Brevet FR2599991A1 — publié le 19871218

La présente. invention concerne un dispositif et un Drocédé pour l'évacuation des produits présents dans un réacteur de polymérisation et/ou de copolymérisation des oléfines en lit fluidisé. Il est connu de polymériser à l'état gazeux des alpha5 oléfines telles que l'éthylène, ou des mélanges d'alpha-oléfines contenant de 2 à 12 atomes de carbone telles que l'éthylène, le propylène, le butène-l, en présence d'une composition catalytique comprenant par exemple a) un composé solide d'un métal de transition des sous-groupes IVa, Va et VIa de la Classification Périodique des 10 Eléments, notamment le titane, ce composé pouvant également comprendre du magnésium, et b) un ou plusieurs composés organométalliques d'un_, métal des groupes I, II ou III de la Classification Périodique, notamment un composé organoaluminique. Il est également connu que la polymérisation ou la copolymé15 risation des alpha-oléfines, dans laquelle on utilise les catalyseurs décrits cidessus,ou des catalyseurs équivalents, peut être réalisée par la technique du lit fluidisé. Cette opération est généralement effectuée dans un réacteur à axe vertical dans lequel les granules du polymère en formation sont maintenus à l'état fluidisé 20 par un courant gazeux ascendant contenant l'oléfine ou les oléfines à polymériser. Un tel réacteur comporte habituellement, à sa partie inférieure, une plaque perforée ou poreuse - couramment appelée grille de fluidisation - qui permet de répartir dans le réacteur le courant gazeux introduit sous la grille par une tubulure et de main25 tenir les granules de polymère à l'état fluidisé au-dessus de la grille. Une conduite latérale d'évacuation située au-dessus de la grille permet d'évacuer en continu ou périodiquement du réacteur une partie du polymère qui s'y trouve contenu. I1 est connu de réaliser ladite évacuation du réacteur de 30 polymérisation au moyen d'un dispositif comprenant une enceinte intermédiaire reliée d'une part au réacteur a moyen d'une tuyauterie et d'autre part à un dispositif de réception situé en aval au moyen d'une seconde tuyauterie. Ces deux tuyauteries sont munies chacune d'un robinet. Ces deux robinets sont actionnés 35 alternativement, de sorte que l'ensemble fonctionne à la manière d'un sas, une partie du gaz et du polymère présents dans le réacteur passant dans l'enceinte intermédiaire, puis dans le dispositif de -2 réception. Dans un tel dispositif, les deux robinets sont alternativement ouverts et fermés d'une manière discontinue. Il a -été observé dans la pratique industrielle que ce dispositif donne lieu à des 5 difficultés d'exploitation car le volume de l'enceinte intermédiaire doit être relativement petit par rapport au volume du réacteur de polymérisation, afin d'éviter de créer des perturbations indésirables dans le fonctionnement de ce dernier. De ce fait, la fréquence de fonctionnement des robinets est élevée, ce qui entraîne des sur10 pressions momentanées dans l'enceinte intermédiaire, un passage de gaz important du réacteur vers l'enceinte intermédiaire, au détriment du passage du solide particulaire, ainsi qu'une usure rapide des éléments assurant l'étanchéité de ces robinets, susceptible de provoquer des fuites inadmissibles techniquement. I1 a maintenant été trouvé que ces difficultés pouvaient être efficacement résolues grâce au dispositif de l'invention, représenté schématiquement sur la figure unique. Sur cette figure unique, on a représenté schématiquement: - un réacteur (1) dans lequel se réalise la polymérisation ou la 20 copolymérisation des alpha-oléfines en lit fluidisé; - un ensemble constitué par une enceinte (4) reliée d'une part au réacteur (1) par une conduite (2) munie d'un robinet (3) et d'autre part à un dispositif de réception, non représenté, par une conduite (6) munie d'un robinet (5). L'invention concerne un dispositif d'évacuation de substances solides particulaires, contenues à l'état fluidisé dans un réacteur à lit fluidisé (1) dans lequel est effectuée la polymérisation ou la copolymérisation d'alpha-oléfines, ce dispositif étant constitué par une enceinte (4) reliée d'une part au réacteur (1) par l'intermé30 diaire d'une conduite (2) elle-même munie d'un robinet (3) et d'autre part à un dispositif de réception situé- en- aval, non représenté, par l'intermédiaire d'une conduite (6) elle-même munie d'un robinet (5), ledit dispositif étant caractérisé en ce que: - les robinets (3) et (5) sont constitués de robinets à boisseau 35 animés d'un mouvement rotatif continu, ces robinets étant reliés entre eux de façon que les deux robinets ne soient pas, même en partie, ouverts en même temps, et - 3 - le volume de l'enceinte (4) soit compris entre 1/10 et 1/1000 et, de préférence, entre 1/100 et 1/500 du volume du solide fluidisé contenu dans le réacteur (1). Le solide présent dans le réacteur de fluidisation se présente généralement sous la forme de particules de dimensions comprises entre 0, 1 mm et 5 mm et dont la dimension moyenne est le plus souvent comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm. Le diamètre d de l'orifice de communication traversant le boisseau des robinets (3) et (5) est supérieur à la dimension des particules les plus grosses 10 du solide contenu -dans le réacteur (1); ce diamètre d est de préférence compris entre 2 et 200 fois et plus préférentiellement entre 5 et 50 fois la dimension des particules les plus grosses du solide contenu dans le réacteur (1). De préférence également, le diamètre d de l'orifice de 15 communication traversant le boisseau des robinets (3) et- (5) est relié-au diamètre moyen extérieur du boisseau par la relation d 0,35 D. Avantageusement, les robinets (3) et (5) sont choisis parmi des robinets à boisseau sphérique tournant à l'intérieur d'un 20 logement, l'étanchéité entre le boisseau et le logement étant assurée par deux joints ou par deux garnitures mécaniques. La vitesse de rotation des robinets peut être comprise par exemple entre 0,5 et 10 révolutions par minute, et la vitesse linéaire à la périphérie du boisseau avantageusement comprise entre 25 1 et 20 m/s. I1 est à noter que des cycles courts peuvent être choisis sans inconvénient, ce qui permet de réduire, pour un même débit de solide, le volume de l'enceinte (4). Il a été observé, en effet, que même lorsque les robinets 30 (3.) et (5) sont animés d'un mouvement relativement rapide, le remplissage de l'enceinte (4) s'effectue de manière 'satisfaisante, sans provoquer un passage de gaz excessif du réacteur (1) vers l'enceinte (4). La liaison entre les robinets (3) et (5) peut être 35 réalisée par toute technique connue, notamment mécanique ou électrique. De préférence, les robinets (3) et (5) sont mûs à la même vitesse, leur ouverture étant décalée de 90 C. Ceci est avanta- - 4 geusement réalisé par entraînement des-deux-robinets (3) et (5) par un seul moteur électrique à vitesse variable. Le dispositif de l'invention est relié au réacteur (1) à un niveau situé en dessus de la partie supérieure du lit fluidisé; ce niveau est de préférence situé au-dessus de la grille de fluidisation, lorsque le réacteur (1) comporte une telle grille, en un ou plusieurs points situés entre ladite grille et le tiers inférieur, ou de préférence le quart inférieur du lit fluidisé. Le dispositif selon l'invention est avantageusement mis en 10 oeuvre de la manière suivante: Le réacteur de polymérisation (1) est en fonctionnement continu sous une pression supérieure à celle régnant dans le dispositif de réception situé en aval, et les robinets (3) et (5) sont en rotation continue. Au début du cycle, les robinets (3) et 15 (5) sont tous deux fermés; du fait de leur rotation continue, le robinet (3) s'ouvre progressivement, tandis que le robinet (5) reste fermé. En raison de la différence de pression régnant entre le réacteur (1) et l'enceinte (4), cette dernière se remplit d'une partie du lit fluidisé contenu dans le réacteur (1). Le robinet (3) 20 se ferme progressivement; lorsque le robinet (3) est entièrement fermé, le robinet (5) s'ouvre à son tour, ce qui entraîne l'évacuation du solide et du gaz présents dans l'enceinte (4) vers le dispositif de réception situé en aval, sous l'effet de la différence de pression entre l'enceinte (4) et le dispositif de 25 réception. Le robinet (5) se ferme progressivement, tandis que le robinet (3) reste fermé. Le cycle se reproduit ensuite de la même manière. De préférence, la durée d'ouverture du robinet (3) est suffisamment longue pour que la pression régnant dans l'enceinte (4) 30 à- la fin du remplissage de celle-ci soit sensiblement égale à la pression régnant dans le réacteur (1), de manière que l'enceinte (4) soit entièrement remplie de lit fluidisé. De manière similaire, la durée d'ouverture du robinet (5), est de préférence suffisamment longue pour que la pression régnant 35 dans l'enceinte (4) à la fin de la vidange de celle-ci soit sensiblement égale à la pression régnant dans le dispositif de réception situé en aval, de manière que l'enceinte (4) se vide - 5 entièrement du solide particulaire qu'elle contient. I1 a été observé que le dispositif de l'invention fonctionne de manière satisfaisante même lorsque la différence de pression entre le réacteur (1) et le dispositif de réception en aval 5 est faible. Généralement, cette différence