專利名稱：氣相聚合設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣相聚合設(shè)備，更具體說(shuō)，本發(fā)明涉及氣相聚合設(shè)備，其中氣相的單體和/或共聚用單體作為聚合物的起始原料，在固體聚合催化劑和其它聚合必須的氣相的存在下進(jìn)行反應(yīng)，以生產(chǎn)粉末形式的聚合物(以下稱“粉狀聚合物”)。
已知最常用的氣相聚合設(shè)備是流化床型氣相聚合設(shè)備，其中氣相聚合容器具有氣體分布板。
在上述流化床型的氣相聚合裝置中，單體或含有單體的氣體是通過(guò)壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)的方式，由進(jìn)氣管引入到氣相聚合容器的下部(只要沒(méi)有特殊說(shuō)明，“氣體”一般指單體或含有單體的氣體)。
然后，通過(guò)設(shè)置在氣相聚合容器下部并且具有很多開(kāi)孔的氣體分布板，將引入至氣相聚合容器的氣體均勻分布在氣相聚合容器中。均勻分布的氣體分布到氣相聚合容器的上部。這樣，當(dāng)通過(guò)上行的氣流已經(jīng)成為聚合物的粉末如粉狀聚合被流化的同時(shí)發(fā)生聚合。
然后，流化的顆?？梢孕纬珊愣ǖ牧骰瘜?，且該層的厚度可以得到控制，例如通過(guò)氣體的流化。在流化層中，單體和催化劑顆粒(固體聚合催化劑)接觸而聚合。
將一排氣管連接在氣相聚合容器的容器上部，使得氣體在從該部位排出。
進(jìn)氣管和排氣管可以形成氣相循環(huán)系統(tǒng)(例如，循環(huán)導(dǎo)管)用以在容器中循環(huán)氣體。
該氣相循環(huán)系統(tǒng)裝配氣體循環(huán)機(jī)，如鼓風(fēng)機(jī)等。氣體循環(huán)機(jī)是用于將氣體通過(guò)氣相循環(huán)系統(tǒng)吹進(jìn)氣相聚合容器中的設(shè)備。氣體循環(huán)機(jī)還是用于運(yùn)送氣相聚合容器中處于未反應(yīng)條件并從中排出氣體的設(shè)備，且如果需要，將新填充的氣體運(yùn)送至容器中的設(shè)備。
由氣體循環(huán)機(jī)運(yùn)送至氣相聚合容器中的氣體可以如上所述發(fā)生聚合，得到粉狀聚合物。在氣相聚合容器中不參與聚合的氣體，通過(guò)排氣管從氣相聚合容器中被排出，然后再通過(guò)進(jìn)氣管被送入氣相聚合容器中，進(jìn)行聚合以重復(fù)生產(chǎn)粉狀聚合物。
另外，作為起始原料的單體和共聚用單體以及固體聚合催化劑可以自動(dòng)提供給氣相循環(huán)系統(tǒng)，以補(bǔ)充這些成分在聚合中消耗的量。提供給氣相循環(huán)系統(tǒng)的、包含單體和/或共聚用單體的氣體以及循環(huán)氣體，可以是能夠形成流化層并且可以部分包含液相的氣體。特別是，當(dāng)氣相聚合容器中反應(yīng)熱量高時(shí)，可以包含易揮發(fā)和易凝結(jié)的介質(zhì)如丙烷、丁烷或類似的物質(zhì)，但這種介質(zhì)對(duì)反應(yīng)是惰性的。
此外，給氣相聚合容器裝配一和聚合物卸料管相連接的沉降裝置。該裝置可稱作槽、桶(drum)等等，但是，以下將稱為一般的“沉降槽”。
沉降槽是指用于將已通過(guò)聚合在氣相聚合容器中形成的粉狀聚合物從氣相聚合容器中轉(zhuǎn)移到的地方。聚合物卸料管用于將粉狀聚合物從氣相聚合容器轉(zhuǎn)移到沉降槽。轉(zhuǎn)移時(shí)伴未用于聚合并可以包含未反應(yīng)單體的氣體、聚合催化劑等等。因此，除粉狀聚合物外、還包含未反應(yīng)單體的氣體、聚合催化劑等等的氣體可以進(jìn)入沉降槽中。這些氣體在沉降槽的上部得到收集，并且通過(guò)裝配在沉降槽上部的排氣管從沉降槽中排出。然后，被排出的氣體通過(guò)排氣管返回至進(jìn)行聚合容器，被重新用于聚合。排氣管和容器的上部相連。
從沉降槽通過(guò)排氣管返回至氣相聚合容器的氣體中伴隨有少量的粉狀聚合物。
