專利名稱：氣相聚合器的制作方法
本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為1997年5月14日，名稱為“氣相聚合反應(yīng)，氣相聚合器和鼓風(fēng)機(jī)”，申請(qǐng)?zhí)枮?7113142.2的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
在這種氣相聚合反應(yīng)法中，例如參見圖5，固體催化劑A通過送料管12加入至流化床反應(yīng)器10，同時(shí)，烯烴氣體通過送料管13并從流化床反應(yīng)器10的底部經(jīng)過氣體分布板11吹入。氣體分布板11由例如具有許多通孔的一塊孔板構(gòu)成，它安裝在靠近流化床反應(yīng)器10的底部。由此，形成了一個(gè)流化床(反應(yīng)系統(tǒng))14，并在流化床反應(yīng)器10中保持其流化狀態(tài)，聚合反應(yīng)由此在流化床14中進(jìn)行。通過流化床14中的聚合反應(yīng)生成的聚合物顆粒通過管15連續(xù)地排出流化床反應(yīng)器10。例如，已經(jīng)通過了流化床反應(yīng)器10中流化床14的未反應(yīng)的烯烴氣在位于流化床反應(yīng)器10的上部的減速區(qū)16減速，并通過位于流化床反應(yīng)器10頂部的排氣管10A排出流化床反應(yīng)器10。從流化床反應(yīng)器10中排出的未反應(yīng)烯烴氣經(jīng)再循環(huán)管17吹入至流化床反應(yīng)器10的流化床14。通過與再循環(huán)供料管17匯合的管20連續(xù)地供以前述烯烴氣。
再循環(huán)氣體，例如從流化床反應(yīng)器10中排出的未反應(yīng)烯烴氣，在重新吹入流化床反應(yīng)器10的流化床14之前必須經(jīng)過一個(gè)熱交換器(冷卻器)，因?yàn)樾枰コ酆戏磻?yīng)熱(即聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱)。當(dāng)該冷卻器設(shè)置于氣體再循環(huán)裝置的上游時(shí)，即在流化床氣體出口處及氣體再循環(huán)裝置之間，含有冷卻器冷卻產(chǎn)生的聚合物粉末冷凝物的氣相單體(例如烯烴氣)以霧態(tài)進(jìn)入再循環(huán)裝置，例如鼓風(fēng)機(jī)(或壓縮機(jī))。結(jié)果造成氣體再循環(huán)管道堵塞，而且這樣的霧汽被導(dǎo)向聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管會(huì)造成堵塞及其它嚴(yán)重后果。所以，在現(xiàn)有技術(shù)中，將冷卻器19設(shè)置在氣體再循環(huán)裝置，例如鼓風(fēng)機(jī)18的下游是一種常識(shí)，即，如圖5所示，設(shè)置在氣體再循環(huán)裝置(例如鼓風(fēng)機(jī)18)和送料管13之間，這不僅是為了避免上述麻煩，而且是為了加強(qiáng)熱交換效率。
但是，安置上述冷卻器19的問題在于，由于再循環(huán)氣體量的增加及其溫度的升高，鼓風(fēng)機(jī)和管道的尺寸必須很大，而且要求具有加強(qiáng)的隔熱設(shè)備和耐高溫密封，結(jié)果使得再循環(huán)設(shè)備本身就很龐大。
用于傳送氣體或?qū)ζ溥M(jìn)行旋風(fēng)處理的鼓風(fēng)機(jī)被廣泛用在化學(xué)和石油生產(chǎn)廠中。鼓風(fēng)機(jī)主要分為渦輪式鼓風(fēng)機(jī)(有一個(gè)葉輪在氣體中轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鼓風(fēng)機(jī)的氣體其速度和壓力由于輪葉的運(yùn)動(dòng)而增加)和活塞式鼓風(fēng)機(jī)(使用反壓將密封在原定空間內(nèi)的氣體體積壓縮，氣體的壓力因而增加)。渦輪式鼓風(fēng)機(jī)又分為離心式鼓風(fēng)機(jī)(氣體在葉輪中沿圓周方向通過，氣體壓力因葉輪的離心作用而增加)和軸流式鼓風(fēng)機(jī)(氣體在葉輪中沿軸向通過，氣體壓力因輪葉的提升而增加)。活塞式鼓風(fēng)機(jī)包括旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)，由于轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)減小了由箱體內(nèi)壁和轉(zhuǎn)輪界定的體積，因箱體中轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而吸入的氣體由此被加壓。旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)包括兩葉式鼓風(fēng)機(jī)(羅茨(Roots)鼓風(fēng)機(jī))，利用定時(shí)齒輪，在一個(gè)箱體中異相地設(shè)置兩個(gè)兩葉轉(zhuǎn)輪，使得它們能夠轉(zhuǎn)動(dòng)但不會(huì)互相碰撞，而且按相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，由此壓縮氣體而使氣體在壓力下被傳送。
關(guān)于這些鼓風(fēng)機(jī)，作為常識(shí)，在排氣側(cè)(高壓側(cè))和吸氣側(cè)(低壓側(cè))之間需具有利用接觸型氣體防滲密封(例如機(jī)械密封)或非接觸型氣體防滲密封(例如曲折式密封，碳環(huán)密封或油膜密封)的滑動(dòng)部件或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件，由此防止氣體的滲漏(氣體分界)。具體地說，渦輪式鼓風(fēng)機(jī)在位于與主軸相連的葉輪和吸入口之間的轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件具有曲折式密封，而在羅茨(Roots)鼓風(fēng)機(jī)中，通過調(diào)節(jié)每個(gè)轉(zhuǎn)輪周邊與箱體內(nèi)壁之間的間隙和轉(zhuǎn)輪之間的間隙來防止氣體的滲漏。
雖然在使用非接觸型密封時(shí)，曲折式密封間隙或上述轉(zhuǎn)輪間隙因鼓風(fēng)機(jī)的類型和容量而不同，但通常設(shè)定為約0.5mm以盡可能減少氣體滲漏并加強(qiáng)鼓風(fēng)機(jī)的效率(例如壓縮效率)。
但是，在用上述鼓風(fēng)機(jī)處理例如含有聚烯烴粉末的氣體時(shí)(用于在氣相反應(yīng)中再循環(huán)含粉末的未反應(yīng)氣體或?qū)ζ溥M(jìn)行旋風(fēng)處理，氣相反應(yīng)包括令乙烯之類的烯烴單體進(jìn)行氣相反應(yīng)以獲得聚乙烯之類的聚烯烴)，當(dāng)粉末經(jīng)過氣體防滲漏密封層的間隙和轉(zhuǎn)輪時(shí)可能會(huì)在粉末和曲折式密封、葉輪、轉(zhuǎn)輪或箱體內(nèi)壁之間產(chǎn)生摩擦力。結(jié)果，經(jīng)過氣體防滲密封間隙和轉(zhuǎn)輪間隙的粉末因熱量累積而熔化，形成線狀熔融聚合物，當(dāng)被傳送到聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道后，造成堵塞及其它嚴(yán)重的后果。