de pression est comprise entre 0,1 MPa et 5 MPa, et le plus souvent entre 1 et 3 MPa. Le procédé de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention décrit cidessus peut également être appliqué à la vidange d'un réacteur de polymérisation en fonctionnement 10 discontinu, ou à la vidange partielle ou totale d'un réacteur de polymérisation en fonctionnement continu, lorsqu'on souhaite par exemple modifier la qualité du polymère produit dans le réacteur de polymérisation. Le même procédé peut aussi être utilisé pour vidanger un réacteur de polymérisation dans lequel la polymérisation 15 a été interrompue par remplacement du gaz de fluidisation contenant une ou plusieurs alpha-oléfines par un gaz non réactif, tel que de l'azote. L'exemple non limitatif suivant illustre l'invention; pour cet exemple on se référera à la figure unique. Un réacteur (1) de polymérisation d'éthylène fonctionnant sous 2 MPa absolus contient un lit de polymère à l'état fluidisé à une concentration de 200 kg/ m3. Ce lit de polymère est constitué de particules solides dont la dimension moyenne est de 0,75 mm, 90 % de ces particules ayant une dimension comprise entre 0,2 et 1,5 mm. Le réacteur est équipé d'une enceinte (4) de 100 1, et de 2 robinets à boisseau sphérique (3) et (5), de 150 mm de diamètre, pourvus d'un orifice de 50 mm. Les robinets tournent d'une manière continue à 2 révolutions par minute. A chaque révolution, 25 kg de polymère passent dans l'enceinte (4), puis dans -le dispositif de 30 réception situé en aval du robinet (5), ce dispositif de réception étant à une pression de 0, 12 MPa absolus. Apres une année de fonctionnement, correspondant à environ 1 000 000 de cycles, il n'a pas été observé d'usure sur les robinets, susceptible d'entraîner une perte sensible d'étanchéité, alors qu'un dispositif similaire, 35 équipé de robinets à boisseau identiques mais fonctionnant de manière discontinue, présente une usure sensible des garnitures des robinets et une perte importante d'étanchéité après seulement 50 000 cycles. - 6 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'évacuation de produits solides particulaires présents dans un réacteur à lit fluidisé (1) dans lequel est effectuée la polymérisation ou la copolymérisation d'alpha-oléfines, constitué par une enceinte (4) reliée d'une part au réacteur (1) par 5 l'intermédiaire d'une conduite (2) elle-même munie d'un robinet (3) et d'autre paft à un dispositif de réception situé en aval, non représenté, par l'intermédiaire d'une conduite (6) elle-même munie d'un robinet (5), ledit dispositif étant caractérisé en ce que: - les deux robinets (3) et (5) sont constitués de robinets à 10 boisseau animés d'un mouvement rotatif continu, ces robinets étant mOs de façon -que les deux robinets ne soient pas, même en partie, ouverts en même temps, et - le volume de l'enceinte (4) soit compris entre 1/10 et 1-/1000 et de préférence, entre 1/100 et 1/500 du volume du solide fluidisé 15 contenu dans le réacteur (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de l'orifice de communication traversant le boisseau des robinets (3) et (5) est compris entre 2 et 200 fois et de préférence entre 5 et 50 fois la dimension des particules les plus 20 - grosses contenues dans le réacteur (1). 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre du boisseau D est relié au diamètre d de l'orifice de communication traversant le boisseaudes robinets (3) et (5) par la relation d 4. Dispositif.selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse de rotation desdits robinets est comprise entre 0,5 et 10 révolutions par minute. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits robinets sont des robinets à boisseau 30 sphérique. 6. Procédé d'évacuation de substances solides particulaires contenues à l'état fluidisé dans un réacteur à lit fluidisé (1) de polymérisation ou de copolymérisation d'alpha-oléfines au moyen du dispositif décrit dans la revendication 1, selon un cycle d'opérations 35 successives qui consiste à maintenir en rotation continue les 2599 9 -7 robinets (3) et (5) en position fermée tout en ouvrant progressivement le robinet (3), de sorte que l'enceinte (4) se remplisse de lit fluidisé, puis à fermer le robinet (3) et ensuite à ouvrir le robinet (5) de sorteque le solide et le gaz contenus dans 5 l'enceinte (4) s'évacuent vers le dispositif de réception situé en aval, à fermer le robinet (5), le robinet (3) restant fermé et à reproduire le cycle de la même manière. 7. Procédé revendiqué en 6, tel que la différence entre les pressions régnant dans le réacteur (1) et le dispositif de réception 10 en aval soit compris entre 0,1 MPa et 0,3 MPa.