Способ подачи катализатора в полимеризационный реактор

Способ подачи катализатора в полимеризационный реактор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу полимеризации олефинов и, более конкретно, к способу подачи порошка-катализатора в реактор полимеризации олефинов. В частности, изобретение относится к способу дозирования и введения порошка каталитического компонента, предпочтительно, хромсодержащего катализатора, в полимеризационный реактор с помощью дозатора типа поворотного клапана специальной конструкции.

Хромсодержащие катализаторы полимеризации, также называемые катализаторами Филипса, успешно используются в течение десятков лет в получении (со)полимеров этилена. Катализаторы Филипса обычно получают взаимодействием соединения хрома с неорганическим носителем и последующим прокаливанием указанного носителя при температуре от 350 до 950°С. Оксид алюминия, фосфат алюминия или диоксид кремния могут быть использованы в качестве неорганического носителя, который может быть пропитан хромсодержащим раствором, таким как нитрат хрома(III) или ацетат хрома(III) в воде или метаноле. После этого растворитель выпаривают и пропитанный носитель активируют в окислительных условиях, например, в кислородсодержащей атмосфере при 400-1000°С, с образованием частиц хрома(VI): указанная стадия прокаливания превращает хром, имеющий валентность ниже 6, в шестивалентный хром Cr(VI). Поэтому катализаторы Филипса содержат высокое количество хрома в шестивалентном состоянии: к сожалению, хром(VI) оказался высокотоксичным, и некоторые хром-(VI)содержащие отходы считаются канцерогенами. Кроме того, перед утилизацией хром(VI)содержащих отходов необходимо превращать хром(VI)содержащие частицы в нетоксичные частицы хрома с более низкой валентностью (обычно трехвалентные или двухвалентные частицы).

По вышеуказанным причинам с порошками хромсодержащего катализатора обращаются с большой осторожностью, особенно на промышленных стадиях, относительно дозирования и подачи порошка-катализатора в полимеризационный реактор с целью обеспечения высокого уровня безопасности для всех операторов, включенных в обычную работу установки полимеризации и ее техническое обслуживание.

В технике известно использование дозаторов типа поворотных клапанов (далее «поворотных клапанов») для дозирования и подачи подходящего количества порошка-катализатора в полимеризационный реактор. В патентах и литературе описаны многие различные типы поворотных клапанов и дозирующих устройств.

US 4764056 рассматривает дозирующее устройство периодического действия для введения свободно сыпучего порошкообразного вещества регулируемым образом в пространство под давлением, такое как полимеризационный реактор. Указанное дозирующее устройство содержит вал, который может вращаться попеременно с изменением направления на 180°, имеющий две полости, которые располагаются на противоположных сторонах и получают порошок-катализатор на стороне, обращенной к резервуару катализатора, и после вращения высвобождают его на стороне, обращенной к концевому устройству, расположенному на одном уровне со стенкой полимеризационного реактора. Концевое устройство, которое получает дозируемый катализатор, представляет собой цилиндрическую полость с формой форсунки к реакционному пространству, герметизированную с помощью уплотнительных колец и прокладки. Концевое устройство содержит шпиндель, который расположен концентрически по отношению к цилиндрической полости и способен совершать шароподобные движения. Количество порошка-катализатора, соответствующее объему снижения и частоте вращения вала, дозируется в реактор с помощью попеременного движения указанного шпинделя и с помощью сжатого инертного газа.

ЕР 157584 описывает устройство и способ введения каталитически активного порошка в реактор с псевдоожиженным слоем. Указанное устройство содержит накопительную камеру, предназначенную для подачи порошка-катализатора в дозирующее устройство, причем дозирующее устройство способно соединяться последовательно с указанной накопительной камерой и с промежуточной камерой, расположенной выше по потоку от реактора с псевдоожиженным слоем. Промежуточная камера помещается ниже дозирующего устройства с получением непосредственно порошка, подаваемого последним. Дозирующее устройство является, предпочтительно, газонепроницаемым под давлением, существующим выше и ниже по потоку, и обеспечивает периодическую подачу дозированного объема порошка-катализатора в промежуточную камеру. Дозирующее устройство является поворотного типа и содержит, по меньшей мере, одну полость, которая может соединяться поочередно с накопительной камерой и промежуточной камерой, причем указанная полость имеет форму усеченного конуса с диаметром его основания, составляющим 0,5-10 его высоты.