在如上所述的氣相聚合反應(yīng)中，即在其中為進(jìn)行未反應(yīng)氣體的循環(huán)和旋風(fēng)處理而使用鼓風(fēng)機(jī)在壓力下傳送含有粉末的氣體或提高氣體的壓力，在高壓部分和低壓部分之間的氣體防滲密封間隙和轉(zhuǎn)輪間隙之間可能出現(xiàn)粉末的粉碎、變形和聚集。結(jié)果，粉碎、形變和聚集后的粉末滯留在氣體防滲密封間隙和轉(zhuǎn)輪間隙中而造成熱量累積，從而縮短了鼓風(fēng)機(jī)本身的使用壽命。此外，由于形成了細(xì)小顆粒，所以后處理中必須包含這類細(xì)小顆粒的去除，由此使過程變得復(fù)雜化。此外，上述混合粉末經(jīng)常會(huì)造成不利的堵塞，例如在氣體再循環(huán)管道中。
可以考慮擴(kuò)大氣體防滲密封部件的間隙或轉(zhuǎn)輪間隙以允許粉末通過而不造成熱量累積，將此作為解決上述問題的方法。但是，這樣做的缺點(diǎn)在于，在氣體防滲密封部件需要極大的氣體密封，而且鼓風(fēng)機(jī)的效率下降，結(jié)果使得工廠的運(yùn)作成本上升而成為經(jīng)濟(jì)上的不利之處。
本發(fā)明的另一目的是提供一種氣相聚合器，它沒有這樣的問題，即在將再循環(huán)氣體(例如從流化床反應(yīng)器中排出的未反應(yīng)烯烴氣)在重新吹入流化床反應(yīng)器的流化床之前，因需要去除再循環(huán)氣體中的聚合反應(yīng)熱(即因聚合反應(yīng)而產(chǎn)生的熱)而經(jīng)過熱交換器(冷卻器)時(shí)，冷卻器冷卻產(chǎn)生的霧態(tài)冷凝物(例如含有聚合物粉末的烯烴)造成氣體再循環(huán)管道的堵塞，以及這種霧汽被傳送到聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道后造成堵塞及其他嚴(yán)重后果。上述聚合器因此允許再循環(huán)設(shè)備本身被壓縮。
本發(fā)明的再一目的是提供一種鼓風(fēng)機(jī)，其中，上述氣體防滲密封間隙和轉(zhuǎn)輪間隙可使氣體中包含的粉末經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)的吹送而通過，而不產(chǎn)生摩擦力，而且其大小可防止氣體的滲漏，從而使鼓風(fēng)機(jī)沒有以下問題，即粉末因熱量聚集而熔融成線狀熔融聚合物，以及出現(xiàn)在上述氣體防滲密封間隙和轉(zhuǎn)輪間隙的粉末粉碎、變形和積聚，鼓風(fēng)機(jī)無論有無霧汽和精細(xì)再分散霧汽都不會(huì)振動(dòng)，由此防止這些霧汽與管道的粘附。
本發(fā)明可解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題并達(dá)到本發(fā)明的目的。所以，在本發(fā)明一個(gè)方面的內(nèi)容中，提供了一種氣相聚合反應(yīng)的方法，它包含利用鼓風(fēng)機(jī)將氣態(tài)單體從流化床反應(yīng)器的底部通過一分布板吹入，同時(shí)加入用于聚合反應(yīng)的固體催化劑，由此在流化床反應(yīng)器中形成流化床，并在流化床中進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)，生產(chǎn)聚合物或共聚物，其中的鼓風(fēng)機(jī)在其箱體的排氣側(cè)(高壓側(cè))和吸氣側(cè)(低壓側(cè))之間具有滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件，上述滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件具有非接觸式氣態(tài)防滲密封，其間隙為0.7至2.5mm。在此氣相聚合反應(yīng)方法中，氣態(tài)防滲密封部件較好地具有0.9至1.2mm的間隙。
因此，根據(jù)這一結(jié)構(gòu)可以提供要求的氣相聚合反應(yīng)方法，即沒有以下問題、即再循環(huán)氣體(例如從流化床反應(yīng)器中排出的未反應(yīng)烯烴氣)成為線狀熔融聚合物或混合成粉末而堵塞氣體再循環(huán)管道，以及這類線狀熔融聚合物或粉末被傳送到聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道后造成堵塞及其它嚴(yán)重后果。
在本發(fā)明的氣相聚合反應(yīng)方法中，由鼓風(fēng)機(jī)加入的氣態(tài)單體可能含有會(huì)在低于流化床中氣相聚合反應(yīng)的進(jìn)行溫度50℃至氣相聚合反應(yīng)溫度之間冷凝的成份。此外，在氣相聚合反應(yīng)方法中，氣態(tài)單體加入流化床的溫度可以低于冷凝成份的冷凝溫度。
這能夠利用蒸發(fā)作用的潛熱至少可部分去除氣相聚合反應(yīng)的反應(yīng)熱，以及增加從單位再循環(huán)氣體中去除的熱量，而且顯著改善了熱交換器的熱交換效率。
更進(jìn)一層，本發(fā)明氣相聚合反應(yīng)可以在如此條件下進(jìn)行，即用于聚合反應(yīng)的固體催化劑是用于烯烴聚合反應(yīng)的固體催化劑，氣態(tài)單體是氣態(tài)的烯烴單體，利用流化床中的氣相聚合反應(yīng)獲取烯烴聚合物或共聚物。此外，在此氣相聚合反應(yīng)方法中，未反應(yīng)的氣態(tài)單體可從流化床反應(yīng)器中被排出并令其通過氣體再循環(huán)途徑，該途徑具有按排在其上游的熱交換器和按排于其下游的鼓風(fēng)機(jī)，經(jīng)熱交換后的氣態(tài)單體由此被吹入流化床反應(yīng)器。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，不僅確保了安全生產(chǎn)(即沒有以下問題，即由作為熱交換器的冷卻器產(chǎn)生的霧狀冷凝物(例如含有聚合物粉末的烯烴)堵塞氣體再循環(huán)管道，以及這類霧汽被吹送到聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道后造成堵塞及其它嚴(yán)重后果)，而且再循環(huán)設(shè)備本身可搞得緊湊，從而降低了生產(chǎn)成本。
在本發(fā)明另一方面的內(nèi)容中，提供了一種氣相聚合器，它包括一個(gè)流化床反應(yīng)器，在反應(yīng)器中，氣態(tài)單體從其底部經(jīng)過分布板吹入，與加入其中用于聚合反應(yīng)的固體催化劑構(gòu)成流化床，氣相聚合反應(yīng)由此在流化床中進(jìn)行而生產(chǎn)聚合物或共聚物。
上述氣相聚合器還包含改進(jìn)后用于排放未反應(yīng)單體氣體的排氣口，它位于流化床反應(yīng)器的頂部，氣體再循環(huán)路徑，它與排氣口相連并延伸至流化床反應(yīng)器的底部，熱交換器，位于氣體再循環(huán)路徑的上游，氣體循環(huán)器，位于氣體再循環(huán)路徑的下游。
