專利名稱：氣相流化床方法中優(yōu)化熱脫除的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在流化床反應(yīng)器的氣相中由乙烯制備聚乙烯的方法。
在流化床反應(yīng)器(流化床方法)中應(yīng)用催化劑進(jìn)行氣相單體聚合而形成聚合物是一種廣泛應(yīng)用的方法，特別是用于乙烯聚合為聚乙烯。這里，通過(guò)使氣體(流化氣體)從下部流過(guò)細(xì)碎分散的材料而形成流化床，當(dāng)制備聚烯烴，特別是聚乙烯時(shí)，所述細(xì)碎分散的材料通常為聚烯烴顆粒和催化劑，這些材料滯留在水平的多孔板上，從而在特定的流動(dòng)條件下產(chǎn)生一種狀態(tài)，在這種狀態(tài)下流化床中的這些材料顆粒處于連續(xù)、湍動(dòng)的上下運(yùn)動(dòng)，因此保持充分懸浮。
與常規(guī)方法相比，應(yīng)用流化床方法進(jìn)行乙烯聚合能夠減少投資和明顯降低能耗。
EP-A 0 853 091涉及一種在催化劑體系存在時(shí)進(jìn)行烯烴氣相聚合的方法，所述催化劑體系包括金屬茂和低級(jí)鏈烷烴，優(yōu)選為正丁烷、正戊烷、正己烷或異丁烷。
EP-B 0 157 584涉及一種在流化床反應(yīng)器中聚合或共聚α-烯烴的方法。按照其實(shí)施例，所應(yīng)用的流化氣體包括42體積％乙烯、40體積％氫、10體積％乙烷和8體積％氮?dú)狻?br> 達(dá)到高的空時(shí)產(chǎn)率的決定性因素為流化床中強(qiáng)放熱聚合反應(yīng)的反應(yīng)熱的脫除。太高的溫度不僅導(dǎo)致產(chǎn)品或催化劑分解，而且在聚合過(guò)程中即使在相對(duì)較低溫度下也可能發(fā)生聚合物顆粒固結(jié)。這種固結(jié)可能會(huì)導(dǎo)致在反應(yīng)器中形成結(jié)塊，并造成反應(yīng)器停車。
因此在給定時(shí)間內(nèi)在給定大小的流化床反應(yīng)器中可以制備的聚合物的量直接取決于可以脫除的反應(yīng)熱的量。因此在流化床反應(yīng)器中有多種脫除聚合反應(yīng)熱的可能方法。
最常用的方法是通過(guò)反應(yīng)器外的換熱器冷卻離開反應(yīng)器的循環(huán)氣流并隨后壓縮而使該氣流重新進(jìn)入反應(yīng)器。這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)是吸收聚合反應(yīng)熱所需的循環(huán)氣流必須比實(shí)際保持流化床所需的氣流大很多。
從聚合床層中脫除熱的另一種可能方法是增加單體的比例。但根據(jù)催化劑的活性，增加在氣相空間中單體的濃度會(huì)增加由于在反應(yīng)器壁上細(xì)小粉塵的聚合而形成沉積物的危險(xiǎn)，并因而迫使反應(yīng)器停車，因此這種方法有局限性。
EP-B 0 089 691涉及一種在流化床反應(yīng)器中制備聚合物的連續(xù)方法，在這種方法中，未反應(yīng)的循環(huán)氣被部分或全部冷卻至其露點(diǎn)溫度以下，從而形成氣體和夾帶液體的兩相混合物，并且被重新加入至反應(yīng)器中。在流化床中冷凝物質(zhì)的蒸發(fā)能夠改進(jìn)從流化床中脫除熱。這種方法會(huì)使得從流化床中脫除熱明顯增加，但卻存在一個(gè)缺點(diǎn)，即為了純化和加入液相烴組分，或?yàn)榱朔蛛x氣體和可冷凝的材料，按工程術(shù)語(yǔ)來(lái)講需要相當(dāng)大的設(shè)備布置。
所應(yīng)用的乙烯通常進(jìn)行純化，即脫除作為催化劑毒物的極性組分。另外，對(duì)同樣對(duì)催化劑活性有負(fù)面影響的炔烴進(jìn)行加氫。