ЕР 628343 относится к способу введения твердого вещества в реактор с помощью камеры питания, соединенной с реактором впускной трубой. Твердое вещество вводится в камеру питания, в которой большая его часть осаждается в состоянии покоя, и затем газ вводится тангенциально к стенке указанной камеры питания, так что суспендированное твердое вещество, образующее суспензию твердого вещества, уносится газом во впускную трубу. Поворотный клапан, используемый для введения твердого вещества в камеру питания, содержит полость, которая может соединяться поочередно с самой нижней частью накопителя твердого вещества и с верхней частью камеры питания. Указанным поворотным клапаном может быть также поворотный клапан, описанный в ЕР 157584.

Поворотные клапаны, рассмотренные в вышеуказанных документах-прототипах, содержат систему уплотнения, имеющую функцию поддержания в ходе операции дозирования порошка-катализатора в среде при желаемом давлении, а также предотвращения диффундирования порошка-катализатора наружу из поворотного клапана.

Когда способ полимеризации олефинов осуществляется в присутствии Cr-содержащей каталитической системы, высокие значения давления в интервале 30-55 бар должны поддерживаться во всем оборудовании с целью обеспечения дозирования порошка-катализатора. Таким образом, уплотняющее устройство дозирующего клапана должно гарантировать указанные значения давления внутри клапана. Однако уплотнительные кольца клапана подвергаются износу и расходованию, вызванному периодическим вращением ротора (вращающегося вала), и его трению о статор (неподвижный корпус), так что эффективность уплотнения снижается со временем, и небольшие количества гранулированного порошка могут проходить через уплотнительные кольца, таким образом диффундируя из клапана в свободную атмосферу. Указанное явление является очень опасным в случае порошка хромсодержащего катализатора, так как частицы Cr(VI) могут оказывать вредное воздействие на операторов, работающих на установке полимеризации.

Было бы весьма желательно при подаче хромсодержащего катализатора в полимеризационный реактор использовать поворотный клапан, обеспеченный устройством, способным захватывать порошок-катализатор, со временем проходящий через уплотнительные кольца, таким образом, удаляя порошок-катализатор от вредного контакта с операторами.

Поэтому первой задачей настоящего изобретения является способ введения порошка-катализатора в полимеризационный реактор, содержащий:

a) дозирование порошка-катализатора с помощью поворотного клапана, содержащего статор, ротор и уплотняющее устройство, расположенное между статором и ротором;

b) перенос дозированного количества порошка-катализатора из указанного поворотного клапана в полимеризационный реактор;

причем способ дополнительно содержит следующие стадии:

c) подачу промывочного соединения в один или более каналов, расположенных в роторе поворотного клапана;

d) смывание порошка-катализатора с указанного уплотнительного средства.

Способ настоящего изобретения может успешно использоваться для введения порошка-катализатора в полимеризационный реактор, работающий как в газообразной, так и в жидкой фазе. С помощью поворотного клапана, описанного здесь, потенциально опасный порошок-катализатор, такой как хромсодержащий катализатор полимеризации, может точно и надежно дозироваться в полимеризационный реактор без какого-либо риска для здоровья операторов установки.

Однако способ настоящего изобретения может успешно использоваться для дозирования большого ряда высокоактивных катализаторов полимеризации, причем изобретение не ограничивается использованием катализаторов Филипса. Все известные катализаторы полимеризации, подходящие для способа полимеризации олефинов, могут быть приняты в расчет только с удовлетворением требования подачи катализатора в форме порошка. Указанные катализаторы, предпочтительно, используются в форме катализатора на носителе, например, на материалах носителя, таких как неорганические оксиды (например, оксид магния или диоксид кремния), хлорид магния, этилат магния.

Порошок-катализатор может представлять собой катализатор, содержащий переходный металл, принадлежащий к группе IV, V или VI Периодической системы элементов, такой как титан, ванадий, цирконий или гафний. Он может представлять собой, в частности, катализатор типа Циглера-Натта, содержащий вышеуказанные переходные металлы в галогенированной форме. Предпочтительно, твердый компонент Циглера-Натта содержит соединение тетрахлорида титана с хлоридом магния в качестве носителя. Твердый катализатор может быть также гибридным катализатором, содержащим, по меньшей мере, два различных катализатора полимеризации, причем первый компонент представляет собой катализатор полимеризации на основе моноциклопентадиенильного комплекса металла групп 4-6 Периодической системы элементов, второй компонент представляет собой катализатор полимеризации на основе железного компонента, имеющего тридентатный лиганд.