在此氣相聚合器中，較好的是，熱交換器是套管式熱交換器，其中氣體為了進(jìn)行熱交換而流經(jīng)的管道被焊在管板上，管板用于將管道與熱交換器的殼體固定，形成的各焊接部分使得管道在其開口處具有一個(gè)管板平面內(nèi)的前端和一個(gè)彎成弧形的前端。使用上述熱交換器可以防止再循環(huán)氣體中包含的粉末和霧汽滯留在管板中，由此避免堵塞熱交換器和管道的麻煩。
上述氣體循環(huán)器最好是具有以下結(jié)構(gòu)的鼓風(fēng)機(jī)。使用這種鼓風(fēng)機(jī)，霧狀冷凝物(含有利用熱交換器冷卻產(chǎn)生的聚合物粉末的單體氣)不僅可以通過鼓風(fēng)機(jī)而不會(huì)在氣體的防滲密封間隙、滑動(dòng)部件和轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件產(chǎn)生摩擦力，而且可以防止氣體的滲漏。這樣，就可以防止由于熱量累積和粉末熔融而形成線狀熔融聚合物，而且在上述間隙不會(huì)出現(xiàn)粉末的粉碎、變形和聚集，由此避免了堵塞聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道的麻煩。此外，即使再循環(huán)氣體中含有在熱交換器中產(chǎn)生的霧氣，使用這種鼓風(fēng)機(jī)也能夠令再循環(huán)氣體循環(huán)而不需要去除這些霧氣。而且，使用這種鼓風(fēng)機(jī)能夠有效地進(jìn)行聚合反應(yīng)，而不會(huì)遇到設(shè)備損壞、異常的振動(dòng)等問題。
在本發(fā)明的再一方面內(nèi)容中，提供了一種用于再循環(huán)含粉末氣體或用于對(duì)其進(jìn)行旋風(fēng)處理的鼓風(fēng)機(jī)，它包括鼓風(fēng)機(jī)箱體，在其排氣側(cè)(高壓側(cè))和吸氣側(cè)(低壓側(cè))之間具有一個(gè)滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件，上述滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件具有非接觸氣體防滲密封部件，其間隙為0.7至2.5mm。
在本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)中，氣體防滲密封部件的間隙最好在0.9至1.2mm之間。
這種鼓風(fēng)機(jī)并沒有特殊的限制，可以使用渦輪式鼓風(fēng)機(jī)，例如離心式和軸流式鼓風(fēng)機(jī)，和活塞式鼓風(fēng)機(jī)，例如兩葉轉(zhuǎn)子(羅茨(Roots))鼓風(fēng)機(jī)及其它旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)。
非接觸型氣體防滲漏密封部件可以根據(jù)處理方法和鼓風(fēng)機(jī)的類型作適當(dāng)?shù)母膭?dòng)。可以利用曲折密封和碳環(huán)密封之類的非接觸型密封。如下文所述，使用兩葉轉(zhuǎn)子(羅茨(Roots))鼓風(fēng)機(jī)，可以通過調(diào)節(jié)每個(gè)轉(zhuǎn)輪周邊和箱體內(nèi)壁之間的空隙和轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪之間的空隙來形成氣體防滲密封部件。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)中，氣體防滲密封部件的間隙可以使粉末從中通過而不產(chǎn)生摩擦力，而且其大小可以防止氣體的滲漏，鼓風(fēng)機(jī)因而沒有以下問題，即粉末因熱量累積而熔融成線狀熔融聚合物，以及在氣體防滲密封部件的間隙處出現(xiàn)的粉末的粉碎、變形和聚集。
具體地說，本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)最好是如下的渦輪式鼓風(fēng)機(jī)，它具有間隙為0.7至2.5mm，尤其是0.9至1.2mm的曲折式密封。曲折式密封最好位于與主軸連接的葉輪和吸氣口之間的轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件。
此外，本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)最好是羅茨(Roots)鼓風(fēng)機(jī)，具有各轉(zhuǎn)輪周邊與箱體內(nèi)壁之間的間隙和轉(zhuǎn)輪之間的間隙構(gòu)成的氣體防滲密封部件，各種間隙都在0.7至2.5mm，尤其是0.9至1.2mm之間。
以下將參照附圖更詳細(xì)的說明本發(fā)明的氣相聚合反應(yīng)方法，用于該方法的氣相聚合器和適用于上述氣相聚合反應(yīng)方法和氣相聚合器的鼓風(fēng)機(jī)。
在本發(fā)明中，“聚合反應(yīng)”可以理解成不僅指均聚反應(yīng)而且指共聚反應(yīng)。而且，“聚合物”可以理解成不僅指均聚物而且也可指共聚物。(1)氣相聚合反應(yīng)方法本發(fā)明的氣相聚合反應(yīng)方法包括，利用鼓風(fēng)機(jī)將氣態(tài)單體從流化床反應(yīng)器的底部經(jīng)過一分布板吹入，同時(shí)在流化床反應(yīng)器中加入用于聚合反應(yīng)的固體催化劑而形成流化床，由此在流化床中進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)而生產(chǎn)聚合物或共聚物，該方法中的鼓風(fēng)機(jī)在其箱體的排氣側(cè)(高壓側(cè))和吸氣側(cè)(低壓側(cè))之間具有一滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件，上述滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件配有間隙為0.7至2.5mm的非接觸氣體防滲漏密封。
在這種氣相聚合反應(yīng)中，較好的是用于聚合反應(yīng)的固體催化劑是用于烯烴聚合反應(yīng)的固體催化劑，氣態(tài)單體是氣態(tài)烯烴單體，通過流化床中的氣相聚合反應(yīng)獲得烯烴聚合物或共聚物。
適用于本發(fā)明的烯烴的實(shí)例包括具有2至18個(gè)碳原子的α烯烴，例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1戊烯，1-辛烯和1-癸烯，以及環(huán)烯烴?？梢詫⑵渚刍蚬簿邸?br> 這些烯烴都可以與其它可聚合的單體，例如苯乙烯、氯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸甲酯、四氟乙烯、乙烯基醚或丙烯腈之類的乙烯基單體，丁二烯或異戊二烯之類的共軛二烯，1，4-己二烯、二環(huán)戊二烯或5-乙烯基-2-降冰片烯之類的非共軛多烯，乙炔或甲基乙炔之類的炔烴或甲醛之類的醛。
雖然齊格勒(Ziegler)催化劑，菲利普(Phillips)氧化鉻催化劑和其它各種已知的烯烴聚合反應(yīng)催化劑可以用作本發(fā)明的固體催化劑，但較好的是在某種高活性的金屬茂催化劑存在下進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)。
