РАЗДЕЛИТЕЛИ ПОТОКА СУСПЕНЗИИ КАТАЛИЗАТОРА И СПОСОБЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
CATALYST SUSPENSION FLOW SPLITTER AND METHODS FOR USE THEREOF

Перекрестная ссылка на связанные заявки
В настоящей заявке заявлены преимущества документа №61/130867, поданного 4 июня 2008 г., описание которого полностью включено в настоящее описание в качестве ссылки,
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
В общем, настоящее изобретение относится к системе и способу подачи суспензии катализатора в систему для производства полиолефина. Более конкретно настоящее изобретение относится к подаче суспензии катализатора в несколько точек впрыска таким образом, что поток равномерно распределен между всеми точками впрыска. Настоящее описание также относится к системе и способу разделения потока суспензии катализатора по нескольким точкам впрыска катализатора таким образом, что поток, поступающий в каждую точку впрыска, регулируют в зависимости от потока суспензии катализатора через главную точку впрыска.
Предпосылки создания изобретения
Успехи в технологии полимеризации обеспечили более эффективные, высокопродуктивные и улучшенные с экономической точки зрения способы. Особенно характерным примером таких успехов является разработка технологии, включающей металлоценовые каталитические системы и другие улучшенные каталитические системы металлоценового типа. Однако металлоценовые катализаторы и катализаторы металлоценового типа обычно проявляют высокую каталитическую активность сразу после впрыска катализатора в реакционную систему. Таким образом, в реакторах коммерческого масштаба катализатор следует подавать в более чем одном месте с целью обеспечения хорошего распределения катализатора в реакторе.
Часто полезно наносить различные виды каталитически активных соединений, например, металлоценовые каталитически активные соединения и каталитически активные соединения металлоценового типа, на носитель, например, на оксид кремния или оксид алюминия. Применение нанесенных или гетерогенных каталитических систем увеличивает эффективность способов путем обеспечения таких формы и плотности образующихся полимерных частиц, которые улучшают работоспособность реактора и облегчают обращение с ним. Такие нанесенные каталитические системы часто суспендируют в растворе с образованием суспензионной каталитической композиции, которую впрыскивают в реактор полимеризации посредством различных систем впрыска (подачи) катализатора.
Подача суспензий нанесенных каталитических композиций может быть проблематичной в случае высокоактивных катализаторов, которые могут потребовать использования низких скоростей потока суспензий каталитических композиций. Оборудование, применяемое для измерения и регулирования скоростей потока суспензии каталитической композиции, может иметь очень маленькие пропускные отверстия, которые склонны к засорению агломератами, которые иногда образуются в суспензионной каталитической композиции. Это особенно проблематично для контрольных клапанов в системе, подающей суспензионную каталитическую композицию в реакционную систему. Эти проблемы усугубляются, если поток, скорость которого и так мала, необходимо разделить между более чем одной точкой впрыска. Проблемы дополнительно усугубляются, если желательно подавать суспензионную каталитическую композицию в реактор равномерно, что требует относительно равномерной скорости потока суспензионной каталитической композиции в каждой из нескольких точек впрыска катализатора.
В патентах US 6606675, 6608149 и 6956089 описана каталитическая композиция, полученная путем непрерывного соединения суспензии компонента катализатора с раствором компонента катализатора с получением суспензии каталитической композиции, с последующим введением суспензионной каталитической композиции в работающий реактор полимеризации. В этих патентах также описаны системы для подачи суспензионной каталитической композиции в реакционную систему.
В патентах US 5317036, 5693727, 6075101, 6245868 и 7235614 описаны различные способы и методики введения нанесенных и ненанесенных каталитических композиций в жидком виде в реактор полимеризации.
В свете вышеописанных ссылок существует необходимость в доставке суспензии каталитической композиции в несколько точек подачи реактора полимеризации, не имеющих склонности к засорению при попытке регулирования низких скоростей потока суспензии каталитической композиции. Более того, существует необходимость в точном регулировании скорости потока, поступающего в каждую из нескольких точек подачи, причем эта скорость должна соотноситься со скоростью потока в других точках подачи. Конкретно существует необходимость в равномерной доставке суспензии каталитической композиции в каждую из нескольких точек подачи в реакторе полимеризации.
Краткое изложение сущности изобретения
В различных предпочтительных вариантах настоящее изобретение обеспечивает систему и способ подачи суспензии каталитической композиции. Предпочтительные варианты настоящего изобретения позволяют пользователю регулировать доставку суспензии каталитической композиции в каждую из нескольких точек подачи, расположенных в реакторе полимеризации. Таким образом, суспензионную каталитическую композицию можно равномерно доставлять в каждую из точек подачи.
В одном из классов предпочтительных вариантов настоящее изобретение обеспечивает систему подачи суспензии каталитической композиции, включающую: систему подачи первичной суспензии, включающую измеритель первичного потока суспензии и устройство впрыска первичного катализатора, причем измеритель потока первичной суспензии измеряет скорость потока первичной суспензии каталитической композиции, поступающей в устройство впрыска первичного катализатора; систему подачи вторичной суспензии, включающую: измеритель потока вторичной суспензии, вторичную несущую жидкость, устройство регулирования потока вторичной несущей жидкости и устройство впрыска вторичного катализатора, причем измеритель потока вторичной суспензии измеряет скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции, поступающей в устройство впрыска вторичного катализатора, а устройство регулирования потока вторичной несущей жидкости, регулирует параметры способа системы подачи вторичной суспензии, основываясь на отношении скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции.