少量的粉狀聚合物偶爾會(huì)粘附在排氣管朝向容器內(nèi)部的端部。然后，由于粉狀聚合物粘附得越來(lái)越多而形成大塊，將會(huì)出現(xiàn)排氣管的端口被堵塞的問(wèn)題。當(dāng)這個(gè)結(jié)塊從排氣管的端口落下時(shí)，落入的結(jié)塊將沉積在氣相聚合容器中不久堵塞氣體分布板的細(xì)孔。結(jié)果，發(fā)生氣體分布板被堵塞的問(wèn)題。
因此，當(dāng)排氣管和氣體分布板被結(jié)塊粉狀聚合物堵塞時(shí)，應(yīng)當(dāng)加以清除。但是，清理它們非常麻煩，在清除過(guò)程中，必須停止設(shè)備操作，因而減低了生產(chǎn)效率。
本發(fā)明已經(jīng)解決了上述常見(jiàn)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種氣相聚合設(shè)備，可以防止在排氣管中形成粉狀聚合物結(jié)塊。
本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)粉狀聚合物在排氣管朝向氣相聚合容器內(nèi)部的端口越積越多的原因在于(1)氣體在容器和排氣管相連的上部空間中的流動(dòng)速度低，和(2)在氣相循環(huán)系統(tǒng)中，存在氣體流動(dòng)速度快于氣相聚合容器上部空間的位置。
經(jīng)過(guò)對(duì)這些事實(shí)的深入研究，本發(fā)明者發(fā)明了可非常容易防止粉狀聚合物在排氣管越積越多的氣相聚合設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合設(shè)備，該設(shè)備由下述裝置組成氣相聚合容器，其中，在氣相中于固體聚合催化劑的存在下，通過(guò)聚合生產(chǎn)粉末形式的聚合物；氣相循環(huán)系統(tǒng)，其中，在容器中未參與聚合的未反應(yīng)單體和其它氣體從所說(shuō)的容器中排出，并且再次被送回至所說(shuō)的容器，以便使它們得到循環(huán)；聚合物卸料管，用于將所說(shuō)氣相聚合容器中形成的所說(shuō)粉狀聚合物從所說(shuō)的氣相聚合容器中卸出；沉降裝置，該裝置和聚合物卸料管連接，并且沉降所說(shuō)聚合物卸料管卸出的所說(shuō)粉狀聚合物；排氣管，通過(guò)它，所說(shuō)的沉降裝置連接到所說(shuō)氣相循環(huán)系統(tǒng)中壓力比所說(shuō)沉降裝置壓力低的部分，以便至少一部分通過(guò)所說(shuō)聚合物卸料管可能與所說(shuō)粉狀聚合物一起進(jìn)入所說(shuō)沉降裝置的氣體可以從所說(shuō)的沉降裝置中排出。
本發(fā)明的循環(huán)系統(tǒng)由氣相聚合容器的排氣門(mén)、冷凍裝置、吹風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)、氣相聚合容器的進(jìn)氣門(mén)、以及直接或間接連接它們的管道組成。除上面提及的裝置外，例如，在排氣門(mén)和進(jìn)氣門(mén)之間可以安置排水槽。如果需要，可以隨意選擇設(shè)備的安排和數(shù)量。
本發(fā)明的氣相聚合容器具有如上所述部件，其可排出氣相，所述氣相可與粉末聚合物通過(guò)容器的聚合物排氣管進(jìn)入沉降槽，再?gòu)某两挡叟懦觥?br> 為完成本發(fā)明的目的，沉降槽通過(guò)排氣管被連接到氣相循環(huán)系統(tǒng)中比沉降槽壓力低的部分。
這樣，沉降槽中的氣相可以通過(guò)排氣管進(jìn)入氣相循環(huán)系統(tǒng)中。
雖然排氣管可以連接在氣相循環(huán)系統(tǒng)的任何位置，但優(yōu)選連接在這樣一個(gè)位置，即以管的橫截面來(lái)講，循環(huán)氣體的線速度(例如)等于或大于5m/s的位置，更優(yōu)選等于或大于10m/s。循環(huán)氣體線速度的上限并不重要，但優(yōu)選從防止壓力損失增加和管道振動(dòng)的角度出發(fā)，優(yōu)選等于或小于100m/s，更優(yōu)選等于或小于50m/s。