上述較好的金屬茂催化劑包含過度金屬的金屬茂化合物(A)，過度金屬選自周期表中的IVB族金屬，至少一種化合物(B)，選自有機(jī)鋁氧化合物(B-1)，有機(jī)鋁化合物(B-2)和化合物(B-3)，它能夠通過與金屬茂化合物(A)反應(yīng)形成一對(duì)離子對(duì)。
具體地說，上述金屬茂化合物(A)由下式表示MLx(i)其中的M是選自過度金屬Zr，Ti，Hf，V，Nb，Ta和Cr；L是與過度金屬連接的配基，至少一個(gè)L是具有環(huán)戊二烯基骨架的配基，不是具有環(huán)戊二烯基骨架的配基的L是氫原子、鹵原子、具有1至12個(gè)碳原子的烴基，烷氧基，芳氧基，三烷基甲硅烷基或通式為SO3R(R是具有1至8個(gè)碳原子的烴基，非取代或被例如鹵原子取代)的基團(tuán)；x是過度金屬的價(jià)態(tài)。
具有環(huán)戊二烯基骨架的合適配基的實(shí)例包括非取代或烷基取代的環(huán)戊二烯基，例如環(huán)戊二烯基，甲基環(huán)戊二烯基，二甲基環(huán)戊二烯基，三甲基環(huán)戊二烯基，四甲基環(huán)戊二烯基，五甲基環(huán)戊二烯基，乙基環(huán)戊二烯基，甲基乙基環(huán)戊二烯基，丙基環(huán)戊二烯基，甲基丙基環(huán)戊二烯基，丁基環(huán)戊二烯基，甲基丁基環(huán)戊二烯基和己基環(huán)戊二烯基，茚基，4，5，6，7-四氫茚基和芴基。這些基團(tuán)可以被例如鹵原子或三烷基甲硅烷基所取代。在這些基團(tuán)中，較好的是烷基取代的環(huán)戊二烯基。
關(guān)于不具有環(huán)戊二烯基骨架的配基，鹵素是例如氟、氯、溴、碘；具有1至12個(gè)碳原子的烴基是例如甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基之類的烷基，環(huán)戊基或環(huán)己基之類的環(huán)烷基，苯基或甲苯基之類的芳基；芐基和新苯基(即2-甲基-2苯丙基)(neohpyl)之類的芳烷基；烷氧基基團(tuán)是例如甲氧基、乙氧基或丁氧基；芳氧基是例如苯氧基；SO3R基團(tuán)是例如對(duì)甲苯磺酸酯、磺酸甲酯或磺酸三氟甲酯。
當(dāng)以上通式(i)表示的化合物包含兩個(gè)或兩個(gè)以上具有環(huán)戊二烯基骨架的基團(tuán)時(shí)，兩個(gè)具有環(huán)戊二烯基骨架的基團(tuán)可以通過亞烷基基團(tuán)(例如1，2亞乙基或1，2亞丙基)，取代的亞烷基基團(tuán)(例如異亞丙基或二苯基亞甲基)，亞硅烷基或取代的亞甲硅烷基(例如而甲基亞甲硅烷基，二苯基亞甲硅烷基或甲基苯基亞甲硅烷基)相連接?？梢允褂眠@些金屬茂化合物(A)的混合物。
有機(jī)鋁氧化合物(B-1)可以是常見的可溶于甲苯的鋁氧烷(aluminoxane)或日本專利公開No.2(1 990)-78687中揭示的不溶于甲苯的有機(jī)鋁氧化合物。
有機(jī)鋁化合物(B-2)可以由例如以下通式表示R1nAlX3-n(ii)其中R1是具有1至12個(gè)碳原子的烴基，X是鹵原子或氫原子，n是1至3。
在通式(ii)中，R1是烴基，例如具有1至12個(gè)碳原子的烷基，環(huán)烷基或芳基。合適的烴基的實(shí)例包括甲基，乙基，正丙基，異丙基，異丁基，戊基，己基，辛基，環(huán)戊基，環(huán)己基，苯基和甲苯基。
有機(jī)鋁化合物(B-2)還可以由以下結(jié)構(gòu)式表示R1nAlY3-n(iii)其中R1與結(jié)構(gòu)式(ii)中的相同，n是1至2，Y是-OR2，-OSiR33，-OAlR42，-NR52，-SiR63或-N(R7)AlR82，其中R2，R3，R4和R8是例如甲基、乙基、異丙基、異丁基、環(huán)己基或苯基，R5是例如氫原子、甲基、乙基、異丙基、苯基或三甲基甲硅烷基，R6和R7是甲基或乙基。
能夠與金屬茂化合物(A)反應(yīng)生成離子對(duì)的化合物(B-3)選自例如路易斯(Lewis)酸，國際專利申請(qǐng)的國內(nèi)公開No.1(1989)-501950和1(1989)-502036，以及日本專利公開3(1991)-179005，3(1991)-179006，3(1991)-207703和3(1991)-207704，以及EP-A0468651中描述的離子化合物和碳硼烷化合物。
合適的路易斯(Lewis)酸實(shí)例包括三苯基硼，三(4-氟苯基)硼，三(對(duì)甲苯基)硼，三(鄰甲苯基)硼，三(3，5-二甲基苯基)硼，三(五氟苯基)硼，MgCl2，Al2O3和SiO2-Al2O3。
合適的離子化合物的實(shí)例包括四(五氟苯基)硼酸三苯基碳鎓離子，四(五氟苯基)硼酸三正丁基銨鹽，四(五氟苯基)硼酸N，N-二甲基苯胺離子和四(五氟苯基)硼酸鹽及二茂鐵基四(五氟苯基)硼酸鹽。
合適的碳硼烷化合物的實(shí)例包括十二碳硼烷，1-碳十一碳硼烷，(1-碳十二)硼酸二正丁基銨鹽，(7，8-二碳十一)硼酸三正丁基銨鹽和(十三氫化物-7-碳十一)硼酸三正丁基銨。
在本發(fā)明中，至少一種選自上述化合物(B-1)，(B-2)和(B-3)，最好是(B-2)和(B-3)的化合物用作共催化劑(B)的組份。
上述金屬茂化合物(A)和/或共催化劑成份(B)在使用前通常與特殊的載體接觸而形成固體催化劑。
載體化合物通常是細(xì)小顆粒形式的固體，顆粒直徑為10至300μm，20至200μm更好。載體通常具有50至1000m2/g的比表面積，最好還具有0.3至2.5cm3/g的孔體積。
較好的是使用孔性無機(jī)氧化物作為上述載體，其實(shí)例包括SiO2，Al2O3，MgO，ZrO2，TiO2，B2O3，CaO，ZnO，BaO，ThO2和包含以上的物質(zhì)的混合物，例如SiO2/MgO，SiO2/Al2O3，SiO2/TiO2，SiO2/V2O5，SiO2/Cr2O3和SiO2/TiO2/MgO。其中，特別好的是包括SiO2和/或Al2O3作為主要成份的載體。
上述無機(jī)氧化物可以含有少量碳酸鹽，硫酸鹽，硝酸鹽和氧化物成份，例如Na2CO3，K2CO3，CaCO3，MgCO3，Na2SO4，Al2(SO4)3，BaSO4，KNO3，Mg(NO3)2，Al(NO3)3，Na2O，K2O和Li2O。
可以使用有機(jī)化合物作為催化劑載體，例如，可以利用由具有2至14個(gè)碳原子的α烯烴(例如乙烯，丙烯，1-丁烯或4-甲基-1-戊烯)生成的(共)聚合物作為主要成份，還可以使用由乙烯基環(huán)己烷或苯乙烯生成的聚合物和共聚物作為主要成份。
上述催化劑成份通常與載體在-50至150℃，-20至120℃接觸1分鐘至50小時(shí)，10分鐘至25小時(shí)更好。可以在惰性的烴溶劑中進(jìn)行這種接觸。
由此制備的固體載體最好每g載體載有5×10-8至5×10-4克原子，特別好的是10-5至2×10-4克原子金屬茂化合物(A)中的過度金屬原子，10-3至5×10-2克原子，特別好的是2×10-3至2×10-2克原子成份(B)中的鋁原子或硼原子。
雖然由此制備的固體催化劑可以直接用于本發(fā)明的聚合反應(yīng)，可以在使用前在固體催化劑上進(jìn)行烯烴的聚合反應(yīng)，由此形成預(yù)聚合反應(yīng)催化劑。
在本發(fā)明中，較好的是，按每升聚合反應(yīng)體積中金屬茂化合物(A)中的過渡金屬原子計(jì)，使用0.00001至1.0mmol/hr，特別好的是0.0001至0.1mmol/hr的催化劑。