По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов, параметр способа системы подачи вторичной суспензии представляет собой скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции, скорость потока вторичной несущей жидкости, обратное давление в системе подачи вторичной суспензии или разность давления в системе подачи вторичной суспензии.
В некоторых предпочтительных вариантах отношение скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции можно регулировать в пределах от примерно 0,9:1 до примерно 1,1:1.
По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов система подачи суспензии каталитической композиции включает, по меньшей мере, две системы подачи вторичной суспензии.
По меньшей мере в одном из предпочтительных вариантов система подачи вторичной суспензии дополнительно включает измеритель потока вторичной несущей жидкости, регулятор вторичной несущей жидкости и регулятор потока вторичной суспензии, причем параметром способа, который можно регулировать с помощью регулирующего устройства вторичной несущей жидкости, является скорость потока вторичной несущей жидкости, измеряемая с помощью измерителя потока вторичной несущей жидкости, причем регулятор вторичной несущей жидкости управляет регулирующим устройством вторичной несущей жидкости на основе скорости потока вторичной несущей жидкости и заданного регулятором потока вторичной несущей жидкости значения скорости потока вторичной несущей жидкости.
По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов регулятор потока вторичной суспензии получает данные о скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции в качестве измеряемой переменной величины способа, а скорость потока первичной суспензии каталитической композиции - в качестве установленного значения переменной величины способа, и генерирует установленное значение потока вторичного носителя.
В любом предпочтительном варианте система подачи вторичной суспензии может дополнительно включать: регулирующее устройство потока вторичной суспензии; смеситель вторичного носителя/катализатора; и вторичный несущий газ.
В любом предпочтительном варианте система подачи первичной суспензии может дополнительно включать: регулирующее устройство потока первичной суспензии; первичную несущую жидкость; регулирующее устройство первичной несущей жидкости; смеситель первичного носителя/катализатора; устройство впрыска первичного катализатора; и первичный несущий газ.
В другом классе предпочтительных вариантов обеспечивается система подачи суспензии каталитической композиции, включающая: систему подачи первичной суспензии, содержащую измеритель потока первичной суспензии и устройство впрыска первичного катализатора, причем измеритель потока первичной суспензии измеряет скорость потока первичной суспензии каталитической композиции, поступающей в устройство впрыска первичного катализатора; и систему подачи вторичной суспензии, включающую измеритель потока вторичной суспензии, вторичный несущий газ, регулирующее устройство для вторичного несущего газа и устройство впрыска вторичного катализатора, причем измеритель потока вторичной суспензии измеряет скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции, поступающей в устройство впрыска вторичного катализатора, регулирующее устройство вторичного несущего газа регулирует параметр способа, относящийся к системе подачи вторичной суспензии, на основе отношения скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции.
По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов параметр способа, относящийся к системе подачи вторичной суспензии, представляет собой скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции, скорость потока вторичного несущего газа, обратное давление в системе подачи вторичной суспензии, или разность давления в системе подачи вторичной суспензии.
В другом предпочтительном варианте система подачи вторичной суспензии дополнительно включает измеритель потока вторичного несущего газа, регулятор вторичного несущего газа, регулятор потока вторичной суспензии, причем параметр способа, управляемый регулирующим устройством вторичного несущего газа, представляет собой скорость потока вторичного несущего газа, измеренную измерителем потока вторичного несущего газа, причем регулятор потока вторичного несущего газа управляет регулирующим устройством вторичного несущего газа на основании скорости потока вторичного несущего газа и установленного значения скорости потока вторичного носителя, заданного регулятором потока вторичной суспензии,
Другой класс предпочтительных вариантов обеспечивает способ регулирования потока суспензии катализатора путем: обеспечения суспензии каталитической композиции; разделения суспензии каталитической композиции на первичную суспензию каталитической композиции и вторичную суспензию каталитической композиции; измерения скорости потока первичной суспензии каталитической композиции; подачи первичной суспензии каталитической композиции в устройство впрыска первичного катализатора; измерения скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции; регулирование параметра способа в системе подачи вторичной суспензии на основе отношения скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции, причем параметр способа влияет на скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции; и подачи вторичной суспензии каталитической композиции в устройство впрыска вторичного катализатора.
По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов отношение скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции эффективно регулируется путем регулирования параметра способа.
В другом предпочтительном варианте параметр способа системы подачи вторичной суспензии каталитической композиции регулируют таким образом, что отношение скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции составляет от примерно 0,9:1 до примерно 1,1:1.
По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов параметр способа системы подачи вторичной суспензии представляет собой скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции, скорость потока вторичной несущей жидкости, скорость потока вторичного несущего газа, обратное давление в системе подачи вторичной суспензии или разность давления в системе подачи вторичной суспензии.
По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов параметр способа системы подачи вторичной суспензии представляет собой скорость потока вторичной несущей жидкости, и способ дополнительно включает следующие стадии: подачу вторичной несущей жидкости; сравнение скоростей потока первичной суспензии каталитической композиции и вторичной суспензии каталитической композиции; и увеличение или уменьшение скорости потока вторичной несущей жидкости, с целью регулирования скорости потока вторичной каталитической композиции по отношению к скорости потока первичной суспензии каталитической композиции.
По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов скорость потока вторичной несущей жидкости увеличивают, если скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции превышает скорость потока первичной суспензии каталитической композиции, или скорость потока вторичной несущей жидкости уменьшают, если скорость потока вторичнойсуспензии каталитической композиции ниже, чем скорость потока первичной суспензии каталитической композиции.
