Системы подачи катализатора и способы их применения - RU2486952C2

Чертежи

Описание

Перекрестная ссылка на связанные заявки

В настоящей заявке заявлены права на преимущества заявки №61/010 238, поданной 7 января 2008 г., содержание которой полностью включено в настоящее описание в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Описанные в настоящем описании предпочтительные варианты, в общем, относятся к системам подачи катализатора. Более конкретно, описанные в настоящем описании предпочтительные варианты относятся к системам подачи катализатора для процессов полимеризации. Еще более конкретно, описанные в настоящем описании предпочтительные варианты относятся к улучшению текучести каталитических систем в системах подачи катализатора и сосудах для хранения в процессах полимеризации олефинов.

Предпосылки создания изобретения

Успехи в области полимеризации и катализа привели к возможности получения изобилия новых полимеров, имеющих улучшенные физические и химические свойства. Такие новые полимеры оказались пригодными для производства большого разнообразия продуктов с улучшенными свойствами и новыми способами применения. С разработкой новых катализаторов разнообразие типов полимеризации (в растворе, в суспензии, при высоком давлении или в газовой фазе), доступных для получения конкретного полимера, также значительно расширилось. Таким образом, успехи в области технологии полимеризации привели к созданию более эффективных и высокопроизводительных способов, которые, как было доказано, обладают преимуществами с экономической точки зрения. Иллюстрацией этих успехов является разработка технологии, в которой применяют нанесенные каталитические системы для гетерогенного катализа полимеризации олефинов. Такие гетерогенные каталитические системы имеют большую площадь поверхности, что полезно в катализе, и их обычно получают путем осаждения реакционно-способных каталитических структур на частицы носителя, как правило, неорганического оксида. Существует множество различных описанных в данной области техники способов нанесения каталитических соединений на носители с целью применения в процессах полимеризации в суспензионной или газовой фазе.

Например, гетерогенные катализаторы, такие как нанесенные катализаторы Циглера-Натты или катализаторы на основе хрома, оказали значительное влияние на полиолефиновую промышленность. Нанесенные катализаторы Циглера-Натты имеют высокую активность и обеспечивают высокое содержание стереорегулярных продуктов при полимеризации олефинов, в то время как нанесенные каталитические системы на основе хрома, как правило, позволяют получать полиолефины с узким распределением молекулярных масс и высокой молекулярной массой. Благодаря сочетанию преимуществ по сравнению с гомогенными катализаторами, таких как повышенная термическая стабильность, легкость разделения и отсутствие ограничений в отношении растворителей, может быть выгодным использование гетерогенных каталитических систем в промышленности. Такие каталитические системы открыли шлюзы в научных разработках, что привело к взрывной разработке новой химии, новых процессов и новых продуктов в полиолефиновой промышленности.

Однако, что характерно для любой новой технологии, гетерогенизация каталитических систем ставит новые задачи. Например, гетерогенные каталитические системы теоретически менее эффективны, чем их гомогенные аналоги, поскольку реакция полимеризации обязательно должна происходить на поверхности катализатора. Любая каталитическая структура, находящаяся не на поверхности, может не участвовать во взаимодействии, в то время как все молекулы гомогенного катализатора, теоретически, являются доступными для реагентов. Дополнительно, гетерогенные каталитические системы, как правило, по сравнению с гомогенными катализаторами более чувствительны к каталитическим ядам, таким как слабые лиганды и присутствующий в реакционной смеси кислород, а также влажность воздуха. Гетерогенные каталитические системы как таковые обычно применяют в значительной степени в инертной, сухой и не содержащей кислорода атмосфере. Кроме того, при циркуляции гетерогенных каталитических систем через полимеризационную систему возникают специфические проблемы. В то время как гомогенные катализаторы обычно вводят в виде раствора во влажном потоке, гетерогенные каталитические системы можно вводить в виде сухого потока. Применение сухой подачи катализатора обладает некоторыми преимуществами над применением влажной подачи, например простотой обращения и возможностью экономии растворителя. Таким образом, сухая подача нанесенной каталитической системы может обеспечить производителю полиолефина как экономические, так и экологические преимущества.

При работе процесса с сухой подачей катализатора желательно, чтобы поток гетерогенной каталитической системы свободно проходил через питающее устройство и линии подачи катализатора. Лицам, квалифицированным в данной области техники, известно несколько систем подачи катализатора для газофазных реакторов. В число хорошо известных входят системы, включающие сосуд для хранения катализатора, соединенный с питающей камерой, которая, в свою очередь, соединена с газофазным реактором. Сосуд для хранения катализатора, питающая камера и газофазный реактор могут быть соединены друг с другом при помощи впускных и выпускных клапанов. Как правило, гетерогенную каталитическую систему направляют из сосуда для хранения через систему подачи катализатора в реактор посредством поддержания давления в реакторе на более низком уровне, чем давление в системе подачи катализатора. Клапаны, применяемые в таких системах, позволяют определенному количеству гетерогенной каталитической системы перемещаться из сосуда для хранения в питающую камеру или дозирующее устройство, а затем в реактор.

В патенте US 4162894 описана система подачи с равными давлениями, включающая шаровой контрольный подающий клапан и установленный ниже по потоку самозапирающийся клапан, предназначенные для регулирования периодической подачи гетерогенной каталитической системы. В патенте US 4687381 описана система подачи, в которой применен самозапирающийся клапан и дозирующее устройство для периодической подачи порошкообразной гетерогенной каталитической системы. Эти и другие традиционные системы подачи катализатора, тем не менее, не могут решить проблемы, связанные с плохим током катализатора.