Порошок-катализатор представляет собой, предпочтительно, катализатор Филипса на основе оксида хрома, нанесенный на носитель из тугоплавкого оксида, такого как диоксид кремния, и активированный термообработкой. Указанные катализаторы состоят из триоксида хрома(VI), химически фиксированного на силикагеле. Указанные катализаторы получают в окислительных условиях при нагревании силикагелей, которые легированы солями хрома(III) (предшественник, или прекатализатор). В процессе указанной термообработки хром(III) окисляется до xpoмa(VI), хром(VI) фиксируется, а гидроксильная группа силикагеля выводится как вода.

Специальная конструкция поворотного клапана согласно настоящему изобретению позволяет достигнуть непрерывного удаления порошка-катализатора, со временем проходящего через уплотняющее устройство клапана. В частности, промывочное инертное соединение, поступающее внутрь поворотного клапана, захватывает порошок и транспортирует его в коллекторную систему, помещенную снаружи поворотного клапана. Из указанной коллекторной системы порошок может быть легко перегружен на последующую стадию обработки, где хромсодержащий катализатор становится безопасным при восстановлении частиц хрома(VI) до нетоксичных частиц хрома с более низкой валентностью (обычно трехвалентные или двухвалентные частицы).

Согласно настоящему изобретению промывочным инертным соединением, текущим внутри поворотного клапана, может быть любое соединение, которое является инертным к порошку-катализатору. Оно может подаваться в поворотный клапан в газообразном или жидком состоянии. Во всяком случае промывочное соединение, предпочтительно, выбрано из группы таких инертных соединений, которые обычно используются в реакторе полимеризации олефинов, т.е. азота и С₂-С₈-алканов. Промывочное соединение, предпочтительно, выбрано из азота, пропана, изопентана, гексана, циклогексана.

Подача промывочного соединения, вытаскивающего порошок-катализатор, позволяет эффективно использовать поворотный клапан в течение длительного времени без необходимости периодической разборки самого клапана: это представляет собой значительное преимущество по сравнению с вариантами-прототипами дозирующего поворотного клапана, где утечка хромсодержащего катализатора за пределы уплотнительного средства периодически требует полной разборки поворотного клапана для того, чтобы аккуратно очистить его внутренние части. В соответствии с вариантом изобретения внутренние части поворотного клапана могут поддерживаться чистыми в течение длительного времени без периодической разборки клапана.

В способе согласно настоящему изобретению описанные выше стадии b) и d) работают одновременно. Кроме того, указанные выше стадия с) и стадия d), предпочтительно, работают непрерывным образом.

Конструкция поворотного клапана содержит ротор, статор и уплотнительное средство, расположенное между указанным статором и указанным ротором. Ротор клапана содержит:

- одно или более углублений для собирания и дозирования порошка-катализатора;

- один или более внутренних каналов, расположенных вдоль его осевого направления, причем указанные внутренние каналы находятся в сообщении с камерами, расположенными в соседстве с уплотнительным средством клапана.

В зависимости от типа катализатора количество дозированного порошка-катализатора, выходящее из поворотного клапана, может необязательно транспортироваться на стадию активации катализатора перед последующей подачей в полимеризационный реактор.

На стадии b) дозированное количество порошка-катализатора непрерывно переносится в полимеризационный реактор с помощью газообразного или жидкого носителя. Указанным носителем является, предпочтительно, азот или газообразный пропан, когда переносится порошок-катализатор Филипса, тогда как им является, предпочтительно, пропан, когда порошок-катализатор Циглера-Натта переносится в полимеризационный реактор.

Настоящее изобретение далее будет описано подробно со ссылкой на включенные чертежи, которые являются иллюстративными и не ограничивают объем изобретения.

На фиг.1 представлен основной вид поворотного клапана настоящего изобретения, выполненный с сечением, параллельным оси ротора.

На фиг.2 представлен основной вид поворотного клапана настоящего изобретения, выполненный с сечением, перпендикулярным оси ротора.

На фиг.3 представлен первый вариант способа настоящего изобретения, где хромсодержащий катализатор дозируется и вводится в газофазный полимеризационный реактор с помощью поворотного клапана, показанного на фиг.1-2.