В другом предпочтительном варианте сравнение скоростей потока первичной суспензии каталитической композиции и вторичной суспензии каталитической композиции, а также увеличение или уменьшение скорости потока вторичной несущей жидкости осуществляют с помощью автоматизированной регулирующей системы.
В другом предпочтительном варианте регулирование скорости потока первичной несущей жидкости или первичного несущего газа с целью регулирования скорости потока вторичной каталитической композиции осуществляют в зависимости от скорости потока первичной суспензии каталитической композиции.
В любом предпочтительном варианте можно подавать вторичный несущий газ.
По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов, параметр способа системы подачи вторичной суспензии представляет собой скорость потока вторичного несущего газа, причем способ включает следующие стадии: сравнение скоростей потока первичной суспензии каталитической композиции и вторичной суспензии каталитической композиции; увеличение или уменьшение скорости потока вторичного несущего газа с целью регулирования скорости потока вторичной каталитической композиции, в зависимости от скорости потока первичной суспензии каталитической композиции.
Краткое описание чертежей
Чертеж представляет собой схему предпочтительного варианта настоящего изобретения.
Подробное описание сущности изобретения
Прежде чем будут описаны соединения, компоненты, композиции, устройства, программное и аппаратное обеспечение, оборудование, конфигурации, схемы, системы и/или способы по настоящему изобретению, следует понимать, что, если не указано иное, настоящее изобретение не ограничено конкретными соединениями, компонентами, композициями, устройствами, программным и аппаратным обеспечением, оборудованием, конфигурациями, схемами, системами, способами и тому подобным; перечисленное можно изменять, если не указано иное. Также следует понимать, что применяемая в настоящем описании терминология предназначена только для описания конкретных предпочтительных вариантов и не предназначена для ограничения сферы действия настоящего изобретения.
Также следует отметить, что применение в настоящем описании и приложенной формуле изобретения единственного числа включает ссылки на множественное число, если не указано иное.
В общем, предпочтительные варианты, описанные в настоящем описании, относятся к системе и способу подачи суспензии каталитической композиции. Конкретно, описанные в настоящем описании предпочтительные варианты относятся к системе и способу подачи суспензии каталитической композиции в несколько точек впрыска катализатора.
В патентах US 6606675, 6608149 и 6956089 описаны системы, предназначенные для получения суспензии каталитической композиции, приготовленной путем непрерывного соединения суспензии компонента катализатора с раствором компонента катализатора с образованием суспензии каталитической композиции. В одном из иллюстративных способов, суспензию 2 компонента катализатора можно соединять и/или осуществлять ее реакцию с раствором 4 компонента катализатора с получением смеси 6 катализатор/компонент. Смесь 6 катализатор/компонент можно затем направлять в смешивающее устройство 8. По прошествии достаточного времени контактирования суспензию каталитической композиции 10 извлекают из смешивающего устройства 8 и, затем, вводят в реактор полимеризации с использованием системы подачи 12,14 первичной и/или вторичной суспензии катализатора по настоящему изобретению. Таким образом, в настоящем описании под выражениями «суспензия каталитической композиции» или «суспензия катализатора» 10 понимают содержащую катализатор смесь, которая выходит из смешивающего устройства 8. Поскольку желательно подавать суспензию каталитической композиции в несколько точек подачи, поток, выходящий из установленного в линии смесителя, как правило, разделяют между несколькими точками подачи.
Было найдено, что при подаче суспензии каталитической композиции 10 в несколько точек впрыска из одного источника сырьевой суспензии катализатора изменение скоростей потока несущей жидкости или несущего газа в каждой из точек впрыска напрямую влияют на скорость потока суспензии катализатора, поступающей в указанную точку впрыска. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает систему и способ регулирования потока суспензии катализатора, поступающего в отдельные точки впрыска, с помощью регулирования скоростей потока несущей жидкости или несущего газа в каждой из точек впрыска.
Один из классов предпочтительных вариантов настоящего изобретения обеспечивает систему для подачи суспензии каталитической композиции 10, включающую: систему 12 подачи первичной суспензии, включающую измеритель 16 потока первичной суспензии и устройство 18 впрыска первичного катализатора, причем измеритель потока первичного катализатора измеряет скорость потока первичной суспензии каталитической композиции, поступающей в устройство для впрыска первичного катализатора; и систему 14 подачи вторичной суспензии, включающую измеритель 20 потока вторичной суспензии, вторичную несущую жидкость 22, устройство 24 регулирования вторичной несущей жидкости, а также устройство 26 для впрыска вторичного катализатора, причем измеритель потока вторичной суспензии измеряет скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции, поступающей в устройство для впрыска вторичного катализатора, устройство регулирования вторичной несущей жидкости регулирует параметр способа устройства подачи вторичной суспензии на основании отношения скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции. В настоящем описании под выражением «система подачи вторичной суспензии» понимают, по меньшей мере, одну систему подачи вторичной суспензии. Таким образом, в любом предпочтительном варианте, система для подачи суспензии каталитической композиции может включать более одной системы 14 для подачи вторичной суспензии. В одном из предпочтительных вариантов, система для подачи суспензии каталитической композиции включает, по меньшей мере, две системы 14 подачи вторичной суспензии. Более того, с целью подачи суспензии катализатора в реакционную систему можно применять более одной системы 10 для подачи суспензии каталитической композиции.