使用聚合反應(yīng)催化劑時(shí)，成份(B)的使用是任選的。根據(jù)需要，成份(B)的用量按聚合反應(yīng)系統(tǒng)中成份(B)中鋁或硼與過渡金屬原子比計(jì)(Al或B/過渡金屬原子之比)，可以是5比300，較好的是10比200，更好的是15比150。
利用例如

圖1所述的流化床反應(yīng)器，根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應(yīng)方法可以生產(chǎn)烯烴聚合物。
在這種流化床反應(yīng)器的使用中，固體催化劑A通過送料管312加入至流化床反應(yīng)器310，同時(shí)，將氣態(tài)單體(例如氣態(tài)烯烴)通過送料管313，從流化床反應(yīng)器310的底部經(jīng)氣體分布板311吹入。氣體分布板311由例如具有很多通孔的多孔板構(gòu)成，它被安裝在靠近流化床反應(yīng)器310的底部。結(jié)果，在流化床反應(yīng)器310中形成了流化床314(反應(yīng)系統(tǒng))并保持在流體化狀態(tài)，聚合反應(yīng)由此在流化床314中進(jìn)行。通過與再循環(huán)管317合并的送料管320，上述氣態(tài)烯烴被連續(xù)送入。
由流化床314中的聚合反應(yīng)生成的聚合物顆粒通過管315連續(xù)地從流化床反應(yīng)器310排出。另一方面，已經(jīng)通過了流化床314的未反應(yīng)的氣態(tài)單體在位于流化床反應(yīng)器310上部的減速區(qū)316減速，通過位于流化床反應(yīng)器310頂部的出氣管310A排出流化床反應(yīng)器310。
較好的是，從流化床310排出的未反應(yīng)的單體去除其聚合反應(yīng)熱后，重新吹入流化床反應(yīng)器310的流化床314。這樣，較好的是將未反應(yīng)的單體引入處于再循環(huán)管317上游的熱交換器(冷卻器)319，并在此冷卻。
這樣的冷卻可能會(huì)帶來這樣的問題，即冷凝物，例如冷卻器319冷卻產(chǎn)生的烯烴，被以霧汽形態(tài)送入鼓風(fēng)機(jī)之類的氣體再循環(huán)設(shè)備，從而堵塞氣體再循環(huán)管道，或在被送至聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道時(shí)造成堵塞及其它嚴(yán)重的麻煩。尤其是當(dāng)聚合物顆粒與霧氣共存時(shí)，損耗和破壞比僅有聚合物微粒存在下使用常規(guī)鼓風(fēng)機(jī)時(shí)更嚴(yán)重。相反，下文所述的本發(fā)明鼓風(fēng)機(jī)能夠使再循環(huán)氣體再循環(huán)而不需要去除任何在熱交換器中產(chǎn)生并混在再循環(huán)氣體中的霧氣，而且能夠令聚合反應(yīng)有效地進(jìn)行，不存在設(shè)備損壞和異常振動(dòng)的問題。
當(dāng)然，可以在送料管路313上安裝例如霧氣分離器來收集霧汽。
氣相聚合器的結(jié)構(gòu)可利用處于再循環(huán)管317下游的鼓風(fēng)機(jī)318之類的循環(huán)器使經(jīng)冷卻器319冷卻的單體氣通過送料管313，重新從流化床反應(yīng)器310的底部經(jīng)氣體分布板311吹入流化床314。
以鼓風(fēng)機(jī)318為鼓風(fēng)機(jī)可以完全避免堵塞及其它麻煩，該鼓風(fēng)機(jī)在其箱體的排氣側(cè)(高壓側(cè))和吸氣側(cè)(低壓側(cè))之間有滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件，上述滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件有間隙為0.7至2.5mm，較好地為0.9至1.2mm的非接觸氣體防滲密封部件。
使用不帶除霧裝置的常用冷卻器，如冷卻器319時(shí)，使用下文所述的本發(fā)明鼓風(fēng)機(jī)作為鼓風(fēng)機(jī)318實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于，不僅包含在氣體和霧汽中的粉末能夠通過氣體防滲密封部件的間隙、滑動(dòng)部件和轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件而不產(chǎn)生摩擦力，而且能夠防止氣體的滲漏。這樣，就可以防止在上述間隙因熱量累積和粉末熔化而形成線狀熔融聚合物，同時(shí)，粉末在上述間隙中不會(huì)發(fā)生粉碎，變形及積聚由此避免了聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道堵塞的麻煩。
本發(fā)明中加入流化床的氣態(tài)單體可以不僅包含上述乙烯之類的烯烴，而且可包含某種氮?dú)庵惖亩栊詺怏w。加入的氣態(tài)單體通常以約0.4至1.5米/秒，0.6至1.2米/秒更好的線速度吹入流化床。
雖然根據(jù)烯烴種類，共聚物的組成和氣態(tài)單體的線速度而不同，聚合反應(yīng)通常在50至120℃，60至100℃更好的溫度下，在一個(gè)大氣壓至100kg/cm2，一個(gè)大氣壓至50kg/cm2更好的壓力下進(jìn)行。
由鼓風(fēng)機(jī)送入的再循環(huán)氣體可能含有可冷凝的化合物，可能是有待聚合的單體(主要單體，共聚單體或以上兩者)或?qū)酆戏磻?yīng)惰性的化合物，例如丙烷或丁烷。
在完成氣相聚合反應(yīng)的過程中，較好的是，再循環(huán)氣體的冷卻條件使得可冷凝成份因聚合反應(yīng)熱能夠被有效地去除而冷凝。
與顯熱相比，蒸發(fā)潛熱極大，所以在冷卻器中，從單位再循環(huán)氣體中去除的熱量增加，冷卻器的熱傳遞效率得到提高。
上述可冷凝成份包括會(huì)在如下溫度冷凝的成份，即低于氣相聚合反應(yīng)溫度50℃至氣相聚合反應(yīng)溫度，低于氣相聚合反應(yīng)溫度30℃至氣相聚合反應(yīng)溫度更好。
可冷凝成份在氣態(tài)單體中的含量通常至少為百分之幾。
在本發(fā)明的氣相聚合反應(yīng)方法中，氣態(tài)單體可以以比流化床中的氣相聚合反應(yīng)溫度低的溫度加入流化床。
流化床中的氣相聚合反應(yīng)溫度可以利用常規(guī)方法來測(cè)定，例如在反應(yīng)器中安裝熱電偶。
可以利用任何分批、連續(xù)或半連續(xù)過程來進(jìn)行烯烴的氣相聚合反應(yīng)。
在本發(fā)明中，通過上述氣相聚合反應(yīng)可以獲得顆粒狀的聚烯烴。其平均顆粒直徑以約250至3000μm，尤其是400至1500μm為宜。(2)氣相聚合器下文將詳細(xì)說明本發(fā)明的氣相聚合器。
圖1是第一種形式的本發(fā)明氣相聚合器的圖示。圖2是本發(fā)明氣相聚合器中使用的冷卻器的縱向剖面圖。圖3是圖2中III部分的放大剖面圖。