На фиг.4 представлен второй вариант способа настоящего изобретения, где порошок-катализатор Циглера-Натта дозируется и вводится в газофазный полимеризационный реактор с помощью поворотного клапана, показанного на фиг.1-2.

На фиг.1 показано дозирование хромсодержащего катализатора с помощью поворотного клапана согласно настоящему изобретению, который способен смывать порошок-катализатор, со временем проходящий через уплотнительное средство.

Поворотный клапан содержит в качестве составляющих элементов ротор 1, имеющий по существу цилиндрическую форму, который может вращаться вокруг своей оси, статор 2, окружающий указанный ротор 1, уплотнительное средство 3, содержащее ряд уплотнительных колец 4, расположенных сэндвичеобразно между указанным ротором 1 и указанным статором 2.

Верхняя часть статора 2 содержит первый канал 5, способный получать твердый катализатор, идущий из емкости для хранения катализатора, такой как цилиндрическая емкость катализатора или бункер катализатора. Аналогично нижняя часть статора 2 содержит второй канал 6, способный подавать дозированное количество порошка-катализатора в оборудование ниже по потоку, например, в сосуд активации катализатора или полимеризационный реактор.

В варианте, представленном на фигуре 1, ротор 1 имеет два углубления 7а и 7b, симметрично расположенные по отношению к оси ротора. Ротор 1 подвергается вращению с установленной частотой под углом 180°, так что углубления 7а и 7b совместно располагаются в соответствии с каналом 5 или каналом 6: в результате, когда углубление 7а заполнено порошком-катализатором, идущим из канала 5, другое углубление 7b является незаполненным благодаря падению порошка под действием силы тяжести в канал 6.

Количество порошка-катализатора, которое дозируется и переносится в единицу времени, зависит от размера углублений 7а и 7b и прежде всего от частоты вращения ротора 1.

Уплотнительное средство 3 содержит двойной ряд уплотнительных колец 4 для изолирования внешней среды от рабочих условий, существующих внутри клапана. На фигуре 12 уплотнительные кольца 4а, 4b, 4с расположены на левой стороне, тогда как уплотнительные кольца 4d, 4e, 4f расположены на правой стороне по отношению к углублениям 7а и 7b.

Каждое уплотнительное кольцо 4а, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f представляет собой низкофрикционное смазочное кольцо, наполненное ПТФЭ (политетрафторэтиленом).

Поворотный клапан также содержит подшипник 8а и 8b, разделяющий ротор 1 и статор 2 на одной стороне клапана, и уплотняющий подшипник 9а и 9b, разделяющий ротор 1 и статор 2, на другой стороне клапана.

Ротор 1, кроме того, обеспечен двумя внутренними каналами 10а и 10b, которые ориентированы по направлению оси ротора и проходят по всей длине ротора 1, как показано на фиг.1.

Благодаря высоким значениям давления примерно 25-45 бар, существующего в каналах 5, 6 и углублениях 7а, 7b при дозировании порошка-катализатора полимеризации, а также благодаря высокой степени износа, воздействующего на уплотнительные кольца 4 (частота вращения ротора 1 и затем трение о статор 2), небольшие количества хромсодержащего катализатора могут проходить через уплотнительные кольца 4 и достигать кольцевых камер 11 и 12, указанных на фиг.1.

В соответствии со способом данного изобретения промывочное инертное соединение подается по внутренним каналам 10а и 10b ротора 1, причем указанные внутренние каналы 10а и 10b находятся в сообщении с камерами 11 и 12, размещенными вблизи уплотнительных колец 4. В результате порошок-катализатор, присутствующий со временем в кольцевых камерах 11 и 12, захватывается потоком промывочного соединения и вымывается из кольцевых камер 11 и 12.

Точка впуска указанного промывочного соединения может быть размещена в соответствии с подшипником 8а или, альтернативно, подшипником 8b: подшипник 8а и 8b не содержит уплотнение, обеспечивая таким образом непрерывную подачу промывочного соединения и его проникновение в кольцевую камеру 11. Порошок-катализатор, захваченный промывочным соединением, удаляется из кольцевой камеры 11 и уносится по внутренним каналам 10а и 10b. Выпуск внутренних каналов 10а и 10b сходится в кольцевой камере 12, где инертное промывочное соединение захватывает дополнительное количество порошка-катализатора, если он присутствует здесь.