進(jìn)料至反應(yīng)回路以替代已經(jīng)被轉(zhuǎn)化為聚乙烯的單體以及替代損失的乙烯通常含有相對(duì)較小比例的乙烷，即0.1體積％通常為其最大含量(即“聚合級(jí)”乙烯)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在由乙烯制備聚乙烯的流化床方法中脫除熱的進(jìn)一步方法。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)由“原料乙烯”制備聚乙烯的方法可以實(shí)現(xiàn)這一目的，所述方法包括a)加氫步驟，其中含有雜質(zhì)或次要組分如乙炔和乙烷的“原料乙烯”與氫反應(yīng)，從而通過(guò)催化加氫形成乙烯以脫除乙炔，并且部分乙烯被轉(zhuǎn)化為乙烷，和b)聚合步驟，其中離開步驟a)的乙烯在流化床反應(yīng)器的氣相中進(jìn)行反應(yīng)形成聚乙烯，其中所應(yīng)用的流化氣體在進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)包括乙烯和以流化氣體總體積為基準(zhǔn)20至70體積％乙烷，可能還含有其它組分，其中在步驟b)中所規(guī)定的濃度除了在“原料乙烯”中已經(jīng)存在的乙烷以外，還包括在步驟a)中由乙烯目標(biāo)轉(zhuǎn)化成的乙烷及任選/或加入到“原料乙烯”中的乙烷原料物流。
針對(duì)本發(fā)明的目的，“原料乙烯”為在蒸汽裂解裝置內(nèi)的乙烯生產(chǎn)中得到的乙烯。這種乙烯進(jìn)一步包括乙炔和乙烷，其比例通常為5ppm的乙炔和0.1體積％乙烷。
針對(duì)本發(fā)明的目的，流化氣體為進(jìn)料至流化床反應(yīng)器的流化床層的氣體。該流化氣體包括反應(yīng)性組分，當(dāng)為乙烯聚合時(shí)該反應(yīng)性組分為乙烯，并且如果需要，還包括共聚單體如丙烯、丁烯等，還包括部分反應(yīng)性組分如氫以及在聚合反應(yīng)中為惰性的組分，例如氮?dú)?、乙烷和可能更高?jí)的飽和烴。流化氣體首先用來(lái)流化聚合反應(yīng)床層，其次用來(lái)脫除反應(yīng)熱。
針對(duì)本發(fā)明的目的，循環(huán)氣為在聚合催化劑上反應(yīng)后離開流化床反應(yīng)器的氣體。這股氣體由于聚合的原因而含有比流化氣體更少的乙烯，該氣體通常通過(guò)壓縮、冷卻和加入如上文所述處理的“原料乙烯”后進(jìn)行循環(huán)，作為流化氣體進(jìn)料返回至反應(yīng)器，和/或從反應(yīng)器全部或部分脫除。
與現(xiàn)有技術(shù)的已知方法相比，本發(fā)明的方法提供了一系列優(yōu)點(diǎn)。首先，其提供了從聚合床層和反應(yīng)器系統(tǒng)中增加熱脫除的進(jìn)一步機(jī)會(huì)。如果惰性組分主要由乙烷組成，即通常所應(yīng)用的氮?dú)饣颈灰彝樗娲?，并且其它惰性組分的加入被限制為最小的需求量，則有可能利用乙烷比氮?dú)饩哂懈叩捏w積(或摩爾)熱容的優(yōu)點(diǎn)。以這種方式可以實(shí)現(xiàn)從聚合床層中更好地脫除熱，并且可以利用較小的溫差冷卻循環(huán)氣體。
本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在聚合步驟中可以應(yīng)用被乙烷“污染”的乙烯。在加氫步驟a)中，“原料乙烯”中存在的乙炔在加氫催化劑作用下加氫為乙烯。另外，通常同時(shí)形成乙烷。但因?yàn)橐蚁┖鸵彝榫哂蟹浅＝咏姆悬c(diǎn)，所以從所應(yīng)用的乙烯中分離出乙烷是很困難的。乙烯聚合成為聚乙烯通常應(yīng)用純度≥99.9％(“聚合級(jí)”)的乙烯。本發(fā)明的方法可以應(yīng)用含0.1至5體積％乙烷的乙烯，優(yōu)選含0.2至0.6體積％。這意味著本發(fā)明的方法允許不完全的乙烯和乙烷的分離，這將會(huì)導(dǎo)致例如在蒸汽裂解爐中制備和純化乙烯時(shí)節(jié)省投資。
