专利名称：旋转垂直流化床催化聚合方法
技术领域：
本发明涉及在流化床中进行的催化聚合反应，所述流化床由于汽态或液态反应流体的切向注射而在圆筒形反应器中围绕其对称轴旋转，其中所述反应流体反应器的侧壁或从沿着该壁运转的内部通道向穿过反应器两端的中心堆(central stack)注射，并且该流化床具有均匀分布的开口，且这些流体通过所述开口而被除去。
在流化床反应器中进行的气态或液态反应流体混合物的聚合反应是众所周知的，所述反应流体含有要聚合的一种或多种单体，并且所述流化床中在催化体系存在下形成的聚合物颗粒在没有使用搅拌器的情况下通过反应流体混合物的上升运动而保持在流体状态。当该反应流体的混合物在离开反应器之前与颗粒分开，并由此限定出通常的水平分离表面时，该反应流体混合物通常以气体形式通过反应器顶部逸出，从而在循环装置中适当处理之后通常以液体或气体形式再循环至反应器底部。
本发明中，反应流体混合物通过在垂直圆筒形反应器的水平部分中的旋转，以近似水平并与该侧壁成切线的形式从注入它们的侧壁，移向中心堆的开口，所述中心堆可以包括多个移除管，该移除管用于分别将穿过各种反应器部分的各种反应流体混合物移向独立的纯化和循环装置，以便保持反应器各种部分或区域中的这些反应流体混合物的不同组成和/或温度。
本发明中，垂直反应器包括从一端至另一端的一系列固定螺旋回转(helical turns)，其在离中心堆一定距离处围绕着中心堆并固定在反应器侧壁上或在离反应器侧壁较短距离处固定，其用于向上夹带聚合物颗粒，所述颗粒由反应流体混合物的旋转驱动并在螺旋回转壁之间进行旋转。然后，该聚合物颗粒由于重力而落回至这些壁各个侧面上的自由空间中。
由此，被离心力和垂直流化床中的螺旋回转限制的聚合物颗粒在螺旋回转壁之间上升并落回在这些壁的各个侧面上，沿着螺旋轨迹，由此在从反应器中移除之前几次穿过反应器的各个区域，并由此赋予它们均一的双峰或多峰组成，其中所述流化床位于反应器圆柱形侧壁和近似圆柱形的分离表面之间，并且所述分离表面位于系列螺旋回转和中心堆之间。
如果重力由第二系列的固定螺旋回转替代的话，则反应器可以是水平的，所述第二系列回转与第一系列回转同心并定位于相对的方向。因此，聚合物颗粒在一系列螺旋回转的影响下从右向左移动，并且在另一个的影响下从左向右移动。颗粒的旋转速度必须足够，以使离心力基本大于重力。
本发明中，离心力适合使反应流体混合物以高于仅基于重力的流化床中所允许的速度的速度穿过流化床，或适合于使用其密度接近于聚合物颗粒的密度的流体，并且流化床的近似圆柱形状适合于获得比常规流化床中所得比率大一个数量级的面积与厚度的比率。这用以获得反应流体在流化床中的短停留时间，并由此获得聚合物颗粒的高冷却能力和良好温度控制。这导致可以使用高活性催化体系以及浓缩反应流体的混合物，因此能够以在反应器中相对短的聚合物颗粒停留时间获得高聚合速率。
图1显示了垂直圆柱反应器半剖面的投影，所述反应器用于在催化体系存在下使悬浮于液态或气态反应流体混合物中的颗粒聚合。该图显示了其侧壁(2)的横截面和其圆柱形对称轴(1)。
用于将反应流体混合物注入反应器的装置通过横截面的圆筒(3)进行说明，该圆筒在沿着反应器侧表面的短距离处运转，并且其穿有许多孔(4)。该圆筒和反应器壁之间的空间被环状隔板(5)分为几个部分，并通过进口管(6)进入加压反应流体的混合物。这些反应流体混合物通过许多注射管以近似水平并与反应器壁成切线的形式注入反应器，并且在背景(background)中从该圆筒的表面流出，其中所述注射管穿过该多孔圆筒的孔，并且出口(7)已显示出。注入在箭头方向上进行，也就是从左向右。
用于移除反应流体混合物的装置通过围绕对称轴(1)的中心喷嘴(8)进行说明，其中中心喷嘴从顶部至底部穿过反应器并且包含许多开口(9)，所述开口沿着中心喷嘴表面均匀分布并形成其轮廓，以便有助于在反应器中快速旋转的流体的进入并将它们引导向出口。中心喷嘴被其横截面(10)已显示的隔板分开，所述隔板限定了独立区域，并且中心喷嘴通过主出口管(8.1)和(8.2)和内出口管(11)与外部连接。这些管被连接至冷却、纯化和/或分离装置(12)，并且流体通过进口管(6)从这些装置中进行循环，所述进口管给位于和中心喷嘴区域大致同一水平的反应器区域进料，其中这些被循环的流体从中心喷嘴中流出。这样，流体在反应器近似水平的部分中移动，由此限制了它们在各个区域之间的混合。
在多孔圆筒(3)和中心喷嘴(8)之间的圆柱形空间中，系列螺旋回转(13)从顶部向下穿过反应器，以使在回转的向上方向中快速旋转的流体夹带位于螺旋回转壁之间的螺旋空间中的聚合物颗粒，该螺旋空间称为朝着反应器顶部方向的上升流螺旋槽，其中所述系列螺旋回转完全显示并通过固定器安装至反应器(2)上，而所述固定器在图中没有显示。
离心力将颗粒推向多孔圆筒壁。称为自由侧空间的自由圆柱形空间能够使已在上升流螺旋槽中上升的聚合物颗粒由于重力并在离心力影响下落回至反应器底部，其中自由圆柱形空间相对窄并位于系列螺旋回转和多孔圆筒之间。
如果旋转速度以及由此产生的上升流螺旋槽中颗粒的向上流动速度是足够的，则该窄空间不足以使所有的颗粒落回至其中。在这种情况下，悬浮于流体中的颗粒将累积在上升流螺旋槽中直至流化床表面达到称为自由中心空间的自由圆柱形空间，该空间相对宽并位于中心喷嘴和螺旋回转组之间，其能够使剩余颗粒落回至反应器底部并能够使已在上升流通道中旋转并已稍微在其中上升的流体落回至中心喷嘴区域的水平，该喷嘴近似相当于它们已用的进口。
螺旋回转特征在于它们的宽度(14)以及上升流螺旋槽的宽度，自由中心空间和自由侧空间的宽度(15)和(16)，回转的螺距(17)和彼此之间的高度(18)以及上升流槽的高度。如果螺旋回转的螺距(17)等于它们之间的距离(18)，则系列回转可以形成连续的固定螺旋曲线。
图1中，螺旋回转的螺距(17)小于上升流槽的高度(18)。聚合物颗粒在穿过一个回转至上一个回转之前，必须形成等于上升流槽高度和回转螺距的比率的平均圈数。回转螺距也可以大于上升流槽的高度并且回转尺寸可以彼此不同。回转可以在不移动其它东西的情况下通过将其旋转至反应器顶部而更换。
使用一个或多个进料装置(19)将聚合催化剂或催化体系引入反应器，并且可以使用一个或多个在反应器底部或沿反应器任何位置的开口(20)移除悬浮于流体中的聚合物颗粒。