另外，在系統(tǒng)中優(yōu)選裝配用以除去聚合反應(yīng)熱量的冷凍裝置、和用以循環(huán)氣相循環(huán)系統(tǒng)中氣相的氣相循環(huán)裝置，其中冷凍裝置設(shè)置在容器排氣側(cè)，并且優(yōu)選將排氣管連接在循環(huán)系統(tǒng)中的冷凍裝置和氣相循環(huán)裝置之間的位置。更加優(yōu)選，當(dāng)氣相聚合容器的排氣門(mén)、除熱器、吹風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)、以及氣相聚合容器的進(jìn)氣管按照這種順序安排在循環(huán)系統(tǒng)中時(shí)，優(yōu)選將沉降槽的排氣管連接到除熱器與吹風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)之間的位置。
當(dāng)預(yù)設(shè)循環(huán)系統(tǒng)和沉降槽的壓差時(shí)，以便粉狀聚合物可以由排氣管中的氣體流動(dòng)被吹落時(shí)，與普通方式連接排氣管至氣相聚合容器的上部空間相比，排氣管中的氣體流動(dòng)速度較快。因而，在排氣槽中不會(huì)形成聚合物的結(jié)塊，以便不再需要清除排氣管和氣體分布板，而常規(guī)技術(shù)中它們是必須得到清理的。由此，沒(méi)有必要停止氣相聚合容器的操作，從而生產(chǎn)效率不減低。
通過(guò)結(jié)合附圖參考以下更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的目的和特點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合設(shè)備的示意圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明氣相聚合設(shè)備改進(jìn)實(shí)例的示意圖。
以下將基于參考附圖的實(shí)施方案詳細(xì)描述本發(fā)明的氣相聚合設(shè)備。
氣相聚合設(shè)備1具有在其內(nèi)部裝有氣體分布板2的氣相聚合容器3。
氣相聚合容器3是氣相的單體在其中作為聚合物起始原料于固體聚合催化劑的存在下聚合，若需要，和共聚用單體聚合，以形成粉狀聚合物的容器。
氣相聚合容器3在其下部具有進(jìn)氣管5，在其上部具有排氣管7，并且相互連接。進(jìn)氣管5和排氣管7包括在氣相循環(huán)系統(tǒng)中，通過(guò)該系統(tǒng)，氣相聚合容器3中沒(méi)有參與聚合的未反應(yīng)單體被再循環(huán)至氣相聚合容器3中。
由包含未反應(yīng)單體的氣體及新送入氣相聚合設(shè)備1中的單體在氣相聚合容器3中形成流化床。應(yīng)當(dāng)注意，單體和聚合所必須的其它氣體可以被送到氣相循環(huán)系統(tǒng)9中的適宜部位(例如，圖1表示的數(shù)字(1))。
除進(jìn)氣管5和排氣管7外，氣相循環(huán)系統(tǒng)9還包括作為冷卻裝置的除熱器9a和作為氣相循環(huán)裝置的吹風(fēng)機(jī)(或壓縮機(jī))9b，它們被安排在進(jìn)氣管5和排氣管7之間。
聚合產(chǎn)生的反應(yīng)熱量通過(guò)除熱器9a釋放到設(shè)備的外部。氣體在氣相循環(huán)系統(tǒng)9中通過(guò)循環(huán)氣體吹風(fēng)機(jī)9b反復(fù)循環(huán)。氣體循環(huán)的方向由白色箭頭表示。
例如，在圖1中數(shù)字(1)表示的部位將固體聚合催化劑送入，并且若需要，例如在圖1數(shù)字(1)或(2)所示部位將共聚用單體送入。
作為沉降裝置的沉降槽13通過(guò)具有球閥11的聚合物卸料管12連接在氣相聚合容器3的下部。
聚合物卸料管12可以將氣相聚合容器3中聚合形成的粉狀聚合物排出到氣相聚合容器3的外部。