在氣相聚合器300中，固體催化劑A經(jīng)送料管312加入流化床反應(yīng)器310，同時(shí)，烯烴之類的氣態(tài)單體經(jīng)送料管313，從流化床反應(yīng)器310的底部經(jīng)氣體分布板311吹入。氣體分布板311由例如具有很多通孔的多孔板構(gòu)成，安裝在靠近流化床反應(yīng)器310的底部。這樣，在流化床反應(yīng)器310中，形成了流化床314(反應(yīng)系)并被保持在流體狀態(tài)，聚合反應(yīng)由此得以在流化床314中進(jìn)行。上述氣態(tài)烯烴通過與再循環(huán)管317合并的送料管320連續(xù)送入。
流化床314中的聚合反應(yīng)生成的聚合物顆粒通過管315連續(xù)排出流化床反應(yīng)器310。另一方面，已經(jīng)通過了流化床314的未反應(yīng)的氣態(tài)單體在位于流化床反應(yīng)器310上部的減速區(qū)316減速，通過位于流化床反應(yīng)器310頂部的出氣管310A排出流化床反應(yīng)器310。
排出流化床反應(yīng)器310的未反應(yīng)單體必須在重新被吹入流化床反應(yīng)器310的流化床314之前去除其聚合反應(yīng)熱(即因聚合反應(yīng)而產(chǎn)生的熱)，所以，未反應(yīng)的單體被引入處于再循環(huán)管路317上游的熱交換器(冷卻器319)并在此冷卻。
參照?qǐng)D2，使用的熱交換器319是套管式熱交換器，包括柱狀殼體320和許多沿殼體縱向排列于其中的管子321，再循環(huán)氣體從這些管子中通過而與制冷劑進(jìn)行熱交換，還有令制冷劑沿每根管321外周流動(dòng)的擋板323。在圖2中，數(shù)字324表示再循環(huán)氣體入口，數(shù)字325表示再循環(huán)氣體的出口，數(shù)字326表示制冷劑入口，數(shù)字327表示制冷劑出口。
在熱交換器319中，較好的是，參照顯示放大剖面圖的圖3，上述管321與管板322焊接，焊接部分328的形成為，管子在其開口部分具有管板平面322A內(nèi)的前端321A和弧形前端321B，即具有一定的曲率(R)。使用上述熱交換器可以防止再循環(huán)氣體中包含的粉末和霧汽滯留在管板中，由此避免堵塞熱交換器和管道的麻煩。
關(guān)于此，熱交換可能會(huì)帶來這樣的問題，即冷凝物，例如冷卻器319冷卻產(chǎn)生的烯烴，被以霧氣送入鼓風(fēng)機(jī)之類的氣體再循環(huán)設(shè)備，從而堵塞氣體再循環(huán)管道，或在被送至聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道時(shí)造成堵塞及其它嚴(yán)重的麻煩。尤其是當(dāng)聚合物顆粒與霧氣共存時(shí)，損耗和破壞比僅有聚合物微粒存在下使用常規(guī)鼓風(fēng)機(jī)時(shí)更嚴(yán)重。相反，下文所述的本發(fā)明鼓風(fēng)機(jī)能夠使再循環(huán)氣體再循環(huán)而不需要去除任何在熱交換器中產(chǎn)生并混入再循環(huán)氣體中的霧汽，而且能夠令聚合反應(yīng)有效地進(jìn)行，不存在設(shè)備損壞和異常振動(dòng)的問題。
當(dāng)然，可以在送料管路313上安裝例除霧氣分離器來收集霧氣。
氣相聚合器的結(jié)構(gòu)可利用處于再循環(huán)管317下游的鼓風(fēng)機(jī)318之類的循環(huán)器令經(jīng)冷卻器319冷卻的單體氣通過送料管313，重新從流化床反應(yīng)器310的底部經(jīng)氣體分布板311吹入流化床314。
雖然可使用常規(guī)鼓風(fēng)機(jī)作為鼓風(fēng)機(jī)318，但使用下文所述的本發(fā)明鼓風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于可以完全避免堵塞及其它麻煩。使用上述不帶除霧裝置的常規(guī)冷卻器作為冷卻器319時(shí)，使用本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)作為鼓風(fēng)機(jī)318實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于，不僅包含在再循環(huán)氣體和霧汽中的粉末能夠通過氣體防滲密封部件的間隙、滑動(dòng)部件和轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件而不產(chǎn)生摩擦力，而且能夠防止氣體滲漏。這樣，就可以防止因熱量累積和粉末熔化而形成線狀熔融聚合物，而且在上述間隙處不發(fā)生粉末的粉碎、形變和聚集，由此可以避免聚合器氣體分布板和氣體再循環(huán)管道的麻煩。(3)鼓風(fēng)機(jī)下文將詳細(xì)說明本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)。
圖6是第一種實(shí)施例的縱向剖面圖，該實(shí)施例中使用渦輪式鼓風(fēng)機(jī)作為本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)。圖7是圖6中II部分的放大剖面圖。
參照?qǐng)D6，總的以100標(biāo)注的本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)包括放置在例如地平面上的鼓風(fēng)機(jī)基座102，和通過凸緣104，106固定在基座上的鼓風(fēng)機(jī)機(jī)體108。數(shù)字110，112表示用于防止鼓風(fēng)機(jī)機(jī)體108共鳴和振動(dòng)的加強(qiáng)栓。鼓風(fēng)機(jī)機(jī)體108包括基本上為柱狀的軸承箱114，與軸承箱相連的排氣缸116和與排氣缸116相連的吸氣缸120，上述吸氣缸120配備有吸氣口118。
作為驅(qū)動(dòng)軸的主軸122通過推力軸承124，軸承金屬122、128和軸承密封套130、132和134可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在軸承箱114內(nèi)。曲折密封裝置136插入在主軸122的軸承套筒122A和軸承密封套134之間，在軸承套筒122A和排氣缸的凸緣部分116A之間安裝機(jī)械密封138，從而確保了密封，由此防止了例如用于主軸122一側(cè)的潤滑油混入反應(yīng)氣體中，而且反過來防止了反應(yīng)氣體進(jìn)入主軸122一側(cè)，即軸承箱114一側(cè)。數(shù)字140表示機(jī)械密封排油口，數(shù)字144、146表示機(jī)械密封排水口，數(shù)字148表示排氣口。
主軸122的一個(gè)末端122B(圖6的右側(cè))通過齒輪聯(lián)軸器150與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸(未顯示)相連而轉(zhuǎn)動(dòng)。主葉輪154安裝在排氣缸116和吸氣缸120內(nèi)壁間葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需的空間152內(nèi)。主葉輪154在其軸154D上通過轉(zhuǎn)子156和轉(zhuǎn)子螺帽158與主軸的另一末端122C固定，由此，主葉輪154與主軸122一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
