[发明专利]用于(共)聚合烯烃的流化床装置

说明书

本发明叙述了一种流化床装置和将气体送入带有流化栅板的流化床装置的方法。该装置和方法特别适用于α-烯烃的气相聚合。

已经知道，当固相和气相一起形成具有明显流体特征的均匀厚层时，粉状固体则在向上的气流中被流化了，碎粒状固体的流化操作一般很容易通过调节气流速度，使之适合粉状固体的大小和密度而实现。一般要求流化气体在被流化的固体床中分布均匀。通常借助于带有小孔的流化栅板并将其安装在流化床装置的下面部分来实现流化气体的分布。在流化栅板下引入的气流通过这些小孔得到均匀的分布。但是人们发现当流化床设备超过一定尺寸时，流化气体通过床分布的均匀性降低，致使床中出现密相和不良流化区，特别是在装置器壁附近处的均匀性降低。当流化气含有少量液体时，这种不均匀性则更为严重，因为液体分布不均匀造成粉状固体在流化床中粘结或结块。

具有这种特点的情况对流化床装置的正常操作十分不利，特别是将该装置用于α-烯烃的气相聚合时，在这类生产过程中，聚合反应是在固体催化剂或引发剂粒子的存在下进行的，该固体粒子被送入流化床装置并引导聚合物粒子随反应的进行而不断形成。这些粒子由含待聚合的α-烯烃流化气体保持其流化状态。由于聚合反应是放热的，在床中密度大且流化不良的区域可能会形成局部热点，特别是当流化气体穿过床层时分布不是足够均匀的情况下会形成局部热点，然后这些热点会引起聚合物粒子软化，产生结块。上述缺点一般存在于工业化生产的较大流化床装置中，这类装置采取如直径等于或大于约3米的旋转圆筒形状是可能的。在较低的聚合温度下操作也可能避免聚合物粒子的软化。但这会导致聚烯烃产量大幅度地下降。

人们已经建议了一些在小孔形状，尺寸，数量和分布上都有所改进的新型流化栅板。然而这类栅板大多数制造困难且造价高昂，并且在流化床装置中使用时，导致装置的压降增加很大。

现在已经发现了一种新型流化床装置和气体进入带有流化栅板的流化床装置的方法，它们能够避免上述缺点，或至少减缓其严重性。特别是本发明能够使流化气体穿过床层时得到均匀分布，而又不产生大的压降。进一步讲，当进入流化床装置的流化气体含少量以液滴形式存在的液体时或者可能含少量细粒固体时，本发明也能使该液体或固体在整个床层上均匀分布。本发明特别适于大型流化床装置，将其用于α-烯烃的气相聚合十分有利。

根据本发明的流化床装置在横截面S₁上有一个流化栅板，它将该装置分为一个能包括流化床的上部分和一个下部气体入口室，至少有一个流化气输送道开口通向这个气体入口室。这个装置的特征是在气体入口室装有一个风口管，它引导流化气体至流化栅板处。该风口管有一个扩颈管，面积为S₂的宽端对着流化栅板。面积为S₃的窄端对着装置的底部。面积S₂与S₁基本相同，S₂/S₃的面积比值为2至30。

图1，2和3是本发明流化床装置下部分的简图。这部分排列在具有水平表面的单板状流化栅板下。

图4，5和6是本发明流化床装置下部分的简图，这部分排列在流化栅板之下，该栅板形状为一截锥体，其顶部向下，中心设有一个与垂直排料管相通的开口。

本发明的流化床装置主要包括一种可以是任意合适形状的外壳，一般为一种直径为D的立式圆筒，圆筒通常是垂直的。该装置设有一个沿S₁横截面横跨流化床装置的流化栅板，它限定了装置中能包括流化床的上部分和被称为气体入口室的下部分，至少有一根流化气输送管插入气体入口室。因此，流化床下部分是由气体入口室构成，其形状最好是直径为D的圆筒，其轴为立式，其顶部由流化栅板限定，其底端可呈水平面、锥面或半球面。气体入口室底部与流化栅板间的距离H要满足H/D为1/4至2，较好是1/3至1。

本发明装置的气体入口室内有一个将气体送至流化栅板的风口管，它排列在该栅板之下。该风口管由扩颈管构成，窄端S₃面有一个气体入孔，流化气体可由此进入，该管扩大到一个宽端S₂面，它有一个气体出孔，供气体排出。