除了通過(guò)“原料乙烯”物流加入的乙烷外，在聚合反應(yīng)所采用的乙烯中，乙烷的濃度在a)的加氫步驟中以一種目標(biāo)方式而達(dá)到一定的水平，從而在循環(huán)氣中達(dá)到所希望的乙烷濃度，并且因此使其它惰性氣體基本被乙烷替代，并且在循環(huán)氣中保持這一濃度。除了在“原料乙烯”物流中已經(jīng)存在的乙烷外，應(yīng)用乙烷的原料物流也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這股“原料乙烷”物流可以為裂解爐的直接物流，在這種情況下，優(yōu)選在純化區(qū)之前使“原料乙烷”與“原料乙烯”混合?！霸弦彝椤钡牧硪粊?lái)源為循環(huán)氣。如果循環(huán)氣用作“原料乙烷”，則其優(yōu)選通過(guò)循環(huán)氣管線加入，并且通常在進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)之前，向循環(huán)氣管線中加入“原料乙烯”或部分加氫的“原料乙烯”。也有可能混合不同的乙烷源，例如來(lái)自裂解爐和/或循環(huán)氣的“原料乙烷”和加氫的“原料乙烯”物流的混合物。
在聚合過(guò)程中不同的乙烷源也可以變化。在一種優(yōu)選實(shí)施方案中，在反應(yīng)器的開車階段，應(yīng)用來(lái)自裂解爐的“原料乙烷”。然后當(dāng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件時(shí)，應(yīng)用來(lái)自循環(huán)氣的“原料乙烷”。
通?？梢岳脷庀嗌V適宜地監(jiān)控在流化氣體中組分的量，例如乙烷和乙烯的量，而所述氣相色譜通常在循環(huán)氣壓縮機(jī)之前或之后與循環(huán)管線相連。
在進(jìn)入反應(yīng)器之前，流化氣體含有30-80體積％乙烯、20-70體積％乙烷以及可能的其它組分例如共聚單體，具體為0-10體積％氮和0-5體積％氫。以流化氣體的總體積為基準(zhǔn)，所述流化氣體優(yōu)選含有50-65體積％乙烯、35-50體積％乙烷、0-5體積％氮、0-2體積％氫、以及可能的其它組分，例如0.1-6體積％己烷。特別優(yōu)選的是在流化氣體中幾乎所有的氮均被乙烷所替代。
流化氣體中所存在的乙烯和任何共聚單體均在流化床反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為聚乙烯。通常通過(guò)定期或連續(xù)打開一個(gè)或多個(gè)閥而從反應(yīng)器中排出并收集聚乙烯。在反應(yīng)器中存在的部分氣體與聚乙烯(輸出物流)一起被帶出。輸出物流的主要部分返回至循環(huán)氣物流中，而輸出物流的其它部分從系統(tǒng)中排出。這會(huì)造成惰性氣體(主要為乙烷、氮?dú)?、氫和可能的其它組分)的損失。這一損失用來(lái)自加氫步驟的乙烯中的相應(yīng)比例的乙烷來(lái)替代。
加氫步驟a)在加氫步驟中，對(duì)乙烯制備過(guò)程中所得到的乙炔，例如在蒸汽裂解爐所產(chǎn)生的“粗乙烯”中所存在的乙炔，進(jìn)行加氫，這是因?yàn)橐胰矔?huì)干擾乙烯的聚合后應(yīng)。另外，乙烯目標(biāo)轉(zhuǎn)化為乙烷，從而使隨后的聚合步驟中所應(yīng)用的流化氣體中乙烷的濃度以流化氣體的總體積為基準(zhǔn)為20-70體積％，優(yōu)選為35-50體積％。
對(duì)于加氫催化劑來(lái)說(shuō)，應(yīng)用常規(guī)的加氫催化劑，例如基于鉑、鈀、銠或過(guò)渡金屬如鉬、鎢、鉻或鐵、鈷、銅和鎳的催化劑，這些金屬可以單獨(dú)應(yīng)用也可以混合應(yīng)用，并通常載帶于載體上如活性炭、陶瓷等。加氫通常在溫度為20-135℃，優(yōu)選為90-95℃，特別優(yōu)選為92-95℃下進(jìn)行。在加氫步驟中所得到的加氫熱優(yōu)選用于加熱“原料乙烯”，而這一點(diǎn)對(duì)于開始和繼續(xù)進(jìn)行加氫來(lái)說(shuō)是有利的。