Подшипники 9а и 9b оба обеспечены уплотнительным средством, так что промывочное соединение с унесенным порошком вынуждено поступить в каналы 13аб 13b внутри ротора 1 и затем проходит по выпускному каналу 14. Захваченный порошок-катализатор выходит из поворотного клапана по выпускному каналу 14 и может быть перенесен в сборник перед стадией обработки, которая делает его безопасным.

На фиг.2 показано поперечное сечение по линии АА′ поворотного клапана с фигуры 1, которая является перпендикулярной оси ротора. Ротор 1 вращается внутри корпуса статора 2 и с помощью углублений 7а и 7b работает с дозированием и перенесением порошка-катализатора. Канал 5 получает порошок-катализатор из емкости для хранения катализатора, тогда как канал 6 подает дозированное количество порошка-катализатора в оборудование ниже по потоку.

Как выделено фиг.2, внутренние каналы 10а, 10b, предпочтительно, расположены в роторе 1 в симметричном положении по отношению к углублениям 7а и 7b.

На фиг.3 показан вариант, в котором порошок хромсодержащего катализатора дозируется и вводится в газофазный полимеризационный реактор с помощью поворотного клапана, представленного на фиг.1-2.

В соответствии с фиг.3 твердый каталитический компонент, состоящий из триоксида хрома(VI), химически фиксированного на силикагеле, сначала дозируется с помощью поворотного клапана согласно настоящему изобретению, а затем транспортируется и вводится в реактор с псевдоожиженным слоем для полимеризации этилена.

Твердый каталитический компонент хранится в форме порошка внутри бункера катализатора 21 в инертной атмосфере: средний диаметр частиц порошка может находиться в интервале от 5 до 250 мкм. Катализатор может храниться в инертной атмосфере в форме сухого порошка, по существу не содержащего жидкости.

Давление в бункере 21, предпочтительно, регулируется при высоких значениях в интервале от 30 до 4 5 бар, более высоком, чем давление, существующее в полимеризационном реакторе, в интервале примерно 15-30 бар, с тем, чтобы способствовать переносу порошка-катализатора в реактор благодаря перепаду давления без использования какого-либо насоса или компрессора на линии подачи порошка-катализатора.

В соответствии с вариантом, показанным на фигуре 3, порошок хромсодержащего катализатора непрерывно подается в полимеризационный реактор 30 без какого-либо риска, что операторы установки вступят в контакт с опасным порошком-катализатором.

Поворотный клапан 22 помещается ниже бункера катализатора 21 с непосредственным получением порошка, подаваемого последним, и работает, периодически дозируя объем порошка-катализатора. Два углубления, присутствующие в роторе клапана 22, представленного на фиг.1-2, способны сообщаться последовательно с нижней частью бункера катализатора 21 и с впуском линии переноса 23.

Как показано на фиг.1, поворотный клапан 22 содержит двойной ряд уплотнительных колец, способных поддерживать высокое значение давления, как требуется операцией подачи, в каналах 5, 6 и в вырезах 7а, 7b. Инертное промывочное соединение непрерывно подается по линии 24 во внутренние каналы ротора и захватывает порошок хромсодержащего катализатора, со временем проходящего через уплотнительные кольца. Промывочное соединение, обогащенное порошком-катализатором, затем выводится из поворотного клапана 22, затем транспортируется по линии 25 в сборник порошка 26. Порошок-катализатор последовательно пропускается по линии 27 из сборника 26 на стадию специальной обработки, имеющей целью получить безопасные частицы хрома(VI).

Линия переноса 23 соединяет поворотный клапан 22 с линией 28 для подачи порошка-катализатора в полимеризационный реактор. Поток газообразного или жидкого носителя непрерывно поступает в линию подачи 28 с помощью регулирующего клапана 29: соответственно, порошок-катализатор непрерывно транспортируется в реактор с псевдоожиженным слоем 30 указанным потоком газообразного или жидкого носителя. Регулирующий клапан 29 имеет функцию регулирования скорости потока носителя катализатора в линии подачи 28. Носитель катализатора удобно выбирается среди инертных соединений, обычно используемых в способе полимеризации олефинов, таких как азот и С₂-С₈-алканы. При использовании хромсодержащего катализатора в качестве катализатора полимеризации носитель катализатора линии 28, предпочтительно, выбирается из азота или газообразного пропана.