自由中心空间必须足够宽并且流体向反应器中的注射速度必须足够，以便以对于离心力来说足够高的速度旋转流体和通过流体夹带的颗粒，从而在流体进入中心喷嘴之前产生颗粒和流体的明显分离，并由此在中心喷嘴和螺旋回转组之间形成分离表面位于自由中心空间的流化床。在重力和离心力的联合作用下，其近似的的圆柱形由于聚合物颗粒沿回转的内部边缘落下所产生的螺旋波纹而变形。由此，颗粒在上升流螺旋槽中沿着向上的螺旋轨迹，并且在自由中心空间和自由侧空间中沿着向下的轨迹。
如果悬浮于流体中的聚合物颗粒质量增加，则流化床分离表面将接近于中心喷嘴并有将颗粒夹带至其中的危险。为了防止这样，聚合物颗粒探测器(21)用于调整悬浮于流体中的颗粒的输出流速，以便使流化床表面维持在离中心喷嘴足够距离处。
该整个装置适合安装几个用于循环流体混合物的独立回路，以便维持不同的温度和组成并由此在各个反应器区域中维持不同的聚合条件。如果聚合物颗粒在形成中的停留时间对其而言足以在离开反应器之前几次从底部向上并从顶部向下穿过反应器的话，则它们将具有相对均一的双峰或多峰组成。
图1还显示了将进料管(22)插入中心喷嘴的可能性，该进料管连接于所选区域中将液体喷射至反应器的注射器(23)。
流体进料和移除装置和螺旋回转可以具有各种形状和尺寸。图2-6显示了许多实施例，并且它们可以结合使用。
图2.a显示了反应器(2)中部横截面的投影，其中用于将流体进料至反应器的装置通过注射管(7)供给，其中注射管(7)沿螺旋通道(24)和(25)均匀分布，该螺旋通道靠着反应器侧壁并且如果它是在与向上的系列螺旋回转相对的方向上缠绕的话，则称为向下螺旋通道，图2.b显示了，相同反应器(2)的相同部分中的各种尺寸的向上的螺旋回转(13)和由喇叭形或弯曲形的锥形喷嘴构成的流体移除装置，它们以完整的(31)和(32)显示或以横截面(33)和(34)显示，并且它们彼此配合。
向下螺旋通道完全可见的三个上部回转显示了在前景中它们对着反应器的侧面(25)，而仅仅部分位于背景的通道的其它回转显示了其内侧面(24)和中空部分(26)。该螺旋通道通过在该图中位于通道每三个半回转的进口管(6)进料。
为了使向下螺旋通道所占的体积最小化并由此增加可用于流化床的空间，使其高度在宽的比例内变化。其在对着进口管时最大(27)，在进口管之间的中部时最小(28)，并且在通道内实际没有流体流动。通道的宽度(29)是恒定的，并且位于回转和通道之间并称为向下螺旋槽的自由螺旋空间的高度(30)也是恒定的。
锥形喷嘴(31)至(34)固定在内部出口管(11)周围或固定在它们的喇叭形(35)或弯曲形(36)锥形末端。它们被未显示的翼片分开，以将在它们周围旋转的流体引导向反应器出口并确保它们的均匀分配。插入物(37)将上部喷嘴连接至下部喷嘴以便加固该喷嘴组，称为中心堆。因为其中的流体上升流或下降流减少了，所以为了使中心堆所占的体积最小化，而将锥形喷嘴的直径缩小至其接近于插入物(37)。箭头(41)和(42)显示了流体在前景中从右向左移动，在背景中从左向右移动。
各种装置的尺寸在反应器的各个区域中可以彼此不同。因而，在由星号围住并围绕反应器中心区域的框(38)中，通过配合在内管(11.1)和(11.2)的锥形末端(35)和(36)的锥形喷嘴移除，向上螺旋回转的螺距(17.1)、向下螺旋通道的高度(27.1)和(28.1)、向下螺旋槽的高度(30.1)和进口管直径急剧减小以便增加回转数量，其中聚合物颗粒必须在该区域中移动，该区域称为分离区域或过渡区域，并因此增加它们在反应器下部区域和上部区域之间的转移时间，以便在它们进入其它区域之前除去它们中所不希望的流体。此外，框(31)中上部的向上螺旋回转(13.1)向中心缩小，在外部缩小宽度(39)并且在内部缩小宽度(40)，以便能够使所有的颗粒都落进放大的自由侧空间并防止它们落进减小的自由中心空间，由此延迟了位于上部区域流化床表面附近的颗粒的转移。
由于图2中反应器的螺旋通道是定位于第一系列螺旋回转相对方向的第二系列螺旋回转，所以其可以是水平的而不是垂直的。这种情况下，向下螺旋槽可以被称为外部螺旋槽或侧螺旋槽，并且上升流螺旋槽可以被称为内部螺旋槽或中心螺旋槽。这些槽的尺寸必须进行调整以使流入两个槽中的颗粒近似相等。还需要考虑的是当聚合物颗粒上升至反应器上部时，聚合物颗粒在重力作用下减慢了，相反，当聚合物颗粒落进底部时，聚合物颗粒加速了。这产生了流化床在其上部和下部之间厚度的差异，当旋转速度下降时其变大。这可能需要使中心堆相对于反应器圆柱形对称轴进行移动，并改变螺旋回转的圆柱形对称。为了防止聚合物颗粒在关机时落进中心堆，使所有的开口面向下也是重要的。
图3显示了插入物(37)上方的三个较低的喇叭形锥形喷嘴(31.1)至(31.3)，和插入物(37)下方的三个较高(upper)的弯曲形锥形喷嘴(32.1)至(32.3)的轴测投影图，以便显示出将它们分开的翼片(43)和(44)。升高喷嘴(31.2)并降低喷嘴(32.3)以更好地显示出它们如何安装在翼片(43)和(44)上。
图4.a和4.b显示了沿平面BB’的纵截面和沿另一个流体移除装置中心部分的平面AA’的水平截面，其中该另一个流体移除装置由具有横截面(46)的圆柱形喷嘴组成，该喷嘴具有开口(9)并且彼此配合。喷嘴外部的翼片(47)和喷嘴内部的折流板(48)的横截面与开口(13)一起进行说明。它们将流体流(49)的转动分量转变为径向分量，并将径向分量转变为指向堆出口的纵向分量。插入物(37)将堆上部与其下部分开，并且内管(11.1)和(11.2)经由其喇叭形末端(35)和(36)除去了从反应器过渡区域流出的流体，以使其纯化并由此保持流入反应器上部和下部的流体的特定组成。
开口(9)、翼片(47)和折流板(48)的数量、位置和尺寸在各个喷嘴中可以彼此不同以便在反应器不同部分或区域中获得所希望的流体流动。
图5显示了纵截面的投影以及流体移除装置的另一模式，其中部分喇叭形喷嘴(33)已经被缠绕在纵向翼片上的螺旋带(50)所代替，其中纵向翼片设置在内管(11.1)和其喇叭形末端(35)周围，并且未图示，该带的回转是喇叭形的并由未显示的折流板或翼片将该回转与其邻接物分开以便将流体引导至如此形成的管中。
使带(50)的外部边缘与波动或螺旋波的凹部一致的可能性用于降低自由中心空间的宽度并由此增加可用于反应的空间，其中波动或螺旋波沿着围绕该带的向上的螺旋回转的内部边缘扩展。由此，可以使显示于图1和4中的圆柱形喷嘴(8)和(46)的开口(9)与螺旋波的凹部一致。