葉輪154包括主板154A，側(cè)板154B和輪葉154C。當(dāng)葉輪154高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣體沿箭頭A的方向從吸氣缸120的吸氣口118吸入，而且通過鼓風(fēng)機(jī)的氣體由于輪葉的作用而被離心，從而提高了其速度和壓力。速度和壓力提高后的氣體通過吸氣缸120和排氣缸116內(nèi)壁間形成的高壓室160，按箭頭B的方向從與高壓室160相通的排氣缸116的排氣口162排出。
葉輪154的側(cè)板154B前端154E和吸氣缸120吸氣口的內(nèi)邊緣部分之間的轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件具有作為氣體發(fā)生密封部件的曲折密封環(huán)166，用以防止排氣側(cè)(高壓側(cè))的高壓室160和吸氣側(cè)(低壓側(cè))的吸氣空間164之間的氣體滲漏(氣體分界)。
在此實(shí)施例中，如放大7所示，曲折密封環(huán)166的凸出部分166A和葉輪154的側(cè)板154B的前端154E之間的間隙S在0.7至2.5mm之間，0.9至1.2mm更好。該間隙范圍能夠使包含在反應(yīng)氣中的粉末通過而不產(chǎn)生摩擦力，而且其大小可以防止氣體的滲漏。由此，鼓風(fēng)機(jī)消除了粉末因熱量累積而熔化成線狀熔融聚合物，以及粉末在氣體防滲密封部分的間隙中碎裂、形變和聚集的問題。
雖然在本實(shí)施例中，曲折密封環(huán)166被插入安裝在葉輪154側(cè)板154B的前端154E和吸氣缸120吸氣口的內(nèi)邊緣部分120A之間，如圖4所示，該曲折密封環(huán)166可以固定在吸氣缸120吸氣口的內(nèi)凹陷部分120B，由此在其與葉輪154側(cè)板154B的前端154E外周之間形成具有密封間隙S的密封部件。
圖8是顯示第二實(shí)施例的縱向剖面圖，其中使用羅茨(Roots)鼓風(fēng)機(jī)作為本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)。圖9是圖8沿III-III線的縱向剖面圖。
參照?qǐng)D8和圖9，總的以200標(biāo)注的本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)包括箱體202，齒輪箱204，側(cè)蓋206、208和軸承蓋210，橫式安裝且相互間留有間隙的驅(qū)動(dòng)軸212和從動(dòng)軸214穿過軸承蓋210。驅(qū)動(dòng)軸212和從動(dòng)軸214可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在鼓風(fēng)機(jī)上。
驅(qū)動(dòng)軸212利用側(cè)蓋206、208內(nèi)的軸承216、218被可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝并且具有機(jī)械密封220、222和油密封224、226。驅(qū)動(dòng)軸212的結(jié)構(gòu)可防止例如用于驅(qū)動(dòng)軸212轉(zhuǎn)動(dòng)部件的潤滑油混入反應(yīng)氣中，同時(shí)反過來防止反應(yīng)氣進(jìn)入驅(qū)動(dòng)軸212的轉(zhuǎn)動(dòng)部件。這些結(jié)構(gòu)特征也用在從動(dòng)軸214中。
驅(qū)動(dòng)軸212的一個(gè)末端(圖9左側(cè))凸出于軸承蓋210，并通過聯(lián)軸器228與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸(未顯示)相連而轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，驅(qū)動(dòng)軸212的另一末端(圖9的右側(cè))凸出于齒輪箱204外，具有與之固定的驅(qū)動(dòng)齒輪230。參照?qǐng)D11，與驅(qū)動(dòng)齒輪230聯(lián)動(dòng)的從動(dòng)齒輪232與從動(dòng)軸214固定。這樣，從動(dòng)軸214與驅(qū)動(dòng)軸212以相反方向同步轉(zhuǎn)動(dòng)，由此，箱體202中的鼓風(fēng)機(jī)腔234中，分別與驅(qū)動(dòng)軸212和從動(dòng)軸214固定的兩葉轉(zhuǎn)輪236、238以相互相反的方向差相轉(zhuǎn)動(dòng)(圖8中箭頭所指的方向)。結(jié)果，氣體在壓力下被吹送。
箱體202在其上方末端具有與鼓風(fēng)機(jī)234相通的吸氣口240，在其下方末端具有與鼓風(fēng)機(jī)234相通的排氣路徑242和排氣口244。數(shù)字246表示表示密封液體入口噴嘴，數(shù)字248表示密封液體出口的噴嘴，數(shù)字250表示制冷劑的入口和出口。
在此實(shí)施例中，轉(zhuǎn)輪236、238轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，箱體202中，轉(zhuǎn)輪236、238之間的間隙CR1至CR4，和轉(zhuǎn)輪236、238周邊與鼓風(fēng)機(jī)腔234內(nèi)壁間的間隙C1至C6和S1至S4(側(cè)間隙)(如圖10(A)至(D)和圖11所示)在0.7至2.5mm之間，0.9至1.2mm更好。該間隙范圍可以使包含在反應(yīng)氣中的粉末通過而不產(chǎn)生摩擦力，其大小可以防止氣體的滲漏。這樣，鼓風(fēng)機(jī)沒有粉末因熱量累積而熔化成線狀熔融聚合物，以及粉末在氣體防滲密封部件的間隙中碎裂、形變和積聚的問題。
在本發(fā)明的氣相聚合反應(yīng)方法中，不僅在保證安全生產(chǎn)的同時(shí)不存在以下問題，即作為熱交換器的冷卻器冷卻產(chǎn)生的霧狀冷凝物(例如含聚合物粉末的烯烴)這些粉末需在冷卻器冷卻而出現(xiàn)，它堵塞氣體再循環(huán)管道，以及在霧汽被送至聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道時(shí)造成堵塞及其它嚴(yán)重的麻煩，而且還壓縮了再循環(huán)設(shè)備，從而降低了生產(chǎn)成本。
在本發(fā)明的氣相聚合器中，在氣體再循環(huán)路徑的上游和下游相應(yīng)地分別設(shè)置了熱交換器和氣體循環(huán)器，本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)被用于令再循環(huán)氣體(例如從流化床反應(yīng)器中排出的未反應(yīng)氣態(tài)烯烴)在重新吹入流化床反應(yīng)器的流化床之前，因需要從再循環(huán)氣體中去除聚合反應(yīng)熱(即由聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱)而通過熱交換器(冷卻器)。如此的優(yōu)點(diǎn)在于沒有這樣的問題，即冷卻器冷卻產(chǎn)生的霧狀冷凝物(例如含聚合物粉末的烯烴)堵塞氣體再循環(huán)管道，以及在霧汽被送至聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道時(shí)造成堵塞及其它嚴(yán)重的麻煩，上述聚合器由此可以壓縮再循環(huán)設(shè)備本身。
