湍流条件下在流化床中的高冷凝模式聚烯烃生产方法技术

一种流化床烯烃聚合方法，在湍流状态下操作之，同时在循环流体中采用大于（１７．５）％液体以除去反应热。与现有技术预测相反，流化床密度对沉降床密度的比例可以保持在小于（０．５９）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及流化床中生产聚合物，特别是在流化床中生产烯烃聚合的工艺，调节该聚合物生产以湍流操作促进循环流体中的高液体水平。在流化床中的聚烯烃生产要求除去反应热以保持所需反应速率的适当温度。此外，不能允许容器温度增加到产物粒子变粘性和彼此粘合的温度点。通常，通过将气体从流化床循环到反应器以外的换热器中，并将它返回到反应器除去反应热。最早的这样循环系统是基于如下假定冷却再循环气体到它的露点以下不足够，或不可操作使得通过循环过程将液体引入反应器。然而，在“冷凝模式”中操作在本领域中变得相当通常-参见Jenkins专利4,542,399和4,588,790。根据这些专利的教导，可以将惰性液体引入循环流以增加它的露点。得到的在更少时间内除去列大数量能的能力增加典型放热流化床反应器的生产能力。近来，在US专利5,352,749，5,405,922和5,436,304(参见12栏，4-17行)中，可见更高的液体水平在实际上使用。Griffin等人在US专利5,462,999中观察到本体密度函数Z(bulk density function)的范围，该函数包括对温度，压力，粒子特性和气体特性的依赖性。如在Griffin等人’999专利中那样，我们在此提及本体密度函数Z，该函数定义(Griffin’999的12栏，37-47行和Griffin等人5,436,304的12栏，31-42行)为Z=(pbf-pg)/pbs(ps-pg)/ps]]>其中pbf是流化本体密度，pbs是沉降本体密度，pg是气体密度和ps是固体(树脂)密度。本体密度函数Z可以从工艺和产物测量值计算。流化本体密度(FBD)，特别是流化本体密度(FBD)对沉降本体密度(SBD)的比例是稳定操作的限制性因素，其中更高数量的液体用于循环流。DeChellis和Griffin，在US专利5,352,749中将反应器中空塔气体速度(“SGV”)的上限定为0.5英尺每秒(1.5m/sec)-参见栏8，31-33行。对操作条件的各种感知限制抑制本领域中的工人增加循环流中的液体水平和冒风险进入流化床中的湍流领域。DeChellis和Griffin，在5,352,749中保持FBD/SBD的比例大于0.59(4栏，68行)，开始“作为一般原则，FBD对SBD比例降低到小于0.59可涉及流化床崩裂的危险和要避免”(5栏，10-12行)。Govoni等人在US专利5,698,642(2栏，40行)中提及由格栅(分布器板)产生的“湍流”，它分布液体入DeChellis等人’749专利中的聚合物床，但这不是在湍流流化中定义(参见如下)的湍流。不象本专利技术，Govoni等人在快速流化状态下操作。有至少五种不同的流化状态。以增加气体速度(U)或降低固体浓度的顺序，它们是粒状流化(仅对于A组粒子)、鼓泡流化、湍流流化、快速流化、和气流输送。Gupta和Burruti也描述了“密集相输送”，可以定性地认为是湍流状态延伸的流化状态，其中如在烯烃聚合中通常的那样，在床层以上没有稀稀自由空间，导致在流化床反应器顶部的高固体带出。Gupta和Burruti，流化IX，1998，p.205。对于本专利技术的目的，我们在湍流流化的定义中包括密集相输送。湍流状态不简单地是具有显着自由空间活性的鼓泡流化状态的规则密集床。湍流状态具有不同于鼓泡和快速流化状态那些的不同特征。对于鼓泡流化状态或快速流化状态开发的最可利用模型和关联不可应用于湍流流化状态。当空塔气体速度增加到某一点时，流化床中压力波动的平均幅度已经观察为具有显着的下降趋势。将峰值平均幅度波动取为向湍流流化转变开始的速度，和指示为Uc。参见Lee，G.S.和Kim，S.D.