控制氣相聚合反應器中氣流速度的方法和氣相聚合方法技術

在使用流化床型氣相聚合反應器的、具有聚合設備的烯烴氣相聚合裝置中，其中用固體催化劑組分、循環管和進料管進行氣相聚合反應，在循環管上提供超聲波流量計；含聚合組分的氣體的循環氣體氣流體積是借助于超聲波流量計測定的；和在流化床型氣相聚合反應器中形成流化床區域的氣流的氣流速度是根據循環氣體體積的測定結果來控制的，據此無需使用壓差型流量計能夠長時間穩定地控制線性氣流速度并且能夠以高精確度長時間穩定測定循環氣體體積。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種，更具體地說，在氣相聚合反應器中進行烯烴的氣相聚合反應時，涉及一種控制被循環到氣相聚合反應器內的循環氣體的氣流速度的方法，和其中烯烴的聚合反應是由上述控制氣流速度的方法來進行的氣相聚合方法。在本說明書中所使用的術語“聚合反應”和“聚合物”各自指“均聚反應”或“共聚反應”，以及“均聚物”或“共聚物”，除非另外指定其定義。典型的烯烴聚合物如聚乙烯，線性低密度聚乙烯(LLDPE)(它是乙烯和α-烯烴的共聚物)一般可用作例如成膜材料。烯烴聚合物可通過Ziegler(齊格勒)型或金屬茂型催化劑來制備。最近，由于烯烴聚合用的過渡金屬催化劑的改進顯著提高了每單位用量過渡金屬的烯烴聚合物的生產率，在聚合后催化劑的除去步驟已經被省略掉。當此類高活性催化劑用于聚合反應時，聚合反應比較容易地進行，使得一般可以采用氣相方法來聚合烯烴。在這類氣相聚合方法中，流化床型氣相聚合反應器(其中提供了有大量氣孔的、稱作氣體分配板的元件)一般可用來順利地進行氣相聚合反應。此后，流化床型氣相聚合反應器被認為是聚合反應器。對于具有氣體分配板的聚合反應器，烯烴或含烯烴的氣體(下面總稱“烯烴和類似物”)通過連有壓縮機或鼓風機的管路一般從較低處引入到反應器中。氣體如烯烴和類似物被引入到聚合反應器中，然后在反應器內上升而與此同時由氣體分配板均勻分布。(已上升的)上升烯烴或類似物在位于氣體分配板上方的流化床中流動與催化劑顆粒接觸，從而在聚合反應器中進行氣相聚合反應。氣相聚合反應的運作在催化劑顆粒的表而上形成了烯烴聚合物。隨后，包括催化劑顆粒和烯烴聚合物的固體顆粒懸浮在流化床區域中；即，以顆粒的形式獲得聚合物。所以，在聚合反應之后沒有必要進行顆粒的沉淀，顆粒的分離等等，簡化了生產工藝。被引入聚合反應器中的氣體如烯烴和類似物沒有完全進行聚合反應，并可以得到沒有進行聚合反應的所謂未聚合的氣體。未聚合的氣體作為含有聚合組分的氣體從聚合反應器的上部分排出而離開反應器，用冷卻水、鹽水或類似物冷卻，然后借助于壓縮機或鼓風機再次從較低處加入到聚合反應器中，據此進行未聚合氣體的再利用，即所謂的循環使用。聚合反應器的再利用未聚合氣體用的循環管被稱作循環管路。為了長時間以結構穩定和有效的方式操作聚合反應器，需要下面的措施(1)防止在作為氣相聚合反應的聚合區域的流化床中熱點的形成；(2)防止在流化床區域中聚合物顆粒的熔化；(3)防止不是流動或幾乎不是流動的聚合物顆粒的形成。作為在可靠地進行這些措施的同時又能夠如以上所述長時間穩定和有效地操作反應器的一個在聚合反應器中的主要操作因素，例如是合適地控制流化床區域中的氣流速度，所謂氣體的線性速度(下面稱作“線性氣流速度”)。線性氣流速度是在流化床區域中流動的氣體的體積速度除以流化床區域的截面積的商。當流化床區域中的溫度、壓力和截面積是恒定的時，線性氣流速度是根據從外部供給聚合反應器的氣體和循環氣體兩者的總量來確定的。從聚合反應器的外部供給氣體的主要目的是補充在聚合反應器中所消耗的原料。此外，循環氣體的體積的控制(下面稱作“循環氣體體積”)對于控制線性氣流速度使流化床區域穩定來說是相當重要的。所以，重要的是以高精確度測定循環氣體體積。在現有技術中，為了測定循環氣體體積，使用壓差型流量計，其中在循環管路的管子中提供了節流閥并測定在節流閥兩端的壓差來獲得循環氣體的流速。本專利技術的概述然而，由于極細微的聚合物顆粒在聚合反應系統中生長不充分以及在聚合反應過程中因固體催化劑組分的破碎所形成的極細微顆粒將不可避免地混入循環氣體中，借助壓差型流量計測定循環氣體將會遭遇以下問題1)當使用銳孔型或文丘里型的壓差流量計時，含在循環氣體中的催化劑和聚合物顆粒會粘附于銳孔和文丘里管并容易造成堵塞，因而很難借助于壓差型流量計長時間穩定地測定循環氣體的體積。