图5中的装置还用于通过一组像车轮辐条那样装配的径向管(53)和(54)从反应器中除去流体流(51)和(52)，其中仅显示了位于横截面平面中的两个径向管，并且通过反应器侧壁离开反应器的那些也没有图示。这用于延长反应器，而不会扩大流体移除装置，其中反应器由插入物(37)和(37.1)分成几个连通的单元。
图6是部分反应器过渡区域的横截面示意图，其中向上螺旋回转是中空并且连通的以形成向上螺旋通道，其代替了向上的系列螺旋回转和沿着反应器该区域的流体进料装置。该通道的回转部分包括主要部分(55.1)至(55.6)和管形的次要部分(56)，该次要部分由管(57)进料，并与管(6)同心，其用于喷射靠近流化床表面的液体流微细液滴。
该通道特征在于这一部分可变的平均高度(58)，上升流螺旋槽部分的高度(59)，通道的螺距(60)，也可以变化的其宽度(61)，以及自由侧空间和自由中心空间的宽度(62)和(63)。
图6还显示了圆柱形对称轴(1)，反应器外壳部分(2)，喇叭形(33)或弯曲形(34)锥形喷嘴部分，流体移除装置上部或下部内管部分的喇叭形(35)或弯曲形(36)锥形末端，以及沿着该平面的流体和颗粒的示意图。
小箭头(64)指示了聚合物颗粒的移动，箭头线(65)表示流体流动方向。如果靠近反应器侧壁的流体的注入稍微面向下，则后者首先落进自由侧空间，以便促进聚合物颗粒在此空间中的下落。然后，由于旋转速度的数量级高于在图示平面中的移动速度，因而在上升流螺旋槽中，这些流体流动方向(65)升高了一个或多个回转的高度，这是因为在它们从中离开之前，它们在一个或多个回转移动了。然后它们必须在近似于喷嘴水平处落回至自由中心空间，该喷嘴对应于通道中的进口管。这可以低一些，以便保持自由中心空间中的下降流以有利于聚合物颗粒在此空间中的下降。
在离心力作用下，聚合物颗粒沿着反应器侧壁累积起来形成所述表面在平衡状态靠近锥形表面的流化床，在图6中该锥形表面的横截面与平面一起是与水平面形成角(67)的线(66)，该角的正切近似于离心力和重力的比率。该线的起始点由颗粒检测器测定是在反应器的底部，所述颗粒检测器调整了这些颗粒的流出以使其保持在与流体移除装置足够距离处。
在旋转的作用下，位于上升流螺旋槽中的聚合物颗粒沿着第一螺旋回转(55.1)上升，并且如果有的话，则然后落回至其自由侧空间。如果上升流足够高，也就是如果旋转速度足够高，则该自由侧空间通常非常窄或没有，并且不足以使所有的聚合物颗粒落回。它们累积了回转的上升流，由此使流化床上升流表面更靠近于反应器中心，直至表面溢出至自由中心空间以能够使聚合物颗粒落入其中，由此确定一个新平衡水平(66.1)的回转上升流并由此一圈一圈逐渐充满整个上升流螺旋槽，直至反应器顶部。
沿通道中心边缘下落的颗粒顺着垂直于平衡表面的方向(68)，由此与水平面形成角(69)，该角的正切近似于重力与离心力的比率。称为落差高度(70)的上游水平和下游水平之间的差值决定了回转上游和下游之间的压力差，且该压力差与落差高度以及离心力和重力的合力成比例。此压力差决定了颗粒在自由侧空间中的下降流速。其近似等于流化床沿上升流螺旋槽高度的静水压力(hydrostatic pressure)，但是如果回转尺寸改变了，则可能存在回转之间的差异。
因此通道(55.4)和(55.5)部分的宽度(61.1)和它们自由侧空间宽度(62.1)被充分放大以使所有聚合物颗粒可以容易地落进该放大的自由侧空间，并且上游和下游平衡水平(70.3)和(70.4)之间的差异减小。流化床表面(66.4)和(66.5)不允许颗粒落回至自由中心空间。这两圈上升流螺旋槽的未使用的部分静水压力被施加于上部回转，由此提高了其自由侧空间的下降流速。
位于流化床表面附近，并进入通道(55.4)和(55.5)部分上方区域的上升流颗粒被迫停留在上部区域直至它们接近于反应器侧壁以便落进这些回转的自由侧空间。
类似地，已被排除的通道(55.1)和(55.2)部分的自由侧空间，落进回转(55.3)自由侧空间的颗粒被迫上升。当它们接近于该回转自由中心空间时，它们可以只进入下部区域。
图7显示了由这种挡板引起的颗粒流的特征简化图。该图显示了沿反应器(2)部分壁的多孔侧壁(3)流动的流化床的横截面，其在向上的系列螺旋回转的横截面(71)周围。向着流化床左侧的流体移除装置在图中未显示。
未显示于图中但是由其间隔(73)的符号表示的上部和下部螺旋回转的螺距比过渡区域(71.1)至(71.3)的回转螺距大三倍，该螺距由其间隔(73.1)的符号表示。除了在过渡区域中之外，它们位于离多孔圆筒(3)恒定的距离(65)处，其中回转(71.1)和(71.2)与过渡区域分开，分开的距离(65.1)和(65.2)分别为两倍大小。回转(71.1)也被向着中心喷嘴偏移距离(74)并且回转(71.3)靠着多孔圆筒壁(3)。
流化床被分成几个环形区域上部和下部的中心和侧区域用星号描出，并且区域的横截面分别由框(77.1)至(77.4)围住。聚合物颗粒的流动路线是(72.1)至(72.4)的封闭曲线组，其分别在反应器上部和下部的中心以及侧部分。它们的流动方向由箭头来指示。流体流动路线未显示。
因为过渡区域螺旋回转的螺距小三倍，因而聚合物颗粒在其中的上升慢三倍。这是其流速在那里仅由两个上升流和下降流路线的符号表示，而在其它两个区域有六个的原因。在将颗粒上升流和下降流部分分开并由含箭头圆圈(75)表示的高湍流区域外，颗粒流在该图中被推测是非湍流的。
由于朝螺旋回转(71.1)中心的偏移防止了颗粒从上部中心区域(77.1)流出而落进过渡区域，因此只有从上部侧区域(77.2)流出的颗粒能够落进过渡区域，并且由于螺旋回转(71.3)相对多孔圆筒壁(5)的偏移防止了它们落进下部区域，因此在上部区域中它们必定上升。同样的原因，在下部侧区域(77.4)中上升的颗粒在进入过渡区域之前必定落回，并且在下部中心区域(77.3)中上升的颗粒在冒着不再下落的危险进入上部中心区域(77.1)之前必定落回。因此，过渡区域是从上部侧区域(77.2)和下部中心区域(77.3)流出的颗粒共用的。
已经发现在不存在湍流的情况下，聚合物颗粒流入其各自的区域。然而，不可避免的湍流导致或多或少地发生沿着各个区域之间的环形表面从一个区域至另一个区域的快速转移。通过沿着反应器多孔圆筒壁(3)适当放置流体注射器(76)或在某些螺旋回转上放置折流板，可以局部增加湍流，以便根据聚合目标加速各个区域之间的转移。
