装备有用于检测格栅堵塞的流动速率或压力传感器的流化床烯烃聚合反应器用的气体分布板

摘要

提供了用于流化床烯烃聚合反应器的气体分布板。除用于分布流化气体的孔外，所述板包括多个用于将流体引入流化床反应器的中空突出部分。中空突出部分，其可以是管或管道，朝着流化床延伸高于板并且用于许多目的。突出部分可能破碎或穿透下落的聚合物团块或片材。它们可以装备有流动或压力传感器来检测沿突出部分的流动速率的降低或者压降的增加，其是下落的聚合物团块或片材的存在和/或尺寸的指标。通过直接将喷射流体输送到团块或片材中，突出部分还可以将团块或片材破碎成较小的碎片。还可以使用突出部分来将破坏剂注入到落下的团块或片材，或者床的塌陷部分中，从而加速破坏剂穿透到团块、片材或塌陷部分中。

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于流化床烯烃聚合反应器的气体分布板。本发明还涉及包括气体分布板的流化床烯烃聚合反应器，以及用于检测流化床烯烃聚合反应器中的下落的聚合物团块或片材的存在或尺寸的方法。

背景技术

在流化床烯烃聚合反应器中，床的流化是通过向上流动的气体获得的，所述向上流动的气体还用来移去一些反应热。在“冷凝方式”的操作中，流化气体包含可冷凝的组分，其增加了反应器中可得到的冷却能力。在反应器底部的格栅用于将流化气体均匀地沿反应器横截面分布并且防止固体进入气体供应增压室。

这种格栅在本领域中被称为各种名称，如“分布气体板”、“气体分布板”、“气体分布器板”、“穿孔板”、“气体分布格栅”、“气体流化格栅”和“气相分散格栅”。

反应器中的聚合物粉末有时可能熔合在一起，这可能造成在反应器壁上形成聚合物片材和/或在气体分布格栅上形成团块(大块)。从壁上脱落并且沉积在格栅上的片材可能是在格栅上形成团块的前体。由于团块的存在造成的通过格栅的气体流动的堵塞不利地影响流化床的流体动力学，包括床流化的部分或完全损失。当流化在床的一些部分中损失时，有效地从聚合物颗粒中移去热量的能力也损失了。这可能导致聚合物的熔化并且聚合物颗粒熔合到另外的团块或大块中。或者，聚合反应器中的状况可能是这样的，使得粉末中的内聚力足够强以致于将独立的粉末颗粒熔合到团块中，引起床的局部或全部去流化，损失有效地冷却聚合物的能力，并且又导致团块或大块的形成。

因此，令人期望的是具有用于检测团块的存在和尺寸的工具和具有用于破碎任何团块或者减缓其生长速率的工具。如果团块的生长看起来失控的话，用于快速破坏(kill)团块、床的去流化部分和其余的粉末床中的反应的工具也将是令人期望的。

发明内容

本发明满足了这些需要，以及将变得显而易见的其它需要，这是通过提供特别设计的流化床烯烃聚合气体分布板来实现的。所述板包括：

(a) 多个用于将流化气体分布到流化床烯烃聚合反应器中的孔；和

(b) 多个用于将流体引入流化床反应器中的中空突出部分。

在一个实施方案中，中空突出部分包括用于测量通过突出部分的流体的流动速率或压力的传感器；并且具有一定的尺寸与形状，以及由材料构成，其有效地破碎或穿透落下的聚合物团块、片材或床的去流化部分。