如果需要的話，對(duì)所得到的乙烯進(jìn)行純化并加入到循環(huán)氣中，而所述循環(huán)氣加入至流化床反應(yīng)器中。
聚合反應(yīng)步驟b)聚合反應(yīng)步驟優(yōu)選通過(guò)以下步驟進(jìn)行使流化氣體流過(guò)含有聚乙烯顆粒和催化劑的流化床，冷卻離開流化床的氣體并將其重新加入到流化床中，并且通過(guò)向循環(huán)氣中或直接向反應(yīng)器中加料而替代已經(jīng)反應(yīng)的乙烯，并且通過(guò)定期或連續(xù)打開閥而從反應(yīng)器中排出聚乙烯。
催化劑通常以其純態(tài)形式，或者應(yīng)用氣體例如惰性氣體如氮?dú)狻鍤夂?或乙烷，或者以預(yù)聚物的形式直接加入到流化床反應(yīng)器中。在一種優(yōu)選實(shí)施方案中，通過(guò)應(yīng)用氣體，但不含氮?dú)?，而是?yīng)用相對(duì)惰性的氣體如氫或惰性烴作載氣而加入催化劑，并且其優(yōu)選具有非常高的乙烷濃度，優(yōu)選幾乎完全是乙烷。在一種優(yōu)選實(shí)施方案中應(yīng)用乙烷，特別優(yōu)選的是來(lái)自裂解裝置的“原料乙烷”，其優(yōu)選在與催化劑接觸前進(jìn)行純化。當(dāng)以這種方式加入時(shí)，催化劑優(yōu)選以粉末形式加入。
所應(yīng)用的催化劑通常為位于載體上的化合物如過(guò)渡金屬化合物。優(yōu)選鈦、鋯和鉻化合物。合適催化劑的例子為Ziegler和Phillips催化劑或第4、5和6族的過(guò)渡金屬的金屬茂催化劑，優(yōu)選為鈦、鋯、鉿和鉻，包括單或雙取代的、未取代的或縮合的環(huán)戊二烯基體系。在本發(fā)明的方法中也可以應(yīng)用各種催化劑的混合物。
聚合反應(yīng)溫度通常為70-125℃，優(yōu)選為85-120℃，特別優(yōu)選為90-115℃。聚合反應(yīng)壓力通常為10-40bar，優(yōu)選為20-30bar，特別優(yōu)選為20-25bar。
通常通過(guò)外部換熱器冷卻離開流化床的氣體(循環(huán)氣)，并使之返回至流化床中，應(yīng)用壓縮機(jī)來(lái)恢復(fù)其壓力。反應(yīng)單體用加氫步驟中純化的乙烯替代。其通常加入到循環(huán)氣中，但也可以直接加入到反應(yīng)器中。
通常通過(guò)向較低壓力區(qū)域定期或連續(xù)打開一個(gè)或多個(gè)閥而直接由反應(yīng)器排放所得到的聚乙烯。由于壓力梯度使聚乙烯被反應(yīng)器中存在的氣體(輸出物流)載帶通過(guò)打開的閥。聚乙烯在輸出容器中收集并在一個(gè)或多個(gè)步驟中與輸出物流分離。一部分輸出物流可以通過(guò)返回氣體壓縮機(jī)返回至循環(huán)氣物流中，而輸出物流的另一部分可以從系統(tǒng)中排放，并且由來(lái)自加氫步驟a)的乙烯中的相應(yīng)量乙烷替代或者通過(guò)向循環(huán)氣物流中加入新鮮的惰性氣體而進(jìn)行替代。所排放的部分輸出物流優(yōu)選全部用來(lái)自加氫步驟a)的乙烯中的相應(yīng)量乙烷替代(另外可容忍的乙烷濃度)。
針對(duì)另外可容忍的乙烷濃度(規(guī)格)，在下文通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行描述。
a)(參見

