在紧急条件下中止烯烃聚合反应的方法和设备技术

在紧急情况下中止烯烃聚合反应的方法，此反应是在过渡金属基催化剂存在下在气相反应器中进行。此方法利用反应器的循环气或进料气来驱动与循环器相连的扩张器，当导入中止反应气体以使反应中止时，扩张器保持循环器运转使流化床仍处于流化条件。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在一气相聚合反应系统中中止反应的方法。当然众所周知，目前大部分α-烯烃的均聚或共聚物的生产(如乙烯共聚物的聚合)都是在流化床反应器中进行。美国专利4，302，566(Karol等)公开了典型的流化床反应器，它目前用于乙烯共聚物的生产。此专利提出，关键的是流化床反应器的操作温度要低于聚合物粒子的烧结温度(参见Karol等人的美国专利4，302，566等12栏，第29-53行)。在一般的操作中，流化床的温度主要这样来控制，将再循环气通入一循环器(一压缩器)，然后通入一换热器，在其中冷却再循环气使在返回流化床之前除去反应热(参见第11栏，第35-53行)。如果流化床回流中的循环器，比如由于电力或机械方面的原因而失灵，则控制床温的冷却装置将不能运转。由于烯烃反应剂仍然与活性催化剂接触，因而反应的放热就造成床温急剧地爬升至烧结温度。但不幸的是，使聚合反应在紧急状况下得以继续会造成以后严重的操作问题。在气相流化床聚合反应系统中，当反应继续时流化气流的丧失一般将导致聚合物粉末的熔化和熔块的形成。当通用设备-电源、冷却水、仪器供气和蒸汽等完全断源时会造成最坏的后果。因此，当必要时，现有技术已储备各种中止流化床聚合反应的方法，而且在尽可能最短的时间内。这样的技术之一，如Stevens等人的美国专利4，326，048公开一种中止气相烯烃聚合反应的方法，它是靠注入碳的氧化物。可以在聚合反应器的下游(如再循环气线)注入碳的氧化物(参见该专利第4栏第29-33行)。另一技术是Charsley的美国专利4，306，044，它公开一种向气相烯烃聚合系统导入二氧化碳来至少减小聚合速度的方法。例如，当聚合反应不再受其它控制方式的控制时，可以用手操作来通入二氧化碳。另一种控制方法是尽可能快地排放反应器的气体，来试图控制失控的反应。这方面可参考Karol等人的美国专利4，302，566所描述的流化床系统，它特意提供用于停车的排气系统。现有技术的排风系统，设备庞大而且造成众多问题。据此，从经济和环境的角度考虑，这些补救措施并不完全令人满意。因此，在本
仍然需要一种中止反应的技术，此技术不必使用庞大的排气系统。在气相流化床聚合反应系统中，当反应继续时流化气流的丧失可能导致聚合物粉末的熔化和熔块的形成。而当通用设备-电源、冷却水、仪器供气和蒸汽等完全切断时就会造成更严重的情况。正如前面所述，通入诸如一氧化碳的毒物和排入扩孔或大气而使系统快速减压都能使流化床反应器“刹车”(“killed”)。然而需要一种新的系统它不需要反应器快速放气。本专利技术提供一种使聚合反应停止或“刹车”(“killing”)的方法，此方法是通过提供一辅助装置，它用于在断电后使循环气体的循环器继续循环足够的时间，而使催化剂中毒物在整个流化床中循环。本专利技术最好为循环气体的循环器使用气体驱动辅助装置，例如扩张器(expander)，它或利用来自反应器本身的气体，或利用来自反应进料系统的气相单体，一旦电源断电时来驱动扩张器。从广义上说，本专利技术提供一种在紧急条件下中止烯烃聚合反应的方法，此反应是在过渡金属基催化剂存在下在气相反应器中进行。单体进料流引入所述的反应器，包括单体、共聚单体、氢气和稀释剂的循环气则从所述反应器中排出，并导入和通过一循环器和至少一个换热器，然后经冷却的循环气再返回所述的反应器。本专利技术的中止烯烃聚合反应的方法的改进在于它还包括向所述反应器中通入足够量的能中止反应(“刹车”)气体，使反应器中的反应中止;从所述反应器出来的循环气的至少一部分或进料流的至少一部分被导入与循环器相连接的辅助驱动装置，以维持循环器在保证反应器处于流化条件下的运转，使所述的中止反应气体能通入反应器足够的时间，从而保证中止反应气体与反应器中几乎全部催化剂接触。