沉降槽13將聚合物卸料管12卸出的粉狀聚合物沉淀在其中，并且當(dāng)打開(kāi)球閥11時(shí)，來(lái)自氣相聚合容器3的粉狀聚合物和氣體通過(guò)聚合物卸料管12進(jìn)入沉降槽13。氣體夾帶到下一步是經(jīng)常引起單體等損失和復(fù)雜再循環(huán)的原因。因此，將排氣管15的一端15a裝配在沉降槽13的上部，以排放來(lái)自槽13的氣體。而且，將排氣管15的另一端15b連接在氣相循環(huán)系統(tǒng)9中壓力比沉降槽13壓力低的部分。在該實(shí)施方案中，在氣相循環(huán)系統(tǒng)9的途徑中，沿氣體循環(huán)方向并且在除熱器9a和循環(huán)氣體吹風(fēng)機(jī)9b之間的部分，是其壓力比沉降槽13壓力低的部分。尤其是，排氣管15另一端15b的連接部分直接正好在連接循環(huán)系統(tǒng)9中的除熱器9a之后。此外，在排氣管15的中間設(shè)置一通風(fēng)閥15c。該通風(fēng)閥15c是用來(lái)控制排氣管15中氣體流動(dòng)的體積，并且一般為打開(kāi)狀態(tài)。
在沉降槽13的下部通過(guò)具有球閥18的連接管19連接轉(zhuǎn)移槽17。轉(zhuǎn)移槽17是最后用于將沉積在沉降槽13中的粉狀聚合物轉(zhuǎn)移至其它處理裝置(未顯示)的槽。轉(zhuǎn)移槽17的形狀可以和沉降槽13相同或者不同。
球閥18可以將沉降槽13中的粉狀聚合物引至轉(zhuǎn)移槽17，且轉(zhuǎn)移槽17的下部通過(guò)卸料閥25和轉(zhuǎn)移管23連接，卸料閥25總是打開(kāi)的。
下面，將描述粉狀聚合物和其它從氣相聚合容器3中卸出的過(guò)程。
1)打開(kāi)球閥11，將夾帶有氣體的粉狀聚合物從氣相聚合容器3中通過(guò)聚合物卸料管12運(yùn)送至沉降槽13。同時(shí)，打開(kāi)通風(fēng)閥15c，和關(guān)閉球閥18。
由于通風(fēng)閥15c打開(kāi)并且球閥18關(guān)閉，當(dāng)夾帶氣體的粉狀聚合物以上述方式被送入沉降槽13時(shí)，沉降槽13中沉積一定量的粉狀聚合物。同時(shí)，被送入沉降槽13的氣體通過(guò)排氣管15引至氣相循環(huán)系統(tǒng)9。
2)當(dāng)沉降槽13中沉積了一定量的粉狀聚合物時(shí)，關(guān)閉球閥11停止粉狀聚合物從氣相聚合容器3中的外流。
3)當(dāng)打開(kāi)球閥18，粉狀聚合物從沉降槽13的下部通過(guò)連接管19流動(dòng)到轉(zhuǎn)移槽17中。通風(fēng)閥15c一般是開(kāi)啟的，且粉狀聚合物可以順利流動(dòng)。進(jìn)而，由于粉狀聚合物流動(dòng)至轉(zhuǎn)移槽17可以伴隨少量的氣體，可以將積累在轉(zhuǎn)移槽17上部空間的氣體排出。
4)在粉狀聚合物完成流動(dòng)到轉(zhuǎn)移槽17之后，關(guān)閉球閥18。如上所述，卸料閥25總是開(kāi)啟的，從而轉(zhuǎn)移槽17中的粉狀聚合物總是可以通過(guò)轉(zhuǎn)移管23轉(zhuǎn)移至其它上述的處理裝置中?？梢赃m當(dāng)對(duì)球閥11和18進(jìn)行打開(kāi)-和-關(guān)閉的控制，以便不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)移槽17中沒(méi)有了粉狀聚合物而停止將粉狀聚合物運(yùn)送至其它處理裝置。
在該氣相聚合設(shè)備1中，從氣相聚合容器3中通過(guò)聚合物卸料管12進(jìn)入沉降槽13并且?jiàn)A帶粉狀聚合物的氣體，通過(guò)排氣管15被引入至氣相循環(huán)系統(tǒng)9中除熱器9a與循環(huán)氣體吹風(fēng)機(jī)9b之間的部分。
當(dāng)預(yù)設(shè)循環(huán)系統(tǒng)9和沉降槽13之間的壓差，以便粉狀聚合物可以通過(guò)氣體在氣相循環(huán)系統(tǒng)9中的流動(dòng)而被吹落時(shí)，與按常規(guī)方式將排氣管15連接在氣相聚合容器3上部空間相比，該排氣管15中的氣體流動(dòng)速度較快。因此，排氣管15中不會(huì)形成粉狀聚合物的結(jié)塊。
結(jié)果，排氣管15和氣體分布板2可以不被粉狀聚合物的結(jié)塊堵塞，以便不再需要清除排氣管和氣體分布板，而常規(guī)技術(shù)中它們是必須得到清理的。由此，沒(méi)有必要停止氣相聚合設(shè)備1的操作，從而生產(chǎn)效率不減低。
另一方面，如圖2所示的氣相聚合設(shè)備1A，是一種氣相聚合設(shè)備1的改進(jìn)實(shí)例，它與設(shè)備1不同之處在于沒(méi)有沉降槽13，以及沒(méi)有具有球閥18并且和槽13相連的連接管19；而是部件以下的轉(zhuǎn)移槽17直接和具有球閥11的聚合物卸料管12連接。
