓泡条件下运行。所述流化气体的一部分以气体和固体相互接触的乳相形式通过所述床。所述流化气体的剩余部分以气泡形式通过所述床。所述气泡中的气体速度高于所述乳相中的气体速度。另外，在乳相和气泡之间的质量和热量传递是有限的，对于具有高的体积与表面积之比的大气泡而言尤为如此。尽管存在气泡对粉体混合有积极贡献的事实，但是因为以气泡的形式流经所述床的气体并不以与乳相中的气体相同的方式对从床中移除热量起作用，而且因为气泡占据的体积对聚合反应毫无贡献，所以形成过大的气泡是不希望的。