В любом из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов измеритель потока 16 первичной суспензии и измеритель потока 20 вторичной суспензии измеряют поток суспензии катализатора, проходящий через соответствующие системы 12,14 подачи первичной и вторичной суспензии. Измерители потока 16,20 первичной и вторичной суспензии могут иметь любую конструкцию, подходящую для измерения потока суспензии каталитической композиции. В любом предпочтительном варианте измерители 16,20 потока первичной и вторичной суспензии могут представлять собой измерители потока типа Кориолиса, например, Micromotion CFM-010M. Измерители потока типа Кориолиса могут создавать разность давления, составляющую от примерно 20 до примерно 70 КПа (от 3 до 10 фунт./кв. дюйм) при скоростях потока, наблюдаемых в обычных системах впрыска.
В любом предпочтительном варианте первичную несущую жидкость 28 можно соединять с первичной суспензией каталитической композиции 30 и/или вторичную несущую жидкость 22 можно соединять со вторичной суспензией каталитической композиции 32 перед подачей суспензии каталитической композиции в реактор полимеризации. Первичную и вторичную несущие жидкости 28, 22 можно вводить в суспензию каталитической композиции, движущуюся вниз. Смесь суспензии каталитической композиции и несущей жидкости может проходить соответственно через первичный или вторичный смеситель 34, 36 носителя/катализатора, или по длине трубопровода, с целью смешивания перед впрыском в реактор полимеризации или контактированием с первичным или вторичным несущим газом 38, 40. Первичная или вторичная несущая жидкость 28, 22 может представлять собой нереакционноспособную жидкость, например, алкан, такой как изопентан или гексан, или она может представлять собой алкеновый сомономер, например, гексен, бутен, или другую подходящую жидкость, которую обычно добавляют в процесс. Подходящая жидкость, предпочтительно, способствует диспергированию суспензии каталитической композиции, когда смесь поступает из первичного или вторичного устройства впрыска 18, 26 в реактор полимеризации.
Любой предпочтительный вариант может включать регулирующее устройство 42, 24 первичной или вторичной несущей жидкости. Можно применять любое регулирующее устройство, например, приводной клапан регулирования потока, которое подходит для регулирования потока первичной или вторичной несущей жидкости 28, 22.
В любом предпочтительном варианте регулирующее устройство 24 вторичной несущей жидкости регулирует параметр способа в системе 14 подачи вторичной суспензии. Параметр способа может представлять собой скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции или любой параметр способа, влияющий на скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции 32. Как описано выше, на поток суспензии могут влиять различные параметры способа. Например, как было найдено, увеличение скорости потока вторичной несущей жидкости уменьшает скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции. Не желая быть связанными какой-либо теорией, считают, что увеличение потока вторичной несущей жидкости 22 увеличивает обратное давление в системе 14 подачи вторичной суспензии, таким образом, уменьшается поток суспензии каталитической композиции 32, поступающий из системы подачи в систему 14 подачи вторичной суспензии. Таким образом, в, по меньшей мере, одном предпочтительном варианте, параметр способа системы 14 подачи вторичной суспензии может представлять собой скорость потока вторичной несущей жидкости, обратное давление в системе подачи вторичной суспензии или разность давления в системе подачи вторичной суспензии.
В любом из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов регулирующее устройство 24 вторичной несущей жидкости может регулировать параметр способа, опираясь на отношение скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции. При изменении потока вторичной несущей жидкости меняется выбранный параметр способа, а также меняется скорость потока вторичной каталитической композиции, таким образом, можно влиять на отношение скоростей потока первичной и вторичной каталитических композиций. То есть, поскольку параметр способа, который нужно регулировать, выбирают таким образом, чтобы управлять скоростью потока вторичной суспензии каталитической композиции напрямую или влиять на нее, при регулировании параметра способа, скорость потока вторичной каталитической композиции регулируют с соблюдением желаемого ее отношения к скорости потока первичной каталитической композиции. По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов, отношение скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции регулируют таким образом, чтобы оно составляло от примерно 0,8:1 до примерно 1,2:1, или от примерно 0,9:1 до примерно 1,1:1.
В любом из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов, система 14 подачи вторичной суспензии дополнительно включает измеритель 44 потока вторичной несущей жидкости, регулятор 46 вторичной несущей жидкости, а также регулятор 48 потока вторичной суспензии. В некоторых предпочтительных вариантах параметр способа, регулируемый управляющим устройством 24 вторичной несущей жидкости, представляет собой скорость потока вторичной несущей жидкости, измеряемую с помощью измерителя 44 потока вторичной несущей жидкости. Регулятор 46 вторичной несущей жидкости регулирует управляющее устройство 24 вторичной несущей жидкости на основании скорости потока вторичной несущей жидкости и заданного регулятором 48 потока вторичной суспензии значения потока вторичного носителя. Измеритель 44 потока вторичной несущей жидкости и регулятор 46 вторичной несущей жидкости могут иметь любую стандартную в промышленности конструкцию, подходящую для измерения и регулирования потока несущей жидкости. В любом предпочтительном варианте регулятор 48 потока вторичной суспензии может иметь любую стандартную в промышленности конструкцию, подходящую для измерения и регулирования суспензии каталитической композиции. В, по меньшей мере, одном из предпочтительных вариантов скорость потока вторичной несущей жидкости 22 регулируют с помощью автоматизированного управляющего контура. Устанавливаемое значение скорости потока вторичной несущей жидкости задается регулятором 48 потока вторичной суспензии. По мере изменения устанавливаемого значения, изменяется скорость потока вторичной несущей жидкости, что влияет на поток вторичной суспензионной композиции. То есть, если скорость потока вторичной несущей жидкости 22 увеличивается, скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции уменьшается, и наоборот. Таким образом, в некоторых предпочтительных вариантах скорость потока вторичной суспензионной композиции можно регулировать с помощью регулятора 48 потока вторичной суспензии путем регулирования устанавливаемого значения для регулятора 46 потока вторичной несущей жидкости, который, в свою очередь, регулирует скорость потока вторичной несущей жидкости 22.