本发明还提供了流化床烯烃聚合反应器，其包括根据本发明的新的气体分布板。

本发明进一步提供了用于检测在流化床烯烃聚合反应器中的下落的聚合物团块或片材的存在或尺寸的方法。该方法包括以下的步骤：

(a) 提供具有气体分布板的反应器，所述气体分布板包括：

(i) 多个用于将流化气体分布到流化床反应器中的孔；和

(ii) 多个用于将流体引入流化床反应器中的中空突出部分，其中中空突出部分包括用于测量通过突出部分的流体的流动速率或压力的传感器；

(b) 测量通过突出部分的流体的流动速率或压力；和

(c) 为流动速率的降低或者为压降而监控通过突出部分的流体的流动速率或压力。

发明的详细说明

本发明包括使用多个中空突出部分，其延伸高于位于反应器底部的流化床烯烃聚合气体分布板。如上所述，所述板用于将流化气体均匀地沿反应器横截面分布并且防止固体进入气体供应增压室。典型地，板可以是筛网，带槽板(slotted plate)，穿孔板，具有孔(holes)或端口(ports)和在其上的角帽(angle caps)或泡罩(bubble caps)的板，或类似物。优选类型的气体分布器板通常由金属制造并且具有多个沿其表面分布的孔。孔通常是直径为约1/2英寸并且贯穿板的厚度。

中空突出部分可以具有各种尺寸和形状，但优选地是管道(pipes)或管(tubes)的形式，其延伸高于分布板，即朝着流化床的方向，约4-8英寸，如6英寸。因此，在冷凝方式的操作中，在板之上冷凝的任何液体将不会影响流体通过突出部分的流动。中空突出部分的一种优选的形状是类似于钉或矛的形状，使得中空突出部分可以用来破碎或穿透下落的聚合物团块或片材。

构成中空突出部分的材料没有特别地限制。该材料应当是足够耐用的，以便经受流化床反应器内的状况，并且足够坚硬，以便破碎或穿透下落的聚合物团块或片材，同时基本上保持其形状。材料可以是金属，但优选地由塑料构成，使得如果切碎团块而便于移去变得需要的话，突出部分可以容易地被切割并且然后以低成本替换。

中空突出部分可以是作为板的一部分成形的结构，或者可以随后被添加到预成形的板或者对当前使用的现有的板进行改造。在后一情况中，中空突出部分可以可逆地(与永久地相反)连接到板中的孔，如通过使用粘合剂(adhesives)，螺钉(screws)或其它扣紧装置(fasteing device)，或者通过在突出部分上和在板的孔中的合适的螺纹(threading)螺钉连接(screwed)到板。或者，中空突出部分可以根本未连接到板，但可以简单地从下向上突出通过板中的开口。

所使用的中空突出部分的数目可以在宽范围内变化，如2-30或更多。典型地，沿着板所覆盖的区域分布的8-16个中空突出部分应当是合适的。

在正常操作期间，流体，在聚合条件下其可以是气体或挥发性液体，以足够高的流动速率通过中空突出部分以便防止固体堵塞突出部分。这样的流动速率将取决于其中使用板的特定的系统。但是通常，流动速率的范围可以是确保平均速度为2-200英尺/秒所需要的。

通过中空突出部分的流体的类型可能变化，这取决于反应器的情况。在正常操作期间，流体可以具有流化气体的组成(make-up)，它可以是稀释剂如氮气，乙烷，丙烷，或丁烷等，或它是含单体的进料物流。

在一种特别优选的实施方案，中空突出部分装备有用于测量通过突出部分的流体的流动速率或压力的传感器。通过独立的突出部分的平均流动速率的降低或者沿独立的突出部分的压降的增加将表现出围绕突出部分的出口的团块形成。