圖1)在通常為1.5-10bar，優(yōu)選為2-8bar，特別優(yōu)選為3-6bar的中壓范圍內(nèi)使在輸出物流13(輸出物流I)中載帶的聚乙烯進(jìn)入容器14(分離器I)。在該分離器I中，粉狀的聚乙烯與輸出物流的主體氣體部分分離。這部分作為物流15而離開容器14，然后如果需要，從反應(yīng)系統(tǒng)中排放其支流20，例如完全離開反應(yīng)系統(tǒng)。通過(guò)定期或連續(xù)打開一個(gè)或多個(gè)閥而作為物流16從分離器I中排放粉末狀的聚乙烯，并進(jìn)入容器17(分離器II)，所述容器17的操作壓力通常為1.0-8bar，優(yōu)選為1.1-3bar，特別優(yōu)選為1.1-1.5bar。從分離器I排出的聚乙烯載帶有一部分氣體，即輸出物流II(參見圖1)。因此如果忽略擴(kuò)散損失和可能的故意排放物流如排放物流20，則離開反應(yīng)回路的唯一物流是物流16(輸出物流II)，其進(jìn)入分離器II，即分離器17。在分離器II中，輸出物流II的主體部分與聚乙烯分離。如果因?yàn)闆_洗的目的(物流24)和/或密封的目的而向該容器中另外加入氣體如氮?dú)?，或者該氣體以其它方式進(jìn)入該容器的話，則從這股物流中分離出烴并使其返回反應(yīng)系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上通常是不可行的。這股尾氣(物流22)通常被燒掉。在“原料乙烯”中的最大乙烷濃度由下列平衡得到輸出物流II實(shí)際上與反應(yīng)器中氣體具有幾乎相同的各組分的濃度。離開反應(yīng)系統(tǒng)的乙烷的質(zhì)量流量即輸出物流乘以乙烷濃度(這里為重量濃度)等于乙烷的流入量，即“原料乙烯”物流乘以乙烷的最大可能濃度(這里為重量濃度)。(為了簡(jiǎn)化，忽略了加入到反應(yīng)系統(tǒng)中的其它氣流和惰性氣體流。)例子在反應(yīng)器中約50體積％氮濃度完全被乙烷替代。如果輸出物流II的量約為所產(chǎn)生的聚乙烯物流的8體積％，則“原料乙烯”物流可能含有最大約4體積％乙烷。
b)(參見圖2)在直接進(jìn)入容器14的輸出物流中載帶聚乙烯，所述容器的壓力接近大氣壓，通常為1-8bar，優(yōu)選為1.1-3bar，特別優(yōu)選為1.1-1.5bar。另外，為了沖洗目的或?yàn)榱嗣芊饽康?，向該容器中加入氮?dú)夂?或多種基本為惰性的氣體，優(yōu)選為乙烷(圖2)。
聚乙烯(與一定比例的氣體一起)及還包括氮?dú)饣蚱渌M分的物流25離開該容器。氣流25被分離為輕的主要為氮?dú)獾亩栊越M分和主要為乙烯和乙烷的重組分。后者返回反應(yīng)系統(tǒng)(循環(huán)氣12)。
根據(jù)分離效率，存在乙烷損失；如果合適，從系統(tǒng)中排放一小股或多股重組分物流(排放或流失物流)。
如果乙烷用于沖洗，則不需要分離裝置。氣流25則可以返回裂解裝置進(jìn)行精餾或返回反應(yīng)系統(tǒng)。
“原料乙烯”中的最大可容忍附加乙烷濃度再一次通過(guò)質(zhì)量平衡得到。
當(dāng)所有氮?dú)饩灰彝樘娲鷷r(shí)，在新鮮乙烯中可容許的乙烷濃度可能因此明顯增加，從而使新鮮乙烯的價(jià)格明顯降低。乙烯精餾的能量消耗亦明顯降低。對(duì)于加入催化劑來(lái)說(shuō)，氮?dú)饣蛱娲彝榛蚱渌鼰N可能仍然需要。
如果在乙烯中乙烷的濃度太低以至于不能替代惰性氣體的所有損失，則可以另外向循環(huán)氣物流中加入濃度更高或更低的新鮮乙烷，例如通過(guò)催化劑引入或單獨(dú)引入。
所得到的聚乙烯被輸送至另外的處理步驟中，例如利用沖洗氣最終脫氣和/或造粒步驟。
由于乙烷具有更高的熱容，在惰性氣體中用乙烷替代氮?dú)饽軌蚋倪M(jìn)從反應(yīng)器系統(tǒng)中脫除熱。在高惰性氣體含量下這種效果是特別顯著的。因此在流化氣體中惰性氣體的含量為20-70體積％，優(yōu)選為35-50體積％。由乙烷組成的惰性氣體的總體積比為66-100體積％，優(yōu)選為92-100體積％。在用乙烷替代部分氮?dú)獾那闆r下，相對(duì)于氮?dú)舛裕彝檩^高的熱容使得在相同的反應(yīng)器出口溫度下冷卻循環(huán)氣可以達(dá)到較高的溫差。因此，與通常的容量相比，該反應(yīng)器的容量通?？梢蕴岣?0-35％。