В некоторых описанных в настоящем описании предпочтительных вариантах регулятор 48 потока вторичной суспензии может получать данные о скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции в качестве измеряемого переменного параметра способа, а скорость потока первичной суспензии каталитической композиции используют в качестве установленного значения переменного параметра способа, и он генерирует устанавливаемое значение потока носителя, передаваемое в регулятор 46 потока вторичной несущей жидкости. При получении в качестве устанавливаемого значения переменного параметра способа скорости потока первичной суспензии каталитической композиции, отношение скоростей потока первичной и вторичной суспензионных композиций устанавливают на уровне примерно 1:1. В других предпочтительных вариантах регулятор 48 потока вторичной суспензии представляет собой регулятор отношения, причем регулятор потока вторичной суспензии получает данные о скоростях потока первичной и вторичной суспензий и генерирует устанавливаемое значение потока носителя, подаваемое в регулятор 46 потока вторичной несущей жидкости, на основе отношения скорости потока первичной суспензии к скорости потока вторичной суспензии.
В любом из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов система 14 подачи вторичной суспензии может дополнительно включать регулирующее устройство 50, 52 потока первичной или вторичной суспензии. Устройство регулирования 50, 52 потока первичной или вторичной суспензии можно применять для отключения потока, поступающего в систему 12, 14 подачи первичной или вторичной суспензии, или для иного регулирования потока или давления в системе подачи первичной или вторичной суспензии.
Любой из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов может дополнительно включать первичный или вторичный несущий газ 38, 40, облегчающий перенос суспензии каталитической композиции в реактор полимеризации. Первичный или вторичный несущий газ 38, 40 может представлять собой инертный газ, например азот. Регулирующее устройство 54, 56 первичного или вторичного несущего газа может регулировать поток первичного или вторичного несущего газа 38, 40 соответственно.
Любой из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов может дополнительно включать смеситель 34, 36 первичного или вторичного носителя/катализатора. Смеситель 34, 36 первичного или вторичного носителя/катализатора может представлять собой установленное в линии смешивающее устройство, предназначенное для работы с нисходящим потоком, обеспечивающее смешивание суспензии каталитической композиции и первичной или вторичной несущей жидкости 28, 22. По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов смеситель 34, 36 первичного или вторичного носителя/катализатора расположен после точки соединения первичной или вторичной суспензии каталитической композиции и первичной или вторичной несущей жидкости 28, 22, но до точки впрыска первичного или вторичного несущего газа 38, 40 в смешанный поток.
Любой из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов может также включать регулирующее устройство 42 первичной несущей жидкости, применяемое для регулирования потока первичной несущей жидкости 28, поступающего в устройство 18 впрыска первичного катализатора.
В одном из классов предпочтительных вариантов обеспечивается система для подачи суспензии каталитической композиции, включающая: систему 12 подачи первичной суспензии, включающую измеритель 16 потока первичной суспензии и устройство 18 впрыска первичного катализатора, причем измеритель потока первичной суспензии измеряет скорость потока первичной суспензии каталитической композиции, поступающего в устройство впрыска первичного катализатора; и систему 14 подачи вторичной суспензии, включающую измеритель 20 потока вторичной суспензии, вторичный несущий газ 40, регулирующее устройство 56 вторичного несущего газа, а также устройство 26 впрыска вторичного катализатора, причем измеритель потока вторичной суспензии измеряет скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции, поступающего в устройство впрыска вторичного катализатора, а регулирующее устройство 56 вторичного несущего газа регулирует параметр способа системы 14 подачи вторичной суспензии на основе отношения скоростей потока первичной суспензии каталитической композиции и вторичной суспензии каталитической композиции.
В любом из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов регулирующее устройство 56 вторичного газа может регулировать параметр способа системы 14 подачи вторичной суспензии. Параметр способа может представлять собой скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции 32 или любой параметр способа, влияющий на скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции 32. Таким образом, по меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов параметр способа системы 14 подачи вторичной суспензии каталитической композиции может представлять собой скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции, скорость потока вторичного несущего газа, обратное давление системы 14 подачи вторичной суспензии или разность давления в системе 14 подачи вторичной суспензии.
Регулирующее устройство 56 вторичного несущего газа может регулировать параметр способа на основе отношения скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции. Параметр способа можно выбирать таким образом, чтобы скорость потока вторичной каталитической композиции изменялась при изменении параметра способа, таким образом, осуществляется влияние на отношение скоростей потока первичной и вторичной каталитических композиций. В, по меньшей мере, одном из предпочтительных вариантов отношение скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции можно устанавливать на уровне от примерно 0,8:1 до примерно 1,2:1 или от примерно 0,9:1 до примерно 1,1:1.
В, по меньшей мере, одном из предпочтительных вариантов настоящего изобретения, система 14 подачи вторичной суспензии дополнительно включает измеритель 58 потока вторичного несущего газа, регулятор 60 вторичного несущего газа, а также регулятор 48 потока вторичной суспензии, причем параметр способа, регулируемый регулятором 60 вторичного несущего газа представляет собой скорость потока вторичного несущего газа, измеряемую с помощью измерителя 58 потока вторичного несущего газа, причем регулятор 60 вторичного несущего газа управляет регулирующим устройством 56 вторичного несущего газа на основе скорости потока вторичного несущего газа и установленного значения потока вторичного носителя, заданного регулятором 48 потока вторичной суспензии.