2)當使用銳孔型或V-圓錐型的壓差流量計時，在銳孔或V-圓錐部分的壓差是較大的，鼓風機使循環氣體循環的功率損失相應增大；另一方而，當在銳孔型或V-圓錐型的上述壓差流量計的情況下銳孔或文丘里管因粘附聚合物顆粒而被堵塞時，建議為壓差型流量計提供旁通管以消除上述問題。在這種情況下，有一種已知的方法壓差型流量計的測定用管一般情況下被關閉，僅僅在需要測定流速時將旁通管關閉和同時開通壓差型流量計的測定用管，從而可以操作壓差型流量計。相反，還已知一種方法在讓循環氣體通過的同時借助于壓差型流量計測定循環管路中的流速，并且，當壓差型流量計不穩定時，開通旁通管停止循環氣體流入測定管中并消除堵塞。然而，根據這一方法，開通旁通管的閥門開關操作是復雜的，含有易燃物質的管路有必要開通以清洗該管路，這樣需要長時間吹掃以避免發生危險或配備大量的人員來進行開通操作，這將降低效率。此外，壓差型流量計具有這樣一種趨勢，即循環氣體的流速越高將需要更高的成本。此外，不可能完全防止在測定流速過程中精確度的降低，這是因為聚合物顆粒和類似物的粘附所致。鑒于上述實際情況已完成了本專利技術并且本專利技術的技術目的是提供一種在氣相聚合反應器中控制氣流速度的方法，其中循環氣體的體積可以長時間穩定地以高精確度測定和線性氣流速度也可以長時間穩定地測定，并提供一種通過使用控制氣流速度的上述方法形成穩定的流化床區域來聚合烯烴的方法。為了達到上述目的，控制氣相聚合反應中氣流速度的方法和本專利技術的氣相聚合反應方法的構成如下(1)在使用流化床型氣相聚合反應器的、具有聚合設備的烯烴氣相聚合裝置中，其中用固體催化劑組分、循環管(其中從位于流化床型氣相聚合反應器的上部的流速降低區域中排出的含聚合組分的氣體被返回到流化床型的氣相聚合反應器中進行循環而變成了循環氣體)和進料管(用于將新鮮的烯烴供給流化床型氣相聚合反應器中)進行氣相聚合反應，其特征在于在循環管上提供超聲波流量計，含聚合組分的氣體的循環氣體氣流體積Vc是借助于超聲波流量計測定的，和在流化床型氣相聚合反應器中形成流化床區域的氣流的氣流速度是根據循環氣體體積的測定結果來控制的；(2)在上述(1)項中，在進料管上提供附加的流量計以測定所要加入的新鮮烯烴的流動氣體Vi和在流化床型的氣相聚合反應器中形成流化床區域的氣流的氣流速度可以根據氣流體積Vi加合到測定結果的循環氣體體積Vc所獲得的值來控制；(3)在上述(2)項中，測定流化床區域中的溫度Tp和壓力Pp；從循環氣體體積Vc、所要加入的新鮮烯烴的氣流體積Vi、溫度Tp、壓力Pp和流化床區域的截面積Af來計算流化床區域中的氣流速度；從線性氣流速度的允許范圍獲得了計算的氣流速度的偏差(線性氣流速度的允許范圍)，它是預定聚合條件中的一種；以及優選由該偏差來控制形成流化床區域的氣流的氣流速度。在流化床區域中的線性氣流速度x是通過使用以下參數從下面的等式計算的在流化床區域中的溫度Tp和壓力Pp，循環氣體氣流體積Vc，所加入的新鮮烯烴的氣流體積Vi和流化床區域的截面積Af；x＝(Vi’+Vc)·z·(Tp+273)·B/(273·(Pp+B)·Af)其中Vi’＝Vi·(Pp/P)1/2(T/Tp)1/2P聚合反應的設計值T聚合反應的設計值B常壓z氣體的壓縮系數(4)作為控制形成流化床區域的氣流的氣流速度的方法，在上述項目(1)中，可以控制循環氣體的體積速度。(5)作為控本文檔來自技高網...

【技術保護點】
在使用流化床型氣相聚合反應器１的、具有烯烴聚合設備的烯烴氣相聚合裝置中，在用固體催化劑組分，循環管８，在該循環管８中從位于流化床型氣相聚合反應器１的上部的流速降低區域７中排出的含聚合組分的氣體被返回到流化床型的氣相聚合反應器１中進行循環而變成了循環氣體，和用于將新鮮的烯烴供給流化床型氣相聚合反應器１中的進料管９進行氣相聚合反應時控制氣相聚合反應器中氣流速度的方法，該方法的特征在于在循環管上提供超聲波流量計１３，借助于超聲波流量計１３測定含聚合組分的氣體的循環氣體氣流體積Ｖ ｃ，和根據循環氣體體積的測定結果來控制在流化床型氣相聚合反應器１中形成流化床區域的氣流的氣流速度。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：服部典夫，水落博之，菊池義明，山本良一，土居賢治，
申請(專利權)人：三井化學株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]