Реактор с псевдоожиженным слоем 30 для полимеризации этилена содержит псевдоожиженный слой 31 растущих полимерных частиц, сетку псевдоожижения 32 и зону снижения скорости 33. Зона снижения скорости 33 обычно является увеличенного диаметра по сравнению с диаметром псевдоожиженного слоя 31 реактора. Как указано, порошок-катализатор поступает в реактор 30 по линии 28, тогда как алюминийалкильное соединение в качестве активатора катализатора поступает в реактор 30 по линии 34. В случае полимеризации олефинов с помощью катализатора Филипса активатором из линии 34 является, предпочтительно, тригексилалюминий.

Газообразный поток, выходящий из верхней части зоны снижения скорости 33, переносится по линии рециклирования 35 в сепаратор газ/твердое вещество 36, такой как циклон, для удаления из рециклируемого газообразного потока самых мелких частиц. Газообразный поток, выходящий из верхней части сепаратора 36, транспортируется по линии 37 в компрессор 38 и затем в теплообменник 39. Линия рециклирования 37 оборудована линией 40 для подачи этилена, необязательных сомономеров, водорода в качестве регулятора молекулярной массы и инертных газов полимеризации, таких как азот или пропан. В случае получения сополимеров этилена сомономерами являются, предпочтительно, 1-бутен и/или 1-гексен.

Проходя через теплообменник 39, гзообразный поток охлаждается и подается затем в нижнюю часть реактора с псевдоожиженным слоем 30 через распределительную сетку 32. Таким образом, идущий вверх газ непрерывно поддерживает слой полимерных частиц в условиях псевдоожижения.

Получаемый полимер выгружают из нижней части псевдоожиженного слоя 31 по линии 41 и пропускают в сепаратор твердое вещество/газ 42 для того, чтобы удалить большую часть газа из выгруженного полимера. Газовую смесь подают обратно в линию рециклирования 37 по линии 43, тогда как дегазированный полимер посылают по линии 44 в оборудование ниже по потоку, такое как оборудование для обработки паром, сушки и экструзии (не показано).

В варианте, показанном на фиг.4, компонент катализатора Циглера-Натта дозируется с помощью поворотного клапана 52 настоящего изобретения перед подачей в реактор полимеризации олефинов. Компонент катализатора содержит соединение тетрахлорида титана, нанесенное на хлорид магния в качестве носителя.

Указанные частицы катализатора хранятся в форме порошка внутри бункера катализатора 51 в инертной атмосфере. Катализатор может храниться в виде высушенного порошка, по существу не содержащего жидкость.

Поворотный клапан 52 помещается ниже бункера катализатора 51 с непосредственным получением порошка, подаваемого последним, и работает, периодически подавая дозированный объем порошка-катализатора в линию переноса 53. Как показано по отношению к фиг.1, инертное промывочное соединение непрерывно подается по линии 54 во внутренние каналы поворотного клапана 52 и захватывает порошок-катализатор, проходящий со временем через уплотнительные кольца клапана. Инертное промывочное соединение, уносящее порошок-катализатор, затем транспортируется из поворотного клапана 52 и затем переносится по линии 55 в сборник порошка 56.

Линия переноса 53 соединяет поворотный клапан 52 с линией 57 для подачи порошка-катализатора в сосуд активации катализатора 59. Поток газообразного или жидкого носителя непрерывно поступает в линию 57 посредством регулирующего клапана 58: соответственно, порошок-катализатор непрерывно транспортируется потоком газообразного или жидкого носителя в сосуд активации катализатора 59. Указанный газообразный или жидкий носитель катализатора удобно выбирается среди инертных соединений, обычно используемых в способе полимеризации олефинов, таких как азот и С₂-С₈-алканы. При дозировании порошка-катализатора Циглера-Натта носителем в линии питания 57 является, предпочтительно, жидкий пропан.

Алюмоорганическое соединение, предпочтительно, триэтилалюминий, в качестве активатора катализатора подается по линии 60 в сосуд активации 59. Необязательно, электронодонорное соединение может быть подано в сосуд активации 59 по линии 61. Будучи активированными, частицы катализатора затем выводятся из сосуда 59 и подаются по линии 62 в реактор с псевдоожиженным слоем 63.

Реактор с псевдоожиженным слоем 63 обеспечен специальным контуром R для непрерывной циркуляции твердых частиц внутри реактора: данный реактор описан подробно в Международной заявке Заявителя РСТ/ЕР 2006/068935.