В некоторых предпочтительных вариантах регулятор 48 потока вторичной суспензии получает данные о скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции в качестве измеренной переменной способа, а скорость потока первичной суспензии каталитической композиции - в качестве установленного значения переменной способа, и генерирует установленное значение для регулятора 60 вторичного несущего газа. При получении в качестве устанавливаемого значения скорости потока первичной суспензии каталитической композиции, отношение скоростей потока первичной и вторичной суспензий каталитических композиций устанавливают на уровне примерно 1:1. В других предпочтительных вариантах регулятор 48 потока вторичной суспензии представляет собой регулятор отношения, причем регулятор 48 потока вторичной суспензии получает данные о скоростях потока первичной и вторичной суспензий каталитических композиций и генерирует устанавливаемое значение потока носителя для регулятора 60 вторичного несущего газа на основе отношения скорости потока первичной суспензии катализатора к скорости потока вторичной суспензии катализатора.
Другой класс предпочтительных вариантов обеспечивает способ регулирования потока суспензии катализатора. В этом предпочтительном варианте обеспечивают суспензию каталитической композиции 26, а затем разделяют ее на первичную суспензию каталитической композиции 30 и вторичную суспензию каталитической композиции 32. Измеряют скорость потока первичной суспензии каталитической композиции 30, поступающей в устройство 18 впрыска первичного катализатора, например, с помощью измерителя 16 потока первичной суспензии. Кроме того, измеряют скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции 32, поступающей в устройство 26 впрыска вторичного катализатора, например, с помощью измерителя 20 потока вторичной суспензии. Затем регулируют параметр способа системы 14 подачи вторичной суспензии на основе отношения скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции.
В любом из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов параметр способа системы подачи 14 вторичной суспензии выбирают таким образом, чтобы он оказывал прямое или непрямое влияние на скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции. В любом предпочтительном варианте, параметр способа достаточно сильно связан со скоростью потока вторичной суспензии каталитической композиции, таким образом, чтобы с помощью регулирования параметра способа можно было эффективно регулировать отношение скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции. По меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов параметр способа системы подачи вторичной суспензии достаточно сильно связан со скоростью потока вторичной суспензии каталитической композиции, чтобы можно было регулировать отношение скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции таким образом, чтобы оно составляло от примерно 0,8:1 до примерно 1,2:1 или от примерно 0,9:1 до примерно 1,1:1. Параметры способа, имеющие сильную взаимосвязь со скоростью потока вторичной суспензии каталитической композиции, могут включать действительную скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции, скорость потока вторичной несущей жидкости, скорость потока вторичного несущего газа, обратное давление в системе подачи вторичной суспензии или разность давления в системе подачи вторичной суспензии.
Эксплуатационные испытания показали, что скорость потока вторичной несущей жидкости 22 заметно воздействует на скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции 32. Таким образом, в некоторых описанных в настоящем описании предпочтительных вариантах параметром способа системы подачи вторичной суспензии может быть выбрана скорость потока вторичной несущей жидкости. В этих предпочтительных вариантах подают вторичную несущую жидкость 22 и соединяют ее с вторичной суспензией каталитической композиции 32. Сравнивают скорости потока первичной суспензии каталитической композиции и вторичной суспензии каталитической композиции, например, с помощью регулятора 48 потока вторичной суспензии. Затем скорость потока вторичной несущей жидкости 22 увеличивают или уменьшают с целью настройки скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции по отношению к скорости потока первичной суспензии каталитической композиции. Например, скорость потока вторичной несущей жидкости можно увеличить, если скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции превышает скорость потока первичной суспензии каталитической композиции, или скорость потока вторичной несущей жидкости можно уменьшить, если скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции ниже, чем скорость потока первичной суспензии каталитической композиции.
В любом предпочтительном варианте скорости потока первичной суспензии каталитической композиции и вторичной суспензии каталитической композиции можно сравнивать и регулировать, например, с помощью увеличения или уменьшения скорости потока вторичной несущей жидкости, осуществляемого автоматизированной управляющей системой. Автоматизированная управляющая система может относиться к любому типу, включая электронные распределительные управляющие системы или компьютерные управляющие системы. В других предпочтительных вариантах управление можно осуществлять вручную.
В любом из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов система 12 подачи первичной суспензии может включать первичную несущую жидкость 28 и/или первичный несущий газ 38. Изменение скорости потока первичной несущей жидкости 28 или первичного несущего газа 38 можно применять с целью регулирования скорости потока первичной каталитической композиции. Регулирование скорости потока первичной каталитической композиции также влияет на относительные потоки первичной и вторичной суспензий каталитических композиций 30, 32. Таким образом, по меньшей мере, в одном из предпочтительных вариантов, скорость потока первичной несущей жидкости или первичного несущего газа можно регулировать с целью регулирования скорости потока вторичной каталитической композиции по отношению к скорости потока первичной каталитической композиции. Например, если скорость потока первичной суспензии каталитической композиции слишком высока, можно увеличить скорость потока первичной несущей жидкости, что снизит скорость потока первичной суспензии каталитической композиции. Это снизит отношение скорости потока первичной суспензии каталитической композиции к скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции.