减少的自由侧空间可以放置在回转部分(71.3)和多孔圆筒壁(3)之间，以确保聚合物颗粒从上部侧区域(77.2)至下部侧区域(77.4)的最小直接转移，特别是确保最重颗粒的向下转移。最轻颗粒也可以在反应器上部中心区域中加速。为了防止这样，可以对该区域中的聚合物颗粒提供出口管。
对于将沿着这些流动形式的聚合物颗粒，它们的旋转速度是重要的，并且由此从流体获得足够的能量。因此，流体注射速度的平方和乘以其流速一半的流化床输出速度的差值必须足以补偿因颗粒摩擦和颗粒位能而引起的能量损失，其中该位能是由于它们在上升流螺旋槽中上升而获得的，然后其转化为湍流并在它们下落过程中损失掉。
对于高度H的反应器部分，下列方程式可以在反应器中流体注射速度Vinj和聚合物颗粒平均旋转速度Vrp之间成立Ffl×Vinj2＝(k2×Ffl+Kfr×Dr×Slf×H)×Vrp2+2×Kef×Dr×g×L×P×H×Vrp(1)其中，Ffl是流体在所给部分中的体积流速；Dr是流化床中颗粒和流体表观密度的比率；Slf是流化床的平均截面；g是重力加速度；L和P是螺旋回转的宽度和螺距；k＝Vs/Vrp通常接近于1，或Vs是流体从流化床流出的速度；Kef是螺旋回转的上升流有效因子，并且如果回转宽并彼此接近则其值接近于1，Kfr是摩擦系数，其等于因摩擦引起的每单位时间颗粒所损失的转动能的百分比。
后者特别取决于颗粒的形态，螺旋回转的接近程度和它们的空气动力学性能。其可以在模仿颗粒流动的试验装置中测定出。
由于流体进口速度等于由所研究部分中注射管横截面总和所分配的体积流速，因此方程式(1)可以用于计算作为流体流速函数的颗粒平均旋转速度。
几个其它的尺寸也可以被测定出，例如流体在离中心距离R处的径向速度Vrad；聚合物颗粒的上升流Fasc；自由侧空间中的下降流Fell；和向下螺旋槽中的下降流FchdVrad＝Ffl/(2×π×R×H×(1-C))其中C是流化床中的颗粒浓度；Fasc＝Kef×L×P×Dp×Vrp其中Dp是流化床中聚合物颗粒的表观密度；Fchd=k′×Schd×Dp×Vinj]]>和Fell≅2π×RR×Lell×Dp×2×g×Hcha]]>其中k’是接近于1的有效因子，Schd是向下的螺旋槽的横截面，RR是反应器的半径，Lell是自由侧空间的宽度并且Hcha是上升流螺旋槽的高度。
侧部的下降流被加至一起并且必须低于上升流，因为所涉及的螺旋回转将完全被聚合物颗粒所覆盖。如果向上的槽的高度和螺旋回转的尺寸改变了，则这些方程式必须进行调整。
第一实施例在没有稀释剂存在下的乙烯共聚合此聚合方法的高冷却能力适合于在不必用非反应性流体稀释乙烯的情况下聚合气相聚乙烯。
图8在左侧显示了反应器(2)顶部、中部和底部三部分的半剖面，以及其圆筒对称轴(1)，其中包括仅显示了末端的两个主要区域，也就是上端和下端，以及在中部完全显示的中心区域。
中心堆包括横截面(8)中具有开口(9)的圆柱形和锥形喷嘴，两个主要的流体移除管(8.1)和(8.2)，两个用于从中心区域中移除流体的内管(11.1)和(11.2)，其终止于圆锥体(35)和(36)，一个将中心区域分成两个部分的插入物(37)，和通过反应器上部区域中的注射器(23)将共聚单体喷射至流化床表面的进料管(22)。
主要进料装置包括显示了其部分(26)的向下螺旋通道，其焊接至反应器(2)的侧壁并且通过管(6)进料，以及部分(71)的向上的螺旋回转，除了一对位于中心区域末端的回转(71.1)和(71.2)之外，其相对于向下通道的内壁均匀分布，其螺距被减小并且与高度被减小的向下螺旋通道分开。
图8还显示了用于注射催化剂的装置(19)，如果需要预聚合的话，用于聚合物颗粒的出口管(20)，流化床水平检测器(level detector)(21)，流化床表面(66)，由小箭头指示的聚合物颗粒(64)，该小箭头显示了颗粒在图的水平面中的移动方向，流体流动路线(65)和指示湍流的圆圈(75)。
在图8所示的进料和循环流程图中，纯乙烯进料(84)是位于进口管(6.2)的高度处，液态共聚单体(85)的进料通过上部区域中的中心进料管(22)进行，该共聚单体通常为丁烯或己烯，并且聚合控制剂(86)的进料存在于下部区域的流体循环回路中，该聚合控制剂通常为氢。
从下部中心区域流出并且通过下部内管(11.2)移除的流体流(87)具有因纯乙烯(84)的加成而减少的共聚单体含量。在循环至上部中心区域之前，使其在旋风分离器(88)中除去任何由流体夹带的固体颗粒，在压缩机(89)中压缩，在(90)中冷却，并在吸收器(91)中除去从下部区域中流出的所不希望的聚合控制剂部分。
从上部中心区域流出的流体流(92)含有来自于上部区域的共聚单体。该流体通过上部内管(11.1)移除。其一部分被送至循环回路(88)至(91)中，另一部分可以通过控制阀(97.1)送至上部区域，且如果中心区域的共聚单体含量显著减少的话，则剩余物被送至分离器(93)中，该分离器将液态共聚单体饱和的乙烯流(94)送至共聚单体进料回路中并且将除去了共聚单体的乙烯流(95)送至下部中心区域。由于将在塔底部回收的共聚单体的量通常少，并因此可以在大量乙烯中高度稀释，所以分离器(93)可以是在高压下具有低回流操作的简单分馏塔，其中所述高压是在旋风分离器(未显示)前通过压缩机(96)得到的。
值得注意的是来自于中心区域的流的交汇，其用于使必须被纯化的流体的质量最小化，并且旁路装备有控制阀(97.2)，该阀用于区分上部区域和中心区域的氢含量。
从上部区域流出的液流(98)通过主管(8.1)移除。使其在旋风分离器(99)中除去任何固体颗粒，在(100)中冷却，并在分离器(101)中与共聚单体饱和的乙烯冷凝物分离。轻气体馏分(102)通过压缩机(103)进行压缩并循环至上部区域。冷凝物(104)被循环至共聚单体进料回路。
来自于下部区域的流体流(105)通过主管(8.2)移除，在(106)中冷却，并在由压缩机(108)循环至下部区域中之前除去任何聚合物颗粒。在(110)中转移至常规回收装置之前，在旋风分离器(109)中除去由出口(20)移除的聚合物颗粒中的乙烯部分。通过压缩机(111)将膨胀的乙烯循环至下部回路中。
流动控制装置(112)被适当地放置在主进料管上以保证反应器各个部分之间适当的进料差别，例如，以便有利于在自由中心空间中的流体下降流以降低在中心堆中夹带颗粒的危险。