附圖的圖1給出了實(shí)施本發(fā)明方法的一種裝置。圖中的參考標(biāo)記具有如下含義1 加氫反應(yīng)器2 乙烯進(jìn)料管線3 氫進(jìn)料管線4a 換熱器(預(yù)熱器)4b 換熱器(冷卻器)5 下游純化步驟6 乙烯壓縮機(jī)7 由加氫反應(yīng)器至循環(huán)氣管線的管線8 循環(huán)氣壓縮機(jī)9 循環(huán)氣冷卻10 流化床反應(yīng)器11 催化劑入口12 循環(huán)氣管線13 聚乙烯出口(輸出物流I)
14 輸出容器(分離器I)15 至返回氣體壓縮機(jī)的管線16 輸出物流II17 分離器II18 排放設(shè)備，例如多孔盤19 聚乙烯出口20 可能的排放物流21 尾氣22 尾氣23 返回氣體壓縮機(jī)24 沖洗氣如氮?dú)獾娜肟诟綀D的圖2給出了實(shí)施本發(fā)明方法的一種裝置。圖中的參考標(biāo)記具有如下含義1 加氫反應(yīng)器2 乙烯進(jìn)料管線3 氫進(jìn)料管線4a 換熱器(預(yù)熱器，例如利用再生換熱操作)4b 換熱器(冷卻器)5 下游純化步驟6 乙烯壓縮機(jī)7 由加氫反應(yīng)器至循環(huán)氣管線的管線8 循環(huán)氣壓縮機(jī)9 循環(huán)氣冷卻10 流化床反應(yīng)器11 催化劑入口12 循環(huán)氣管線13 聚乙烯出口(輸出物流)14 輸出容器(分離器)25 至返回氣體壓縮機(jī)的管線
26 返回氣體壓縮機(jī)27 分離氮?dú)獾姆蛛x裝置28 尾氣29 排放設(shè)備，例如多孔盤30 聚乙烯出口31 沖洗氣如氮?dú)獾娜肟诒景l(fā)明進(jìn)一步提供一種實(shí)施本發(fā)明方法的裝置(圖1)，包括a)加氫反應(yīng)器1，該反應(yīng)器具有乙烯進(jìn)料管線2和氫進(jìn)料管線3，和b)流化床反應(yīng)器10，該反應(yīng)器的底部和頂部與循環(huán)氣管線12相連，而所述循環(huán)氣管線包括循環(huán)氣冷卻器9，其中流化床反應(yīng)器10具有催化劑入口11和聚乙烯出口13，而所述聚乙烯在第一分離器14中收集，在所述分離器14中由流化床反應(yīng)器10帶出的氣體支流與粉末狀聚乙烯分離，并且這股氣體通過(guò)管線15輸送，如果需要，所述氣體支流通過(guò)管線20排放，并且如果需要，通過(guò)壓縮機(jī)23經(jīng)循環(huán)氣管線12輸送返回流化床反應(yīng)器10，并且第一分離器14通過(guò)另外的管線16與第二分離器17相連，在所述第二分離器中聚乙烯與由分離器14帶出的其它氣體分離，并且通過(guò)排放設(shè)備18和管線19抽出聚乙烯，同時(shí)已經(jīng)分離出的氣體與通過(guò)管線24加入或者以其它方式加入的任何氣體一起，通過(guò)管線22離開第二分離器17，其中加氫反應(yīng)器1的出口通過(guò)管線7與流化床反應(yīng)器10或循環(huán)氣管線12相連。
在本發(fā)明方法的另一種實(shí)施方案中，實(shí)施本發(fā)明方法的裝置(圖2)具有如下特點(diǎn)a)加氫反應(yīng)器1，該反應(yīng)器具有乙烯進(jìn)料管線2和氫進(jìn)料管線3，和b)流化床反應(yīng)器10，該反應(yīng)器的底部和頂部與循環(huán)氣管線12相連，而所述循環(huán)氣管線包括循環(huán)氣冷卻器9，其中流化床反應(yīng)器10具有催化劑入口11和所形成聚乙烯的出口13，所述聚乙烯在分離器14中收集，而該分離器通過(guò)管線25與流化床反應(yīng)器10或循環(huán)氣管線12相連，其中在分離器14中由流化床