Реактор с псевдоожиженным слоем 63 содержит псевдоожиженный слой 64 полимера, сетку псевдоожижения 65 и зону снижения скорости 66. Зона снижения скорости 66 обычно является увеличенного диаметра по сравнению с диаметром псевдоожиженного слоя реактора. Полимерный слой поддерживается в псевдоожиженном состоянии идущим вверх потоком газа, подаваемого через сетку псевдоожижения 65, помещенную в нижней части реактора.

Газ, выходящий из верхней части зоны снижения скорости 66, может содержать, кроме непрореагировавших мономеров, также инертные конденсирующиеся газы, такие как алканы, а также инертные неконденсирующиеся газы, такие как азот. Самые мелкие полимерные частицы, унесенные газом, удаляются в сепараторе газ/твердое вещество 67. Свежие мономеры, регуляторы молекулярной массы и необязательные инертные газы подаются в линию рециклирования газа по линии М, помещенной вверх по потоку от компрессора 68.

Рециклированная газовая смесь сжимается компрессором 68 и охлаждается теплообменником 69. Проходя через теплообменник 69, газообразный поток охлаждается для того, чтобы рассеять тепло реакции, и затем переносится по линии 70 в нижнюю часть реактора с псевдоожиженным слоем ниже газораспределительной сетки 75.

Реактор с псевдоожиженным слоем 63 обеспечен непрерывным пневматическим рециклом полимера с помощью циркуляционного контура, обозначенного буквой R, соединяющего сетку псевдоожижения 65 с областью выше полимерного слоя 64.

Верхний конец вертикальной трубы 71 соединен с сеткой псевдоожижения 65, тогда как ее нижний конец соединен с рециркуляционным контуром R. Распределительная сетка 65 имеет, предпочтительно, коническую форму, так что ее наклон вниз к вертикальной трубе 71 способствует поступлению полимерного порошка в трубу 71 благодаря силе тяжести. Впуск трубы 71, предпочтительно, расположен в центральном положении по отношению к сетке псевдоожижения 65, как показано на фиг.1.

Регулирующий клапан 72 установлен вблизи вертикальной трубы 71 для регулирования скорости потока полимера, выгружаемого из реактора 63 в разгрузочный трубопровод 73. В качестве регулирующего клапана 72 могут использоваться сегментные шаровые клапана или поворотные клапаны эксцентрикового типа. Выгрузка полимера выполняется непрерывно, и открывание указанного регулирующего клапана 72 регулируется так, чтобы поддерживать постоянный уровень твердого материала внутри реактора с псевдоожиженным слоем 63. Полимерные частицы, не выгруженные через разгрузочный трубопровод 73, непрерывно рециклируются в верхнюю зону реактора, проходя через циркуляционный контур R.

«Тяговый газ» обычно подается по линии 7 4 на впуск циркуляционного контура R, причем указанным «тяговым газом» является газообразный носитель, уносящий твердые частицы по циркуляционному контуру R. Регулирующий клапан 75 регулирует скорость потока «тягового газа», поступающего в циркуляционный контур R. Указанный «тяговый газ» может отбираться из линии рециклирования газа реактора в точке ниже по потоку от компрессора 68 или, альтернативно, ниже по потоку от теплообменника 69.

Рабочее давление в реакторе с псевдоожиженным слоем 63 поддерживается при обычных значениях, обычно составляющих 10-30 бар, причем температура составляет 50-130°С.

Вторым объектом настоящего изобретения является устройство для введения порошка-катализатора в полимеризационный реактор, причем устройство содержит:

- емкость или бункер для хранения указанного порошка-катализатора;

- дозирующий поворотный клапан, содержащий: статор, ротор, уплотнительное средство, расположенное между указанным статором и указанным ротором, и промывочное средство для подачи промывочного соединения внутрь ротора указанного клапана;

- средство переноса для транспортирования дозированного количества порошка-катализатора в указанный полимеризационный реактор.

Как показано на фиг.1, промывочное средство поворотного клапана содержит два внутренних канала 10а и 10b, расположенные в роторе 1 вдоль его осевого направления. Внутренние каналы 10а и 10b находятся в сообщении с кольцевыми камерами 11 и 12, расположенными вблизи уплотнительных колец 4.