В любом из описанных в настоящем описании предпочтительных вариантов система 14 подачи вторичной суспензии может подавать вторичный несущий газ 40, который соединяют со смесью суспензии каталитической композиции и несущей жидкости. Скорость потока вторичного несущего газа 40, как было показано, также влияет на скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции 32. Таким образом, в некоторых предпочтительных вариантах, параметр способа системы подачи вторичной суспензии, который выбирают так, чтобы он влиял на скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции, может представлять собой скорость потока вторичного несущего газа. В этих предпочтительных вариантах можно сравнивать скорости потока первичной суспензии каталитической композиции и вторичной суспензии каталитической композиции. Затем скорость потока вторичного несущего газа можно увеличивать или уменьшать с целью настройки скорости потока вторичной суспензии каталитической композиции по отношению к скорости потока первичной суспензии каталитической композиции. Например, скорость потока вторичного несущего газа можно увеличить, если скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции превышает скорость потока первичной суспензии каталитической композиции, или скорость потока вторичного несущего газа можно уменьшить, если скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции ниже чем скорость потока первичной суспензии каталитической композиции.
В любом предпочтительном варианте скорости потока первичной суспензии каталитической композиции и вторичной суспензии каталитической композиции можно сравнивать и регулировать, например, с помощью увеличения или уменьшения скорости потока вторичного несущего газа, осуществляемого автоматизированной управляющей системой. Автоматизированная управляющая система может относиться к любому типу, включая электронные распределительные управляющие системы или компьютерные управляющие системы. В других предпочтительных вариантах управление можно осуществлять вручную.
Система 14 подачи первичной суспензии может дополнительно подавать первичную несущую жидкость 28 и/или первичный несущий газ 38. Скорости потока первичной несущей жидкости 28 и первичного несущего газа 38 влияют на скорость потока первичной суспензии каталитической композиции 30. Таким образом, в некоторых предпочтительных вариантах, скорость потока первичной несущей жидкости или первичного несущего газа можно регулировать с целью регулирования скорости потока первичной каталитической композиции. Это повлияет на отношение скорости потока первичной и вторичной суспензий каталитической композиции, таким образом, удастся эффективно регулировать скорость потока вторичной суспензии каталитической композиции по отношению к скорости потока первичной суспензии каталитической композиции.
Устройства для впрыска
Устройства 18, 26 для впрыска первичного и вторичного катализатора могут иметь любую конструкцию, подходящую для впрыска суспензии каталитической композиции в реактор полимеризации. В патентах US 6606675, 6608149 и 6956089 описаны суспензии каталитических композиций, системы для их получения, а также оборудование (устройства) для впрыска, подходящие для применения в настоящем изобретении.
В любом предпочтительном варианте устройства 18, 26 для впрыска первичного и вторичного катализатора могут включать трубу для впрыска катализатора, проходящую в реактор через корпус и введенную в кипящий слой. Глубина введения обычно зависит от диаметра реактора, и она может составлять от примерно 1/20 до ½ диаметра реактора, от примерно 1/10 до ½ или от примерно 1/5 до 1/3 от диаметра реактора.
Труба для впрыска может быть закреплена внутри конструкции (несущей трубы), находящейся внутри кипящего слоя с целью обеспечения целостности конструкции. Несущая труба может представлять собой толстостенную трубу со внутренним диаметром от примерно 0,64 до примерно 12,7 см (от ¼ до 5 дюймов), от примерно 1,3 до примерно 7,6 см (от ½ до 3 дюймов), или от примерно 1,9 до примерно 5 см (от ¾ до 2 дюймов). Несущая труба может проходить через стенку в реактор примерно на длину трубы для впрыска, что позволяет трубе для впрыска выступать из несущей трубы на длину до примерно 25,4 см (10 дюймов), от примерно 0,25 до 12,7 см (от 0,1 до 5 дюймов), или от примерно 0,25 до 7,6 см (от 0,1 до 3 дюймов). В некоторых предпочтительных вариантах труба для впрыска может заканчиваться именно в конце несущей трубы. Конец несущей трубы, находящийся в реакторе, может иметь плоский перпендикулярный срез по отношению к оси трубы, или срез может представлять собой конус с углом от примерно 10 до 80 градусов. Конец несущей трубы может быть полированным или покрытым антистатическим материалом или материалом, предотвращающим засорения.
Вводимый продувочный поток текучей среды (обычно, свежего мономера, этилена, гексана, изопентана, рециркулирующего газа и тому подобного) может проходить из области вне реактора по несущей трубе с целью облегчения диспергирования каталитической композиции, что позволяет производить гранулированные частицы полимера с хорошей морфологией, сниженной агломерацией и средним размером частиц (СРЧ), составляющим от примерно 0,01 до 0,3 см (от 0,005 до 0,10 дюйма). Продувочный поток текучей среды способствует снижению до минимума засорения конца трубы для впрыска катализатора и несущих труб. В некоторых предпочтительных вариантах выход несущей трубы может иметь форсунку на конце с целью образования струи или дисперсии текучей среды для продувки, облегчающей распределение каталитической композиции. В некоторых предпочтительных вариантах внутренний диаметр несущей трубы постепенно уменьшается с образованием конуса с целью создания форсунки, разгоняющей и диспергирующей поток текучей среды.