此外，如果相邻的中空突出部分检测出流动的下降或者压降的提高，可以估计团块的尺寸，因为突出部分之间的间距将是已知的。

因此，在另一方面中，本发明提供了用于检测流化床烯烃聚合反应器中的下落的聚合物团块或片材的存在或尺寸的方法。该方法包括：

(a) 提供具有气体分布板的流化床烯烃聚合反应器，所述气体分布板包括：

(i) 多个用于将流化气体分布到流化床反应器中的孔；和

(ii) 多个用于将流体引入流化床反应器中的中空突出部分，其中中空突出部分包括用于测量通过突出部分的流体的流动速率或压力的传感器；

(b) 测量通过突出部分的流体的流动速率或压力；和

(c) 为流动速率的降低或者为压降的增加而监控通过突出部分的流体的流动速率或压力。

如果团块的尺寸看起来对于反应器出口来说太大的话，如通过在中空突出部分中的任一个中检测出流动速率的降低低于设定值或者压降的增加高于设定值所指示的，快速地提高通过受影响的(一个或多个)突出部分的流体的流动速率可以用于将团块破碎成可管理的碎片(manageable pieces)。如果通过中空突出部分的流体的一次或多次喷射没有将团块破碎成可管理的碎片(manageable pieces)的话，那么可以将合适的破坏剂(kill agent)注入到受影响的突出部分以试图加速破坏剂穿透到团块中。

破坏剂可以选自各式各样的产品，其在聚合条件下优选地是气体或挥发性液体并且在基于过渡金属的催化剂的存在下能够降低烯烃的聚合速率。破坏剂可以是聚合抑制剂或这类反应已知的毒剂。这样的化合物包括一氧化碳，二氧化碳，二硫化碳，氧硫化碳，氮氧化物和过氧化物，氧气，具有1-6个碳原子的醇，具有1-6个碳原子的醛，具有1-6个碳原子的酮，硫醇类，和水。

破坏剂还可以是能络合催化剂并且降低聚合速率的电子供体化合物，如含至少一个氧、硫、氮和/或磷原子的有机化合物。这样的化合物包括胺、酰胺、膦、亚砜、砜、酯、醚和硫醚。

优选的破坏剂是二氧化碳，因为它能够在不引起有害的副作用的情况下延迟系统中的聚合。

如果其中使用破坏剂被认为是必需的话，将液体破坏剂直接注入床的去流化部分，使得在聚合条件下液体将迅速地蒸发，可以改进破坏剂在床的去流化部分中以及围绕每一中空突出部分的排出口的径向分散。通过这样的液体破坏剂的注入引起的蒸气的快速形成能够有助于流化床的塌陷部分的破碎。

进一步，在正常操作期间，注入液体惰性稀释剂或液体单体通过中空突出部分的基质(matrix)能够在其中塌陷或部分塌陷的床可能出现的区域中提供冷却。在引入破坏剂前，效果将是减缓团块的生长。

另外，在引入破坏剂通过受影响的(一个或多个)中空突出部分的同时使反应器减压可能加速破坏剂输送到团块(去流化的粉末)的空隙中。

如本文中使用的，术语“多个”是指两个或更多个。

如本文中使用的，“设定值”是指预先确定的值。设定值可以是通过中空突出部分的流体的流动速率或压降的特定值。设定值还可以是通过中空突出部分的流体的平均流率或压降的百分比，例如，95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%等。

根据本发明的板可以被安装在用于聚合烯烃的本领域已知的流化床反应器的任一个中。

在另一方面中，本发明包括在气体分布板之上，也许在高于板2-3英尺的高度处，快速注入大量的液体破坏剂。液体密度大于流化介质的密度并且在聚合条件下液体破坏剂的蒸发速率允许在注入后破坏剂以气态和液态两者存在达长时间(significant time)。通过使用重力而有助于液体穿透以及通过提供破坏剂(一旦其穿透流化床的塌陷部分，将蒸发)，这可能改进破坏剂分散到床的塌陷部分中。此外，在被循环的粉末上的破坏剂提供了在保持流化的床的部分中破坏剂的另外的循环。所述方法可以利用沿聚合容器的整个横截面积分散的大量的水。

另外，在引入破坏剂后的反应器的加压将加速破坏剂输送到团块(去流化的粉末)的空隙中。

本发明已经特别参考其优选的实施方案进行了详细描述，但是应该理解，在本发明的精神和范围内可以进行变化和改变。