然而，氣相聚合設(shè)備1A沒(méi)有沉降槽13并且沒(méi)有連接管19，以便粉狀聚合物總是連續(xù)地從氣相聚合容器3中卸出到轉(zhuǎn)移槽17中，并且通過(guò)具有卸料閥25的運(yùn)輸管23連續(xù)地轉(zhuǎn)移到其它處理裝置，所說(shuō)的卸料閥25總是開(kāi)啟的。
在該氣相聚合設(shè)備1A中，在聚合容器3-聚合物卸料管12-轉(zhuǎn)移槽17-排氣管15整個(gè)途徑中，轉(zhuǎn)移槽17連接在氣相循環(huán)系統(tǒng)9的壓力低于轉(zhuǎn)移槽17中壓力的部分。槽17中設(shè)置插管，以便形成粉末表面。否則，粉末表面的含量要通過(guò)輻射液體表面計(jì)等來(lái)測(cè)定。且其含量通過(guò)球閥11來(lái)調(diào)整。同時(shí)，可以將轉(zhuǎn)移槽17中分離的氣體從中排出并且引入至循環(huán)系統(tǒng)9。結(jié)果，排氣管15和氣體分布板2不會(huì)被堵塞，以便和氣相聚合設(shè)備1一樣可以不再需要清除管道和板。
另外，改進(jìn)設(shè)備1A和設(shè)備1相同的部分使用了相同的標(biāo)記作為說(shuō)明的略寫(xiě)。
權(quán)利要求
1.一種氣相聚合設(shè)備，包括氣相聚合容器，其中，在氣相中于固體聚合催化劑的存在下，通過(guò)聚合生產(chǎn)粉末形式的聚合物；氣相循環(huán)系統(tǒng)，其中，在容器中未參與聚合的未反應(yīng)單體和其它氣體從所說(shuō)的容器中排出，并且再次被送回至所說(shuō)的容器，以便使它們得到循環(huán)；聚合物卸料管，用于將所說(shuō)氣相聚合容器中形成的所說(shuō)粉狀聚合物從所說(shuō)的氣相聚合容器中卸出；沉降裝置，該裝置和聚合物卸料管連接，并且沉降所說(shuō)聚合物卸料管卸出的所說(shuō)粉狀聚合物；排氣管，通過(guò)它，所說(shuō)的沉降裝置連接到所說(shuō)氣相循環(huán)系統(tǒng)中壓力比所說(shuō)沉降裝置壓力低的部分，以便至少一部分通過(guò)所說(shuō)聚合物卸料管可能與所說(shuō)粉狀聚合物一起進(jìn)入所說(shuō)沉降裝置的氣體可以從所說(shuō)的沉降裝置中排出。
2.如權(quán)利要求1要求的氣相聚合設(shè)備，其中所說(shuō)的排氣管連接在所說(shuō)氣相循環(huán)系統(tǒng)中具有等于或大于5m/s循環(huán)氣體線速度的部分。
3.如權(quán)利要求1要求的氣相聚合設(shè)備，其中所說(shuō)的氣相循環(huán)系統(tǒng)包括用于除去聚合反應(yīng)熱量的冷卻裝置，和用于循環(huán)所說(shuō)氣相循環(huán)系統(tǒng)中氣體的氣相循環(huán)裝置，且所說(shuō)的排氣管連接在所說(shuō)冷卻裝置和所說(shuō)氣相循環(huán)裝置之間，連接的條件為所說(shuō)的冷卻裝置設(shè)置在所說(shuō)氣相聚合容器的排氣側(cè)。
全文摘要
為將氣體排出,夾帶粉狀聚合物的氣體從氣相聚合容器中通過(guò)聚合物卸料管進(jìn)入沉降管,從沉降槽中,沉降槽通過(guò)排氣管連接在氣相循環(huán)系統(tǒng)中壓力比沉降槽壓力低的部分,氣相循環(huán)系統(tǒng)用于將氣體在氣相聚合容器外部和內(nèi)部之間循環(huán),以便在連接氣相聚合容器和沉降槽的排氣管中不會(huì)形成粉末結(jié)塊。
文檔編號(hào)C08F2/34GK1203120SQ9810889
公開(kāi)日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1998年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月10日
發(fā)明者山本良一, 大谷悟, 菊池義明, 荒瀨智洋, 松田正太郎 申請(qǐng)人:三井化學(xué)株式會(huì)社