反應(yīng)器10帶出的氣體分離出的支流通過(guò)壓縮機(jī)26輸送，并且如果合適，通過(guò)分離裝置27，以及如果合適，通過(guò)循環(huán)氣管線12返回流化床反應(yīng)器10，并且有一股支流，特別當(dāng)該支流具有高的氮含量時(shí)，與通過(guò)管線31或以其它方式加入的任何氣體一起，通過(guò)管線28從系統(tǒng)中排放，而聚乙烯通過(guò)排放設(shè)備29和管線30抽出，其中加氫反應(yīng)器1的出口通過(guò)管線7與循環(huán)氣管線12相連。
加氫反應(yīng)器1的出口優(yōu)選與塔5相連，用于在向循環(huán)氣管線12中加入乙烯之前進(jìn)一步純化加氫氣體。
乙烯進(jìn)料管線2和氫進(jìn)料管線3可以組合為聯(lián)合的進(jìn)料管線，該進(jìn)料管線與加氫反應(yīng)器1相連。
本發(fā)明進(jìn)一步提供在本發(fā)明的方法中應(yīng)用乙烷，從而增加所應(yīng)用流化氣體的熱容。
下列實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述實(shí)施例下表給出了各種流化氣體組合物的比熱。
權(quán)利要求
1.一種由“原料乙烯”制備聚乙烯的方法，其中包括a)加氫步驟，其中含有雜質(zhì)或次要組分如乙炔和乙烷的“原料乙烯”與氫反應(yīng)，從而通過(guò)催化加氫形成乙烯以脫除乙炔，并且部分乙烯被轉(zhuǎn)化為乙烷，和b)聚合步驟，其中離開步驟a)的乙烯在流化床反應(yīng)器的氣相中進(jìn)行反應(yīng)形成聚乙烯，其中所應(yīng)用的流化氣體在進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)包括乙烯和以流化氣體總體積為基準(zhǔn)20至70體積％乙烷，可能還含有其它組分，其中在步驟b)中所規(guī)定的濃度除了在“原料乙烯”中已經(jīng)存在的乙烷以外，還包括在步驟a)中乙烯目標(biāo)轉(zhuǎn)化成的乙烷及任選/或加入到“原料乙烯”中的乙烷原料物流。
2.權(quán)利要求1的方法，其中以流化氣體的總體積為基準(zhǔn)，在進(jìn)入流化床反應(yīng)器之前，所述流化氣體包括50-65體積％乙烯、35-50體積％乙烷、0-1體積％氮、0-10體積％氫、以及可能的其它組分。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中利用在加氫步驟a)中所得到的加氫熱來(lái)加熱“原料乙烯”。
4.權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的方法，其中在聚合步驟b)中，流化氣體流過(guò)包含聚烯烴顆粒和催化劑的流化床，并且離開流化床的氣體被冷卻并返回流化床，通過(guò)向循環(huán)氣中加料或直接向反應(yīng)器中加料而替代已經(jīng)反應(yīng)的乙烯，并通過(guò)定期或連續(xù)打開閥而從反應(yīng)器中排出聚乙烯。
5.權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的方法，其中在步驟b)中所應(yīng)用的催化劑包括在載體上的過(guò)渡金屬化合物。