在本發(fā)明的氣相聚合器中，上游套管式熱交換器作為熱交換器，其中氣態(tài)流經(jīng)以進(jìn)行熱交換的管子焊接在管板上，管板用于將管子與熱交換器的殼體固定，形成的每個(gè)焊接部分使得管子在其開口處有一個(gè)管板平面內(nèi)的前端和一個(gè)弧形的前端。如此，能夠防止包含在再循環(huán)氣體中的粉末和霧汽滯留在管板中的管子開口附近，由此避免了堵塞熱交換器和管道的麻煩。
在本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)中，鼓風(fēng)機(jī)箱體在其排氣側(cè)(高壓側(cè))和吸氣側(cè)(低壓側(cè))之間具有滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件，上述滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)部件具有非接觸氣體防滲密封部件，例如曲折密封或轉(zhuǎn)輪—轉(zhuǎn)輪間隙，其中的間隙在0.7至2.5mm之間，0.9至1.2mm更好。所以，(1)氣體防滲密封部件的間隙能夠令粉末通過而不產(chǎn)生摩擦力，其大小可以防止氣體的滲漏，因而，鼓風(fēng)機(jī)沒有以下問題，即粉末因熱量累積而熔化成線狀熔融聚合物，以及粉末在氣體防滲密封部件的間隙處粉碎、形變和積聚；(2)既不需要在反應(yīng)后去除細(xì)小粉末，也不會(huì)堵塞氣體再循環(huán)管道；(3)不形成線狀熔融聚合物，所以沒有聚合物滯留在聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道中，因而沒有堵塞及其它嚴(yán)重的麻煩。
表1 聚丙烯粉末A的組成MFR 22.0乙烯/丙烯(wt％含量之比) 8.0平均顆粒大小700μm顆粒大小分布-20目32.2wt％20-3265.332-422.242-600.260-80080-150 0150- 0表2
實(shí)施例2-5和比較實(shí)施例3-4
在表4所示條件下，根據(jù)本發(fā)明運(yùn)行圖6所示的渦輪式鼓風(fēng)機(jī)，使用組成如表3所示的線性低密度聚乙烯(LLDPE)粉末B，實(shí)施本發(fā)明的其它實(shí)施方式，即實(shí)施例2至5。相比之下，在表4所示的運(yùn)行條件下，根據(jù)本發(fā)明運(yùn)行具有與圖6所示羅茨(Roots)鼓風(fēng)機(jī)相同的結(jié)構(gòu)，但具有表4所示的一般間隙的羅茨(Roots)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行相同的試驗(yàn)，由此獲得列于“比較實(shí)施例3和4”欄中的結(jié)果。
表3線性低密度聚乙烯(LLDPE)粉末B的組成MFR 4.0密度 0.920平均微粒大小 1200μm顆粒大小分布超過1680目 11.89wt％840-1680 55.08350-840 30.9250-350 1.62177-250 0.37-177 0.13表4
從表2和表4的結(jié)果顯而易見，具有一般間隙的羅茨鼓風(fēng)機(jī)和渦輪式鼓風(fēng)機(jī)(比較實(shí)施例1至4)有線狀聚合物形成，因而會(huì)因其在聚合器的分布板和氣體再循環(huán)管道中滯留而造成堵塞及其它嚴(yán)重的麻煩。相反，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1至5中，線狀聚合物的形成受到抑制，所以顯示出了0.7至2.5mm間隙的優(yōu)點(diǎn)?？紤]到鼓風(fēng)機(jī)的效率，發(fā)現(xiàn)，實(shí)施例1至3中0.9至1.2mm的間隙較好。實(shí)施例6使用圖1所示的流化床反應(yīng)器，其中流化床314的直徑為1m，高度為1.8m，流化層體積為1400升，減速區(qū)316的最大直徑為1.4m。以150kg/hr的速度將乙烯連續(xù)加入流化床反應(yīng)器310，在80℃進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)。
參照?qǐng)D1，再循環(huán)氣體由圖2所示的冷卻器冷卻，利用本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)(如圖4所示，葉輪和曲折密封之間的間隙S為1mm的渦輪式鼓風(fēng)機(jī))吹送。
結(jié)果列于表5。從表5的結(jié)果顯而易見，將熱交換器設(shè)置在本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)前能夠減少再循環(huán)氣體的量。此外，鼓風(fēng)機(jī)可以在更長的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行后的檢查顯示，沒有損耗和損壞。
相反，使用葉輪和曲折密封之間的間隙S為0.2mm的一般渦輪式鼓風(fēng)機(jī)，結(jié)果，因鼓風(fēng)機(jī)的異常振動(dòng)而降低了運(yùn)行的穩(wěn)定性。運(yùn)行后的檢查顯示，不僅有線狀聚合物形成，而且有葉輪、箱體和曲折密封的損耗和損壞。
表5
注*假設(shè)不進(jìn)行冷卻時(shí)的氣體體積是100。
權(quán)利要求
1.一種氣相聚合器，它包括流化床反應(yīng)器，氣態(tài)單體從其底部經(jīng)分布板被吹入其中，同時(shí)在其中加入用于聚合反應(yīng)的固體催化劑，由此構(gòu)成流化床，氣相聚合反應(yīng)得以在流化床中進(jìn)行而生成聚合物或共聚物，所述的氣相聚合器還包括排氣口，用于排放未反應(yīng)單體氣，配置在流化床反應(yīng)器的頂部，氣體再循環(huán)路徑，與排氣口相同，延伸至流化床反應(yīng)器的底部，熱交換器，位于氣體再循環(huán)路徑的上游，氣體循環(huán)器，位于氣體再循環(huán)路徑的下游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣相聚合器，其中的熱交換器是套管式熱交換器，氣體從中通過而發(fā)生熱交換的管子固定在管板上，管板用于將管子與熱交換器的殼體固定，每一處焊接部分的形成使得管子在其開口處有一個(gè)位于管板平面內(nèi)的前端和一個(gè)弧形的前端。
全文摘要
一種氣相聚合反應(yīng)方法，它不存氣體再循環(huán)管道堵塞或聚合器的氣體再循環(huán)管道或分布板堵塞的問題。此外，一種適用于上述氣相聚合反應(yīng)的氣相聚合器，同時(shí)提供了適用于氣相聚合反應(yīng)和氣相聚合器的鼓風(fēng)機(jī)。
文檔編號(hào)F16J15/447GK1445247SQ0312024
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月14日
發(fā)明者山本良一, 岡野俊博, 市村三則, 菊池義明 申請(qǐng)人:三井化學(xué)株式會(huì)社