Уплотнительное средство 4 содержит ряд низкофрикционных смазывающих колец, наполненных политетрафторэтиленом (ПТФЭ).

Способ и устройство для подачи порошка-катализатора данного изобретения не ограничиваются способом полимеризации, осуществляемым в газовой фазе, но они могут быть успешно применены к жидкофазному способу полимеризации олефинов, такому как полимеризация в растворе. В данном случае промывочное соединение, текущее внутри поворотного клапана, представляет собой жидкое соединение, которое является инертным к порошку-катализатору, предпочтительно, выбранное из пропана, изопентана, циклогексана. Например, в полимеризации в растворе пропилена промывочным соединением является, предпочтительно, циклогексан, который используется как полимеризационный разбавитель.

Альфа-олефины, которые могут быть полимеризованы, имеют формулу CH₂=CHR, где R представляет собой водород или углеводородный радикал, имеющий 1-12 углеродных атомов. Примерами полимеров, которые могут быть получены, являются:

- полиэтилены высокой плотности (ПЭВПы, имеющие относительную плотность выше 0,940), включая гомополимеры этилена и сополимеры этилена с α-олефинами, имеющими 3-12 углеродных атомов;

- линейные полиэтилены низкой плотности (ЛПЭНПы, имеющие относительную плотность ниже 0,940) и очень низкой плотности и ультранизкой плотности (ПЭОНПы и ПЭУНПы, имеющие относительную плотность ниже 0,920 до 0,880), состоящие из сополимеров этилена с одним или более α-олефинов, имеющих 3-12 углеродных атомов;

- эластомерные терполимеры этилена и пропилена с незначительными пропорциями диена или эластомерные сополимеры этилена и пропилена с содержанием звеньев, производных от этилена в интервале от примерно 30 до 70% мас.;

- изотактический полипропилен и кристаллические сополимеры пропилена и этилена и/или других α-олефинов, имеющих содержание звеньев, производных от пропилена более 85% мас.;

- изотактические сополимеры пропилена и α-олефинов, таких как 1-бутилен, с содержанием α-олефина до 30% мас.;

- ударопрочные полимеры пропилена, полученные последовательной полимеризацией пропилена и смесей пропилена с этиленом, содержащих до 30% мас. этилена;

- атактический полипропилен и аморфные сополимеры пропилена и этилена и/или других α-олефинов, имеющих содержание звеньев, производных от пропилена более 70% мас.

Когда порошок-катализатор, используемый в способе настоящего изобретения, состоит из катализатора Филипса, подходящими материалами носителя являются неорганические соединения, особенно пористые оксиды, такие как SiO₂, Al₂O₃, MgO, ZrO₂, B₂O₃, CaO, ZnO или смеси указанных оксидов.

Материалы носителя, предпочтительно, имеют размер частиц в интервале 1-300 мкм, в частности от 30 до 70 мкм. Примерами особенно предпочтительных носителей являются силикагели и алюмосиликатные гели, предпочтительно, формулы SiO₂.aAl₂O₃, в которой а составляет число в интервале от 0 до 2, предпочтительно, от 0 до 0,5; они являются, таким образом, алюмосиликатами или диоксидом кремния. Такие продукты являются коммерчески доступными, например, как Silica Gel 332, поставляемый Grace.

Легирование носителя катализатора активным компонентом, содержащим хром, предпочтительно, происходит из раствора или в случае летучих соединений из паровой фазы. Подходящими соединениями хрома являются оксид хрома(VI), соли хрома, такие как нитрат хрома(III) и ацетат хрома(III), комплексные соединения, такие как ацетилацетонат хрома(III) или гексакарбонил хрома, или альтернативно металлоорганические соединения хрома, такие как бис(циклопентадиенил)хром(II), органические сложные хромовые эфиры или бис(арен)хром(0). Предпочтительно, используется нитрат хрома(III).

Носитель обычно нагружается при взаимодействии материала носителя в растворителе с соединением хрома, удалении растворителя и прокаливании катализатора при температуре от 400 до 1100°С. Для этой цели материал носителя может быть суспендирован в растворителе или в растворе соединения хрома.

В дополнение к хроможелезистому активному компоненту на систему носителя могут быть нанесены другие легирующие вещества. Примерами таких подходящих легирующих веществ являются соединения бора, фтора, алюминия, кремния, фосфора и титана.

Указанные легирующие вещества, предпочтительно, наносятс