6.實(shí)施權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法的設(shè)備，包括a)加氫反應(yīng)器(1)，該反應(yīng)器具有乙烯進(jìn)料管線(2)和氫進(jìn)料管線(3)，和b)流化床反應(yīng)器(10)，該反應(yīng)器的底部和頂部與循環(huán)氣管線(12)相連，而所述循環(huán)氣管線包括循環(huán)氣冷卻器(9)，其中流化床反應(yīng)器(10)具有催化劑入口(11)和聚乙烯出口(13)，而所述聚乙烯在第一分離器(14)中收集，在所述分離器(14)中由流化床反應(yīng)器(10)帶出的氣體支流與粉末狀聚乙烯分離，并且這股氣體通過(guò)管線(15)輸送，如果需要，所述氣體支流通過(guò)管線(20)排放，并且如果需要，通過(guò)壓縮機(jī)(23)經(jīng)循環(huán)氣管線(12)輸送返回流化床反應(yīng)器(10)，并且第一分離器(14)通過(guò)另外的管線(16)與第二分離器(17)相連，在所述第二分離器中聚乙烯與由分離器(14)帶出的其它氣體分離，并且通過(guò)排放設(shè)備(18)和管線(19)抽出聚乙烯，同時(shí)已經(jīng)分離出的氣體通過(guò)管線(22)離開第二分離器(17)，其中加氫反應(yīng)器(1)的出口通過(guò)管線(7)與流化床反應(yīng)器(10)或循環(huán)氣管線(12)相連。
7.實(shí)施權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)方法的設(shè)備，包括a)加氫反應(yīng)器(1)，該反應(yīng)器具有乙烯進(jìn)料管線(2)和氫進(jìn)料管線(3)，和b)流化床反應(yīng)器(10)，該反應(yīng)器的底部和頂部與循環(huán)氣管線(12)相連，而所述循環(huán)氣管線包括循環(huán)氣冷卻器(9)，其中流化床反應(yīng)器(10)具有催化劑入口(11)和所形成聚乙烯的出口(13)，所述聚乙烯在分離器(14)中收集，而該分離器通過(guò)管線(25)與流化床反應(yīng)器(10)或循環(huán)氣管線(12)相連，其中在分離器(14)中由流化床反應(yīng)器(10)帶出的氣體分離出的支流通過(guò)壓縮機(jī)(26)輸送，并且如果合適，通過(guò)分離裝置(27)，以及如果合適，通過(guò)循環(huán)氣管線(12)返回流化床反應(yīng)器(10)，并且有一股支流，特別當(dāng)該支流具有高的氮含量時(shí)，通過(guò)管線(28)從系統(tǒng)中排放，而聚乙烯通過(guò)排放設(shè)備(29)和管線(30)抽出，其中加氫反應(yīng)器(1)的出口通過(guò)管線(7)與循環(huán)氣管線(12)相連。
8.權(quán)利要求6或7的設(shè)備，其中加氫反應(yīng)器(1)的出口與塔(5)相連，用于進(jìn)一步純化加氫氣體。
9.權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法，其中應(yīng)用乙烷來(lái)增加所應(yīng)用的流化氣體的熱容。
全文摘要
一種由“原料乙烯”制備聚乙烯的方法，包括a)加氫步驟，其中含有雜質(zhì)或次要組分如乙炔和乙烷的“原料乙烯”與氫反應(yīng)，從而通過(guò)催化加氫形成乙烯以脫除乙炔，并且部分乙烯被轉(zhuǎn)化為乙烷，和b)聚合步驟，其中離開步驟a)的乙烯在流化床反應(yīng)器的氣相中進(jìn)行反應(yīng)形成聚乙烯，其中所應(yīng)用的流化氣體在進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)包括乙烯和以流化氣體總體積為基準(zhǔn)20至70體積％乙烷，可能還含有其它組分。在所要保護(hù)的方法中，應(yīng)用乙烷增加所應(yīng)用的流化氣體的熱容。
文檔編號(hào)C07C7/167GK1537121SQ02814157
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2002年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月10日
發(fā)明者K·伯哈爾特, K 伯哈爾特, W·史克坦茲, 頌棺, G·杜克 申請(qǐng)人:巴塞爾聚烯烴有限公司