为了更加可视化，图9显示了投射到反应器中部侧壁上的、向上的螺旋回转(71)的360°展开图和向下螺旋通道(24)的内壁的360°展开图，其中螺旋通道上具有注射管(7)。流体流按箭头方向从右向左移动，并且为了绘图的清晰度，纵坐标是横坐标的两倍。这样进料管(6)以椭圆的形式显示。为了将它们偏移90°，它们被设置于通道的每7/4圈处，其中其高度(27)最大。在管(6)之间的中部时其最小(28)。
位于回转(24)之间，并且除了在分离区域中之外都为恒定高度(30)的向下的螺旋槽和回转的横截面或向上的螺旋回转(71)的一部分移动了一圈的5/8并成对地从每个管(6)进行投影，以便如果需要的话，通过这些管由冷却剂流使其进料，其中在分离区域中高度(30.1)和(30.2)被降低了。
图10显示了三个反应区域中的颗粒流(72)。为了绘图的清晰度，横坐标被扩大并且向下螺旋通道和槽分解为多孔壁(3)和自由侧空间。
在不存在湍流的情况下，被用星号绘制的框围住的中心环形区域(77.1)、(77.3)和(78)中的颗粒流入封闭回路(72.1)、(72.3)和(79.1)中，并且如果由螺旋回转(71.1)和(71.2)产生的上升流低于相邻区域的向下的槽中的下降流的话，则位于侧区域的部分颗粒也流入封闭回路(72.2)、(72.4)和(79.2)中。位于侧区域的其它颗粒沿着回路(80)从顶部向下或从底部向上穿过反应器。实际上，湍流确保了反应器各个环形区域中颗粒的混合。然而，从上部区域沿流化床表面下降的颗粒和已经用由注射器(23)注入的共聚单体浸渍的颗粒在进入中心区域之前必须穿过上部侧区域，其中在上部侧区域中它们的共聚单体含量逐渐减少，并且在中心区域中它们的共聚单体含量进一步减少。
为了进行说明，对于体积约70立方米，高15米，直径为2.5米的工业用反应器来说，各个值的数量级可以进行估算。取决于大量参数的这些值可以根据反应器的设计和颗粒的形态而显著改变，并且这取决于所用的催化剂体系。它们必须借助于试验装置进行调整，其中该装置被设计用于测试随各种参数变化的聚合物颗粒的流动。
各个主要区域包括11个直径为0.25m的进口管(6)，其中每一个都通过向下螺旋通道进料0.56m高的反应器部分，所述螺旋通道平均螺距为0.32m，在每个管之间形成7/4的回转，并具有0.1m的宽度，相对每个管0.32m的最大高度和在管之间中部0.04m的最小高度，并为向下的螺旋槽留下了0.16m的自由高度。中心区域包括穿过向下螺旋通道的三个独立部分，它们位于由两个直径为0.16m的进口管(6.1)和(6.2)进料的两个0.28m高的部分之间，所述螺旋通道具有减半的平均螺距，0.16m的最大高度和0.02m的最小高度，并为向下的螺旋槽留下了0.08m的自由高度。
因为中心堆外径在中心区域中为0.6m，在反应器末端为1m，并且螺旋回转(71)内径逐渐由1.1m变为1.5m，所以自由中心空间的宽度为0.25m并且流化床的体积约为45立方米。向上的螺旋回转的平均间隔约为0.45m并且其宽度和螺距分别由在中心区域中的0.6m和0.15m变为在反应器末端的0.4m和0.24m。
考虑到回转宽度减小时较低的阻力，那么如果聚合物颗粒的平均旋转速度在7和8m/sec之间变化，并且如果它们在流化床中的表观密度为350kg/m3，则聚合物颗粒上升流约为600t/h。平均离心力是重力加速度的5-6倍，并且对于平均间隔为0.45m的向上的螺旋回转来说，其使下落高度小于0.1m，这与0.4-0.6m的回转宽度相比是足够小的。
如果摩擦系数，也就是聚合物颗粒因摩擦而导致的能量损失为5％/sec，则为了使流体压力为25bar并且经过主进口(6)的流速为1m3/sec，流体注射速度必须约为16m/sec。如果因摩擦而导致的能量损失为两倍大，则其必须约为18m/sec。
总的流体流速为26m3/sec，或约为3000t/h，其提供了高冷却能力并且在每0.56m的反应器部分其需要约80个直径为0.03m的注射管(7)。如果聚乙烯生产能力约为60t/h，则流化床中的平均流体停留时间小于2秒，并且聚合物颗粒的平均停留时间约为15分钟。
考虑到离心力，则靠近流化床表面的流体径向速度约为0.5m/sec，这对于流化床和流体之间的良好分离是足够低的。向下的螺旋槽中平均颗粒速度可以超过10m/sec，并使聚合物颗粒的侧部下降流约为200t/h，其对于填充上升流螺旋槽是足够低的并且对于移除聚集物以及任何聚乙烯表皮是足够高的，其形成的风险因颗粒沿着壁的流动速度而降低。
反应器每个区域中由聚合物颗粒形成的通道的数量取决于湍流以及向上的螺旋回转(71.1)和(71.2)的螺距。根据是否将优先权分配于聚合物颗粒的均匀性或反应器区域的分化，其可以通过提高或降低这些回转的螺距而增加或减少。
如果流体压力必须增加，例如增加至45bar，以提高反应速度，以便达到预期60t/h的生产能力，并且如果注射器横截面未改变，则流体的体积流速和注射速度必须减少约15％以保持相同的聚合物颗粒旋转速度。由于总的流体流速可以超过4000t/h，因此如果需要的话，其可以通过降低注射管的直径或数量而降低以便在较低流速的情况下提高注射速度。
该方法能够以高于乙烯临界压力的流体压力进行操作以便在较小的反应器中获得高的聚乙烯生产能力。因为流化床的体积较小，因此聚合物颗粒在其中的停留时间也较短。例如，对于80bar的压力和直径为1.8m、高为10m的反应器，流化床的体积仅约15m3。如果预期的生产能力为60t/h聚乙烯，则注入反应器的流体的体积可以约为8-10m3/sec，并且反应器中平均颗粒停留时间仅约5分钟，这减少了反应器每个区域中颗粒通道的数目并因此降低了其均匀性。
图11显示了反应器中心区域的放大，其中反应器被简化至仅有两个由进口管(8.1)和(8.2)进料的部分以显示出流动平衡，并且还显示了从上部区域流出的聚合物颗粒在进入下部区域之前如何从中除去共聚单体。
首先应注意的是内部液态共聚单体喷射管(23)距离中心区域足够远以避免将用共聚单体浸渍的颗粒喷射到其中，这些颗粒在进入过渡区域之前首先必须在上部侧区域中上升。
根据这些回转的螺距，自由侧空间中的颗粒下降流和螺旋回转(71.1)的对的向下螺旋槽相当于在其向上槽的上部区域中上升的流，或为例如25t/h。进入螺旋回转(71.2)的对的高度为0.08m的向下螺旋槽部分的仅仅一部分，例如100t/h的60％，和由湍流传送并通过其自由中心空间的一部分，例如150t/h的40％，可以到达反应器的下部空间，或者对于25bar的压力以及被两倍于由进口(6.1)和(6.2)进料的55t/h流体所推动的6-7t/h的流体，由它们所夹带的约120t/h可以到达反应器的下部空间。