本专利技术也提供一种中止在流化床聚合反应系统中的聚合反应的设备，此设备包括一聚合反应器，循环从反应器中出来的再循环气流的循环器装置和至少一个用于冷却再循环气流的冷却装置，此设备还包括将中止反应的气体送入反应器的中止反应气体的进入装置;与循环器相连接的气体驱动辅助装置，当停电时用来维持循环器的运转;和与气体驱动辅助装置相连的阀装置，用来选择性地将气体送入气体驱动辅助装置。附图说明图1是实施本专利技术方法的一个实施方案的流程示意图。图2是实施本专利技术方法的又一个实施方案的流程示意图。本专利技术可以与用气相流化床反应器生产烯烃(如乙烯或丙烯)均聚物或共聚物使用的典型方法一起联合实施。只不过作为举例，如美国专利4，482，687或4，302，566所述的流化床反应器或其它用于例如生产聚乙烯、聚丙烯或乙烯共聚物和三元共聚物的常规反应器，只要它们按图1和图2所示加以改造和变换，就都可以使用，床层通常由反应器中生产的相同的颗粒树脂所组成。因此，在聚合过程中，床层包括生成的聚合物粒子、生长的聚合物粒子和催化剂粒子，它们由可聚合的和经改性的气相组分流态化，这些气相组分在足以使粒子分离和流态化的流速下引入。流化气体由初始进料、补充进料和循环(再循环)气体组成，即单体和如需要改性剂和/或惰性载气和/或诱发的缩合催化剂。典型循环气体包括乙烯、氮、氢和丙烯、丁烯、己烯单体或二烯，它们单独存在或联合使用。可以使用的设备与常规流化床聚合系统所用的设备基本相同。因此本方法使用常规的流化床聚合反应器，并配有适合的循环进料和催化剂管线、常规的换热器和一压缩器或循环器。但此循环器要与一辅助驱动装置联合运转，此装置适于保持循环器在停电时继续运转，此辅助驱动装置从压缩气获得输入能量，此压缩气可以是来自反应器的再循环气体或者也可以是来自压缩的单体进料气体。此辅助装置最好是一个扩张器，它通过一马达与循环器在操作上相连接。扩张器在本
是常规的，可以从各种市售商品中得到。此设备也包括例如阀之类的关键部位控制装置，这些阀调节气体输送给循环器和反应器。图1例示了完成本专利技术方法的技术。参考图1，图中给出一用于α-烯烃聚合的常规流化床反应系统，它包括反应器10，而反应器10是由反应区12和速度减小区14组成。反应区12包括生长的聚合物粒子、生成的聚合物粒子和少量催化剂粒子，此床层由以补充进料和再循环气形式连续流过反应区的可聚合的和变换的气体组分而实现流态化。为维持床层的流态化，通过床层的质量气体流速一般保持在高于流态化所需的最低速度，较好是Gmf的约1.5-10倍和更好是Gmf的约3-6倍。Gmf以可接受的形式用作为实现流态化所需的最低气流速度(minimum flow)，见C.Y.Wen和Y.H.Yu，“流态化力学(Mechanics of Fluidization”，Chemical Engineering Progress Symposium Series，Vol.62，p100-111(1966)。非常希望床层总是含有粒子以防止局部地区形成“热点”和在整个反应区截留和散布催化剂粒子。在开车时，通常在气流启动之前反应器用一层颗粒状聚合物粒子铺满底部。这样的粒子在性质上可以与形成的聚合物相同或不同。当不同时，一旦所要的聚合物粒子生成，就将这些性质不同的粒子排出。最后，由所需的聚合物粒子组成的流化床代替了起始床层。流化床所用的适宜催化剂最好储存备用在本文档来自技高网...

【技术保护点】
在紧急条件下中止烯烃聚合反应的方法，此反应是在过渡金属基催化剂存在下在气相反应器中进行，其中，单体进料流引入所述的反应器，包括单体、共聚单体、氢气和稀释剂的循环气则从所述反应器中排出，并导入和通过一循环器和至少一个换热器，然后经冷却的循环气再返回所述的反应器，此方法的特征在于它还包括向所述反应器中通入足够量的能中止反应的气体使反应器中的反应中止；从所述反应器出来的循环气的至少一部分或进料流的至少一部分被导入与循环器相连接的辅助驱动装置，以维持循环器在保证反应器处于流化条件下的运转，使所述的中止反应气体能通入反应器足够的时间，从而保证中止反应气体与反应器中几乎全部催化剂接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RE克拉多克，JM詹金斯，MT泰伊，
申请(专利权)人：联合碳化化学品及塑料技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]