，JournalChemical Engineering(日本)vol.21，No.5(1998)，515。Uc定义为在其下压力波动幅度达到峰值的速度。我们注意到它标志着从鼓泡状态到湍流状态的转变，和因此我们有时在此称之为转变速度。除压力波动的幅度以外，根据Lee和Kim在Uc也可以观察到压力波动间隔的特征标记，压力波动的标准偏差，压力波动的倾斜度和平直度，和压力波动的功率谱密度函数。然而，对于湍流阿基米德数对临界雷诺数的交联不适用于加压流化床聚合。在其下压力波动平均幅度变平为气体速度的速度增加到Uc以上，定义为Uk，在此如在图3中说明的那样。当空塔气体速度增加时，我们取Uk的出现作为标记湍流流化的终止和快速流化的开始。当气体速度超过Uc时，流化床的结构改变。最重要的差异是气泡行为。具体地，气泡交互作用在小于Uc的气体速度下由气泡聚结占优势，而在大于Uc的气体速度下由气泡破碎占优势(例如，Cai等人，“操作温度和压力对从鼓泡到湍流流化转变的影响”，AIChE系列讨论会-流化和流体粒子系统-基本和应用，No.270，v.85，37页，1989；AyhmedChehbouni，Jamal Chaouki，Crisstopher Guy，和Danilo Klvana的“在从鼓泡到湍流流化之间的流动转变的表征”，Ind.Eng.Chem.Res.1994，33，1889-1896。此倾向与鼓泡状态中的相反。因此，采用足够高的气体速度，可以降低气泡/空隙尺寸到约相似于粒度的幅度。称为转变速度的此高气体速度区别湍流状态中气泡的减少和向稀相无气泡流化的逐渐转变。由于气泡/空隙的占优势破碎倾向，在湍流体系中存在具有相对低上升速度和更长停留时间的更小气泡/空隙，它比鼓泡状态中导致更显着的密集床膨胀，和因此更低的流化床密度。与在沸腾床中的那些相比，湍流状态中的气泡/空隙较不规则。在湍流状态中的相对高气体速度下，气泡/空隙的清楚边界消失和当气体速度进下向快速流化增加时，固体浓度分布的非均匀性得到较不可区别的气体空隙。Gonovi等人在US专利5,698,642中定义“快速流化”为“当流化气体的速度高于转移速度时获得的状态，和对于流化气体的相等流量和密度，它的特征在于沿输送方向的压力梯度是注入固体数量的单调函数。”专利继续(栏5，20-30行)“与本专利技术相反，在已知工艺的流化床技术中，将流化气体速度保持较低于转移速度，以避免固体夹带和粒子带出的现象。术语转移速度和快速流化是本领域公知的。”湍流状态不同于鼓泡状态那些的一些特征如下i)气泡/空隙仍然存在，具有占优势的破碎倾向。它们的尺寸较小和随气体速度的增加而降低。气泡经常分裂和重组，和通常以更不规则的形状出现。ii)气泡/空隙剧烈移动，使得难以在床层中区分乳液(连续)和气泡/空隙(离散)相。iii)密集相显着膨胀及大于鼓泡状态的膨胀比(流化床高度对静止床高度的比例)。床层的上表面存在，但随自由空间中的大粒子浓度而变得更为扩散。iv)气泡运动随增强的相间交换和因此充分气体-固体接触和高热量和质量传递而更为随机。熟悉流化床领域的人们开始在1980年代中期左右接受“湍流”流化状态的更为或较不精炼定义。此进化的定义认可“湍流”流化状态为独特的操作范围，该范围在约U＞Uc下开始和覆盖至少Uc＜U＜Uk的主要部分。由于它与鼓泡状态的基本结构差异和深入的应用背景，“湍流”状态的此定义在世界流化界得到基本接受。然而，至少直到近来，本领域人员对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在流化床烯烃聚合反应器的操作中，在循环流体中达到高液体水平的方法，包括在该反应器中的条件下将小于１７．５ｗｔ％循环流体中冷凝液体水平的鼓泡操作模式调节到湍流操作模式，并将该循环流体中的液体水平增加到至少１７．５ｗｔ％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：MG顾德，MW布拉德，WG舍德，
申请(专利权)人：联合碳化化学及塑料技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]