如果聚乙烯生产能力为60t/h，则在(84)处加入的纯乙烯量超过了加进管(6.2)的量55t/h。其差额进入了管(6.1)，并且纯化的乙烯(95)的量例如20t/h也进入了管(6.1)。含有少量共聚单体和流体流(92)的未纯化部分的流体流(87)在(89)处被加入以补充管(6.1)的进料，其差额通过流量控制阀(112.1)进入了上部区域。
为了避免含有更多共聚单体的流(92)稀释流体流(87)，则其通过图8中的旁路(97.1)从反应器输出时，该差额可以直接加至上部区域的循环回路。如果纯化的流体(95)的量为零，并且如果纯乙烯(84)的流(87)的量足以进料中心区域，此处如单独的进口(6.1)和(6.2)所示，则整个流(92)能够被送至主要的上部回路。
如果下降流颗粒在过渡区域的停留时间不足以从它们中充分除去它们的共聚单体，则过渡区域可以如图8所示那样被放大。
由于主要的下部区域没有用纯乙烯进料，因此在该区域中存在流体短缺，其可以仅由流体流(115)填充，所述约30t/h的流体流(115)落至自由中心区域，并以约0.5m/sec的速度在自由中心区域中生成向下流动的流体流(115)，这有利于颗粒在该自由中心空间的下落。该向下流动的流体流可以由图8所示的流量控制器(112)来保持直至反应器底部。其可以类似地在反应器上部获得。
图11中两个主要区域的螺旋回转(71)的中心边缘被提升以便能够使聚合物颗粒流落进自由中心空间并沿着这些边缘的内表面流动，由此防止其中出现无颗粒区域，这会有利于聚乙烯表皮的形成。还应注意的是向下螺旋通道已经在(26.1)和(26.2)处封闭了，其位于进料管(6.1)或(6.2)和相邻区域的管(6)之间的中部，以便在过渡区域的通道中以不同的压力运行，由此在不改变相邻区域中流速的情况下增加或减少流体流动。
如果发生了主要故障，例如，压缩机的停工，则可以将不反应的气体(如氮气)注入出现故障的压缩机的下游，并可以将旋风分离器(109)出口连接至安全照明灯(safety flare)，以便在用不反应的气体对其清洗(purge)时使反应器减压。通过将催化剂毒物注入每个循环回路，可以在几秒钟内停止反应。最后，如果反应器必须完全并且非常快速地放空，则可以提供更多的颗粒出口(20)，且在过渡区域中包括至少一个出口并且其它的出口接近反应器的顶部。
第二实施例在稀释剂存在下的乙烯共聚合如果反应速度太高的话，则可以通过用不反应的流体稀释乙烯而使其降低。
图12显示了和图8中反应器同样的反应器，并且在中心堆的主要下部区域，向其中加入了用于进料比共聚单体轻的液态稀释剂(118)的中心管(22.1)，所述稀释剂例如丙烷或异丁烷，且该中心管与用于将其微细液滴喷射在流化床上的注射管(23.1)相连。
从主要下部管(8.2)离开的流体流(105)含有稀释剂。这是为什么在其循环之前可以使用分离器(119)将其从冷凝物(120)中分离的原因，该冷凝物中除了稀释剂和乙烯外还吸收了少量存在于反应器主要下部区域中的共聚单体。该冷凝物(120)的一部分和新稀释剂(118)一起经由中心进料管(28.1)进行循环，其余将要除去共聚单体的部分被送至分离柱(93)。该柱也可以进料含有由稀释剂和乙烯饱和的共聚单体的冷凝物(104)的一部分以降低存在于上部区域中的稀释剂的量。在柱(93)顶部回收的气态馏分(95)是由稀释剂饱和的乙烯，并且其被送至下部中心区域。液态馏分(121)和新稀释剂(118)一起经由下部进料管(22.1)进行循环。在柱(93)底部回收的液态馏分(94)是混合了大量稀释剂和乙烯的共聚单体，这取决于共聚单体的操作条件。该馏分(100)和新共聚单体(85)一起经由中心进料管(22)进行循环。
主要的下部区域通过所有区域中的稀释剂对共聚单体的吸收而进行纯化，由此达到相对高的纯度。
关于流体的数据取决于压力、稀释剂的类型和循环液体的量，通过冷却流化床其实质上降低了必须循环的液体的量，并因此降低了提高注射速度以获得足够高的聚乙烯颗粒旋转速度的需求。反应器可以被加长或中心堆直径可以被缩短。其主要缺点是由加入稀释剂而带来的额外费用。
如果稀释剂浓度提高，则乙烯可以在循环流体注射温度下完全溶解，从而进料至反应器的循环流体可以是液体。流体向反应器中的注射速度必须适应其密度的提高及其体积流速的明显下降。如果反应器完全处于液相中，则离心力必须足以使液体流在流化床的出口处与聚合物颗粒分离，尽管其密度较高。
然而，反应器中的压力可以是这样的，以使其中流体处于沸点，并允许自由中心空间充满由流体沸腾而产生的气态流体。在这种情况下，仍然可以通过改变各个区域中的稀释剂浓度而在各个区域中具有不同的温度。然而，在开始阶段，流体的蒸发不足以为合适的流化床旋转提供必需的流速。因此，必须在完全液相中开始或通过注射气体开始以促进共聚单体的移除，并且可能适宜使用比共聚单体重的稀释剂以优先蒸馏出共聚单体。
第三实施例丙烯共聚合为了制备丙烯和乙烯的嵌段共聚物，其反应器的特点必须考虑到对主要区域之间良好分离的需要以及使足够比例丙烯聚合的需要，尽管其反应速度较低，这证明了使用很长的反应器是合适的，此反应器任选在反应器中部经过径向管包含流体移除装置。考虑到其长度，可以适宜地使用水平反应器。
图13的顶部说明了这种水平反应器的下部横截面，其包含使颗粒从左向右移动的第一系列螺旋回转(71)，和螺旋通道(26)，该螺旋通道的一侧由第二系列螺旋回转(122)进行延长，所述第二系列螺旋回转使颗粒从右向左移动。这些系列回转各自限制了中心或内部的槽以及侧部或外部的槽，这些槽的横截面被设计为近似地使聚合物颗粒分别向右和向左的流速相等，同时保持了轻微的差别以便提高流化床的厚度，流化床表面(72)的横截面已显示，其中中心堆是最窄的。
在插入物(37)左侧的过渡区域被连接至两个同心出口管(11.1)和(11.2)，并终止于喇叭形锥形(35)和(36)。由进口(6.1)进料的纯乙烯(84)通过喇叭形锥形(36)移除，该锥形由管(11.2)延长。该纯乙烯被仍存在于从右边流出的聚合物颗粒中的丙烯轻微地污染了。将流体(87)在旋风分离器(88)中与任何聚合物颗粒分离，在(89)中压缩，在(90)中冷却并通过进口(6.2)循环，以便清除从右边流出的聚合物颗粒中它们所带出的丙烯。通过由管(11.1)延长的喇叭形锥形(35)移除，并且实质上含有大量丙烯的流体流(92)被除去了任何的固体颗粒(92.1)，冷却并被送至分离柱(93)。将从柱顶部离开的乙烯(95)在(96)中压缩并由压缩机(108)循环至主要的左边区域中。