Процессы полимеризации
Описанные в настоящем описании предпочтительные варианты могут подойти для применения в любом процессе полимеризации, в котором суспензию катализатора подают в несколько точек впрыска. Процессы могут включать газофазную полимеризацию с кипящим слоем одного или нескольких олефинов, по меньшей мере, один из которых может представлять собой этилен, пропилен или другие мономеры, в присутствии катализатора (см., например, патенты US 4543399, 4588790, 5028670, 5317036, 5352749, 5405922, 5436304, 5453471, 5462999, 5616661 и 5668228). Другие процессы полимеризации, конкретно, газофазные процессы в кипящем слое, могут включать циркулирующую текучую среду, включающую газовую и жидкую фазы.
Процессы по настоящему изобретению могут быть направлены на газофазную полимеризацию одного или более олефиновых мономеров, содержащих от 2 до 30 атомов углерода, предпочтительно, от 2 до 12 атомов углерода, или от 2 до 8 атомов углерода. Настоящее изобретение также хорошо подходит для полимеризации двух или более олефиновых мономеров, представляющих собой этилен, пропилен, бутен-1, пентен-1, 4-метилпентен-1, гексен-1, октен-1 и децен-1.
Другие мономеры, подходящие для применения в данном способе, могут включать этиленненасыщенные мономеры, диолефины, включающие от 4 до 18 атомов углерода, сопряженные или несопряженные диены, полиены, виниловые мономеры и циклические олефины. Не ограничивающие сферу действия настоящего изобретения мономеры, подходящие для применения в настоящем изобретении, могут включать норборнен, норборнадиен, изобутен, изопрен, винилбензоциклобутан, стиролы, алкилзамещенный стирол, этилиденнорборнен, дициклопентадиен и циклопентен.
В одном из классов предпочтительных вариантов, можно получать сополимер этилена, если совместно с этиленом в газофазном процессе полимеризации подвергают сомономер, включающий, по меньшей мере, один альфа-олефин, содержащий от 3 до 15 атомов углерода, от 4 до 12 атомов углерода или от 4 до 8 атомов углерода.
Давление в реакторе в газофазном процессе может составлять от примерно 690 КПа (отн.) (100 фунт./кв. дюйм. (отн.)) до примерно 4138 КПа (отн.) (600 фунт./кв. дюйм. (отн.)), от примерно 1379 КПа (отн.) (200 фунт./кв. дюйм. (отн.)) до примерно 2759 КПа (отн.) (400 фунт./кв. дюйм. (отн.)), или от примерно 1724 КПа (отн.) (250 фунт./кв. дюйм. (отн.)) до примерно 2414 КПа (отн.) (350 фунт./кв. дюйм. (отн.)).
Температура в реакторе в газофазном процессе в ходе стадии контактирования может составлять от примерно 30 до примерно 120°С, от примерно 60 до примерно 115°С, от примерно 70 до примерно 110°С или от примерно 70 до примерно 95°С.
Другие газофазные процессы, которые охватывает настоящее изобретение, могут включать серийные или многостадийные процессы полимеризации. Кроме того, газофазные процессы, которые охватывает настоящее изобретение, могут включать процессы, описанные в патентах US 5627242, 5665818 и 5677375, европейских публикациях ЕР-А-0794200, ЕР-В-10649992, ЕР-А-0802202 и ЕР-В-634421.
Настоящее изобретение также может быть направлено на способ полимеризации, например, газофазной полимеризации, предназначенный для полимеризации пропилена отдельно или совместно с одним или более другими мономерами, включая этилен и/или другие олефины, содержащие от 4 до 12 атомов углерода. Полимеры на основе пропилена, которые можно получать данным способом, включают атактический полипропилен, изотактический полипропилен, а также синдиотактический полипропилен. Другие полимеры пропилена включают хаотический пропилен, блок- или ударопрочные сополимеры.
Если не указано иное, выражения «по существу, состоит из» и «состоящий, по существу, из» не исключают наличия иных стадий, элементов или материалов, вне зависимости от того, указано ли это конкретно в настоящем описании, если такие стадии, элементы или материалы не влияют на основные и новые характеристики настоящего изобретения, кроме того, они не исключают примесей и вариантов, как правило, связанных с применяемыми элементами и материалами.
В интересах краткости, в настоящем описании явным образом описаны только определенные диапазоны. Однако любой нижний предел диапазона можно совмещать с любым верхним пределом с целью получения диапазона, не описанного явным образом, кроме того, любой нижний предел диапазона можно совмещать с любым другим нижним пределом с целью описания диапазона, не приведенного в явной форме; аналогичным образом, любой верхний предел диапазона можно совмещать с любым другим верхним пределом с целью описания диапазона, не приведенного в явной форме. Кроме того, диапазоны включают каждую точку или отдельное значение, не выходящее за конечные точки, несмотря на то, что это не было изложено в явной форме. Таким образом, каждая точка или отдельное значение может служить в качестве своего собственного нижнего или верхнего предела, совмещенного с любой другой точкой или отдельным значением или другим нижним или верхним пределом, с целью описания диапазона, не изложенного в явной форме.
Все перечисленные в настоящем описании приоритетные документы полностью включены в настоящее описание в качестве ссылки для всех случаев, в которых такое включение разрешено и в такой степени, что настоящее включение согласуется с описанием настоящего изобретения. Дополнительно, все перечисленные в настоящем описании документы и ссылки, включая методики испытаний, публикации, патенты, статьи в журналах и т.д., полностью включены в настоящее описание в качестве ссылки для всех случаев, в которых такое включение разрешено и в такой степени, что настоящее включение согласуется с описанием настоящего изобретения.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на ряд предпочтительных вариантов и примеров, лица, квалифицированные в данной области техники, обладающие преимуществом настоящего описания, оценят, что можно разработать другие предпочтительные варианты, не отходящие от духа и буквы изобретения, описанного в настоящем описании.