该区域用于使在(84)中进料的乙烯聚合，考虑到乙烯的较高反应速度和嵌段共聚物中通常较低的聚乙烯含量，其仅包括三个进口管(6)。从该区域中流出的流体(105)通过主管8.2移除，在(106)中冷却，在(107)中与任何聚合物颗粒分离并通过压缩机(108)经由三个进口管(6)进行循环。
分离柱(96)的底部含有除去了其中乙烯的液态丙烯(94)。其和新丙烯(85)通过管(22)和(22.1)传送至反应器，并通过注射器(23)喷射至其中。通过进口管(6.4)注入的丙烯气体被少量从左边流出的聚合物颗粒所带出的乙烯污染了。通过连接至径向管(53)的中心下部管(11.3)将其移除，该径向管用于移除在反应器中部横向的流体(126)。被乙烯轻微污染的流体流(126)在(127)中除去任何固体颗粒，在(128)中压缩，在(129)中冷却并通过进口管(6.3)循环到进口管(6.4)的左侧，以便清除从左边流出的聚合物颗粒中被带出的乙烯。负载有乙烯的丙烯通过管(11.1)移除，同时负载有丙烯的乙烯在分离柱(93)中被分离。
右侧的主反应区域用于使在(85)中进料的丙烯聚合。为了除去丙烯气体，此很长的区域除经过主要中心管(8.1)至反应器右侧的出口外，还包括侧部出口，该出口由一组径向管(54)组成，该径向管(54)和径向管(53)位于同一平面上，并且仅显示了其中之一。位于相同平面但在图中未显示的其它的径向管进料液态丙烯至管(22.1)中。分别通过主管(8.1)和径向管(54)除去的丙烯气体(98)和(98.1)在(99)中被除去任何固体颗粒，在(100)中冷却，在(101)中除去其冷凝物，并通过压缩机(103)经由进口管(6)进行循环。
为了避免阻断流化床向右和向左的流动，径向管(53)和(54)之间的空间包括翼片，所述翼片将颗粒流引导至适当的方向。
因此位于两个主要区域之间的过渡区域包括四个进口管(6.1)至(6.4)。该区域被分成三个过渡部分，其中连接至锥形(35)的出口管(11.1)的中心部分通过压缩流(87)和(126)的压缩机(89)和(128)经由进口(6.2)和(6.3)进料，其中流(87)和(126)分别仅具有低的丙烯或乙烯含量并且由其它两个过渡部分流出，所述其它两个过渡部分连接至锥形(36)的出口管(11.2)和(11.3)，并终止于径向管(53)。仅来自于中心部分的流(92)在循环之前在分离柱(93)中纯化并分离，所述流(92)是乙烯和丙烯的混合物。
具有三个部分的过渡区域装置适于提高在两个主要区域之间的分离，同时限定了必须在分离柱(93)中分离的流体的量，其中过渡区域在中心部分和其它两个部分之间具有交叉循环。因为通常丙烯的纯度必须高于乙烯的纯度，所以在此实施例中2/3的过渡区域进料丙烯而1/3进料乙烯。
由于反应器是水平的，因此中心堆可以是喷嘴，其具有几排位于其侧壁和下部的侧部开口(9)，并且装配有将流体流(133)引导至出口管的翼片。还应注意的是在反应器直径约为2m以及平均颗粒旋转速度为10m/sec的情况下，反应器底部流化床的厚度仅约为反应器顶部厚度的2/3，这是由于不可忽视的位能差异以及因此导致的颗粒度差异而引起的。因此，适宜将中心堆偏离中心并任选改变两组螺旋回转的圆柱形对称以更好地适应流化床的形状。此外，由于聚合物颗粒的横向移动不能抵抗重力，因此可以增加螺旋回转(71)和(122)之间的间隔以降低摩擦阻力。这有助于避免过高的流体注射速度。
由于丙烯的反应速度和反应热较低并且流化床的冷却部分地是由通过中心管(22)和(22.1)喷射的液态丙烯的蒸发所提供的，因此丙烯气体流速低，从而允许反应器主要的右手边区域加长以便使更多的丙烯聚合。如果该区域的体积必须进一步提高的话，则反应器可以稍微加宽，并同时将流化床表面(72)近似保持在同一水平上。
其它的操作性能与前述实施例相似并且可以近似地评估。这些多种的实施例证明了该聚合方法的适应性，其可以应用于大部分的气体或液体流化床催化聚合。
权利要求
1.一种在流化床中进行聚合的方法，该流化床包括垂直圆筒形反应器；用于注射聚合催化剂的装置，该催化剂在气态或液态反应流体存在下使聚合物颗粒形成；至少一个设置在所述反应器壁上的出口，其用于取出悬浮在所述流化床中的所述聚合物颗粒；用于检测所述流化床表面的检测装置，且所述出口由所述检测装置伺服控制以便调整所述聚合物颗粒的输出流速，从而将所述表面保持在离用于除去所述反应流体的装置的一定距离处；用于将由所述移除装置除去的所述反应流体通过进料装置循环至所述反应器中的循环装置；用于在将所述聚合物颗粒与所述反应流体分离后回收从所述反应器中取出的所述聚合物颗粒的装置；该方法的特征在于-所述进料装置设计为以均匀分布的方式，沿着所述反应器侧壁在其方向接近水平面及所述侧壁切线的方向上将所述反应流体注入所述反应器中，并以转动的形式夹带所述反应流体和所述聚合物颗粒，其中离心力将所述聚合物颗粒推向所述侧壁；-所述移除装置围绕着所述反应器的圆柱形对称轴并且在其底部和顶部之间具有均匀分布的开口，其设计为在所述反应器底部和顶部之间以均匀分布的方式除去所述反应流体；-所述反应器包括至少一系列的固定螺旋回转(turns)，其沿着所述反应器的所述侧壁运转，并分布在所述反应器的底部和顶部之间，并且其在离所述移除装置一定距离处围绕着所述移除装置，所述螺旋回转定位在一定的方向上以用于将在螺旋空间和自由中心空间中旋转的所述聚合物颗粒夹带向所述反应器顶部，其中所述螺旋空间处于所述螺旋回转壁之间，所述自由中心空间处于所述螺旋回转之间，并且所述移除装置能够使所述聚合物颗粒落回至所述自由中心空间中而不会进入所述移除装置，旋转速度和由此产生的所述离心力防止所述聚合物颗粒被所述移除装置中的所述反应流体夹带出，由此在所述离心力和所述螺旋回转的作用下，所述反应流体和所述聚合物颗粒形成了旋转的垂直流化床。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于-所述进料装置被分成至少两个不同的部分，用于向所述反应器的至少两个不同区域加入所述反应流体的至少两种不同的混合物；-所述移除装置被分成至少三个不同的部分，其各自连接至离开所述反应器的出口管并适合独立地将进入各个所述不同部分的所述不同的所述反应流体混合物从所述反应器中除去，所述不同部分之一是位于其它两个之间的分离部分并且其适合将所述反应流体从所述反应器中除去，所述反应流体已经在位于所述反应器两个不同区域之间的分离区域中混合在一起；-所述循环装置能够独立地处理并循环所述反应流体的所述不同的混合物。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于将所述移除装置的所述分离部分分成至少两个分部，以便在对另一个所述分部进料的所述应器区域的水平处将从所述分部之一流出的所述混合反应流体循环至所述反应器中。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于将所述移除装置的所述分离部分分成三个分部，以便将从中心分部流出的所述混合反应流体进行纯化，分成两个不同的流，并在对所述中心分部进料的所述反应器区域的水平处通过所述循环装置循环至所述反应器，其中所述中心分部位于其它两个所述分部之间，而从其它两个所述分部流出的所述混合反应流体在不通过纯化和分离装置的情况下被循环。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于所述进料装置包括至少一个螺旋通道，其沿着所述反应器内部的所述侧壁运转并定位在与所述螺旋回转相对的方向上，所述螺旋通道适合将进料至所述螺旋通道的所述反应流体通过沿其壁均匀分布的注射装置注入所述反应器中，其中所述反应流体是通过沿所述通道均匀分布并穿过所述反应器所述侧壁的进料管进料的。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其中所述反应器是水平的，其特征在于其包括第二系列螺旋回转，该回转与所述第一系列螺旋回转是同心的，并且所述第二系列螺旋回转定位在与所述第一系列螺旋回转相对的方向上，以便将所述聚合物颗粒夹带至所述反应器的相对端，由此所述聚合物颗粒从所述反应器的一端流动至另一端。
7.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于其包括位于所述螺旋回转和所述反应器的所述侧壁之间的自由侧空间，通过该自由侧空间，所述聚合物颗粒可以因重力而落向所述反应器底部，所述自由侧空间是足够窄的，以使仅仅一部分已经在所述反应器中上升的所述聚合物颗粒落回至其中，并且其余部分必须通过所述自由中心空间下落。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于不存在位于所述反应器的所述侧壁和所述螺旋回转之间并沿着至少一个所述螺旋回转的所述自由侧空间，以便防止所述聚合物颗粒沿所述螺旋回转落回至所述自由侧空间中，并且强迫所述聚合物颗粒全部落回至所述自由中心空间中，该自由中心空间位于所述螺旋回转和所述移除装置之间。
9.如权利要求7和8之一所述的方法，其特征在于其包括沿至少一个所述足够宽的螺旋回转的足够宽的所述自由侧空间，以便能够使所述聚合物颗粒沿着所述螺旋回转全部落回至该自由侧空间中，并防止所述聚合物颗粒沿着所述螺旋回转下落至所述自由中心空间中。
10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于至少一部分所述螺旋回转为中空形状，其中所述螺旋回转通过管连接至所述反应器的所述侧壁以便向其中加入反应流体或冷却剂。
11.如权利要求10所述的方法，其中通过所述进料装置注入的所述反应流体的至少相当部分(significant part)为气态形式，并且所述反应流体或冷却剂是液体，其特征在于其包括沿所述中空螺旋回转分布的注射装置，并且该注射装置适合将所述液体以微细液滴的形式喷射至所述反应器中。
12.如权利要求1-11任一项所述的方法，其中所述反应流体的至少相当部分(significant part)为气态形式，其特征在于其包括至少一个穿过所述移除装置的管，并且该管装备有用于将反应流体或冷却剂的微细液滴喷射在至少部分所述流化床的所述表面上的注射器。
13.如权利要求1-12任一项所述的方法，其特征在于至少部分所述移除装置包括一系列的喇叭形喷嘴，它们彼此配合并通过翼片或折流板而彼此分离，其中所述翼片或折流板将在所述反应器中旋转的所述反应流体引导向至少一个所述出口管中。
14.如权利要求1-13任一项所述的方法，其特征在于至少部分所述移除装置包括穿有许多开口的圆柱形或锥形喷嘴，该喷嘴装备有翼片或折流板，其中所述翼片或折流板将在所述反应器中旋转的所述反应流体引导向至少一个所述出口管中。
15.如权利要求1-14任一项所述的方法，其特征在于至少部分所述移除装置包括至少一个缠绕其自身的螺旋带，并且其中该系列回转通过翼片或折流板而彼此分离，所述翼片或折流板将在所述反应器中旋转的所述流体引导向至少一个所述出口管中。
16.如权利要求1-15任一项所述的方法，其特征在于对于沿着所述反应器的至少一些所述螺旋回转来说，所述螺旋回转的尺寸彼此不同，以便根据聚合目标调整所述聚合物颗粒在所述反应器中的流动。
17.如权利要求1-16任一项所述的方法，其特征在于其包括至少一个用于在所述流化床的至少一个位置中产生湍流的装置，以便在所述位置提高流入靠近所述反应器的所述侧壁的空间中的所述聚合物颗粒和流入靠近所述流化床表面的空间中的那些聚合物颗粒之间的混合。
18.如权利要求1-5和7-17任一项所述的方法，其特征在于至少一些所述螺旋回转具有升高的内部边缘，以限制中心倾斜壁，以便能够使所述聚合物颗粒落回至所述自由中心空间，沿着所述中心倾斜壁流动。
19.如权利要求1-18任一项所述的方法，其特征在于至少一种所述反应流体含有烯烃。
全文摘要
一种在流化床中进行的催化聚合方法，其中反应流体通过沿圆筒形反应器(2)的侧壁(3)分布的孔(7)成切线方向注射，并通过沿中心堆(8)分布的开口(9)除去，以便使聚合物颗粒旋转地足够快，从而通过离心力将它们向上推向沿着反应器壁运转的系列静止线圈(13)，并然后沿着线圈壁落回到其边缘上且不会进入中心堆中。
文档编号B01J8/38GK1968740SQ200580019562
公开日2007年5月23日 申请日期2005年3月24日 优先权日2004年4月14日
发明者阿克塞尔·德布罗克维尔 申请人:阿克塞尔·德布罗克维尔