Свойства потока гетерогенной каталитической системы зависят от различных факторов, например от природы каталитического вещества, природы носителя и других факторов. Например, гетерогенные каталитические системы, включая карбоксилатную соль металла, совместно с нанесенной металлоценовой каталитической системой, например, описанной в патентах US 6306984 и 6300436, заметно улучшают работоспособность процесса, но для них характерна липкость и отклонение потока частиц вследствие возникновения статического заряда. Предварительно полимеризованные катализаторы, например, описанные в патенте US 4579836, полученные обработкой катализатора небольшим количеством мономера в условиях полимеризации, могут обладать улучшенной прочностью частиц катализатора и обеспечивать улучшенные характеристики продукта, но могут вести к сопутствующему ухудшению свойств потока катализатора.

Гетерогенные каталитические системы с плохими параметрами потока сложнее подавать в реактор, и они могут препятствовать желаемому плавному и непрерывному вводу катализатора в реактор. Плохо текучие гетерогенные каталитические системы могут также прилипать к стенкам сосудов для подачи катализатора, дозирующих устройств и линий подачи, что вызывает отложение вещества и возможное засорение линий подачи. Накопление остаточной каталитической системы в линиях подачи нарушает регулирование подачи и, в конечном итоге, управление процессом. Кроме того, плохо текучие гетерогенные каталитические системы могут нарушать точную подачу желаемого количества каталитической системы в реактор полимеризации. Это может привести к низкой эффективности полимеризации и низкой производительности. Неэффективная подача катализатора, таким образом, отрицательно влияет на рабочие характеристики системы, стабильность и, в конечном счете, на полимерный продукт.

Бесчисленные проблемы, вызванные плохо текущими каталитическими системами, в значительной степени снижают работоспособность процесса и его эффективность, что в некоторых случаях может привести к остановке ректора. Если накопление продолжается до уровня, при котором линии подачи забиваются, может возникнуть необходимость в снятии полимеризационной системы из установки с целью очистки забитых линий. Частые ремонт и/или замена клапанов системы и забитых линий могут быть длительными и затратными. Ремонт забитых линий и клапанов ведет к вынужденному простою реактора, увеличению рабочего времени персонала и замене деталей, все эти факторы увеличивают стоимость процесса и могут привести к значительным экономическим потерям для производителя полимера.

Решения проблемы плохой текучести сухих гетерогенных каталитических систем пытались найти путем модификации способа приготовления каталитической системы. Например, компоненты каталитической системы можно соединять в определенном порядке; можно изменять соотношения различных компонентов каталитической системы; можно регулировать время контакта и/или температуру при соединении компонентов во время получения каталитической системы; или в каталитическую систему можно вводить дополнительные соединения. Примеры таких способов включают описанные в следующих документах: в WO 96/11961 описан антистатической агент, представляющий собой компонент нанесенной каталитической системы; в патентах US 5332706 и 5473028 описана пропитка по влагоемкости в качестве конкретной методики получения каталитической системы; в патентах US 5427991 и 5643847 описано химическое связывание не координирующих анионных активаторов с носителями; в патенте US 5492975 описана металлоценовая каталитическая система, связанная с полимером; в патенте US 6680276 описана композиция, включающая карбоксилатную соль металла в сочетании с нагреваемой каталитической системой для полимеризации, предназначенная для улучшения свойств потока каталитической системы и работоспособности каталитической системы.

Другие решения направлены на модификацию системы подачи катализатора. Например, в патенте US 5433924 описано применение фильтров, расположенных определенным образом с целью продувки наполняющей камеры. Расположение фильтра обеспечивает разность давления, которая облегчает ток плохо текучей каталитической системы через линии подачи, и обеспечивает способ удаления и рециркуляции остаточной каталитической системы. В патенте US 4690804 описано применение контрольного подающего шарового клапана с целью переноса покрытой полимером каталитической системы.

Некоторые из вышеописанных способов борьбы с плохой текучестью каталитической системы могут влиять на производительность каталитической системы, ее активность, могут не подходить для конкретных видов каталитических систем, могут значительно удорожать способ получения каталитической системы и вызывать дополнительные проблемы, например образование пластин и засорение в ходе процесса полимеризации. Соответственно, по-прежнему существует потребность в способах, процессах и системах, позволяющих улучшить свойства потока каталитической системы.

Краткое описание сущности изобретения

В одном аспекте, описанные в настоящем описании предпочтительные варианты относятся к способу улучшения текучести катализатора в системе подачи катализатора, включающему обеспечение сосуда для подачи катализатора, оснащенного, по меньшей мере, одной теплообменной системой, предназначенной для поддержания температуры каталитической системы на более низком уровне, по сравнению с критической температурой потока.

В другом аспекте настоящего изобретения, описанные в настоящем описании предпочтительные варианты относятся к системе подачи катализатора для полимеризации олефинов, включающей сосуд для подачи катализатора и теплообменную систему, предназначенную для поддержания температуры катализатора внутри сосуда для подачи катализатора.

В еще одном аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ полимеризации олефинов, включающий поддержание температуры нанесенного катализатора в сосуде для подачи катализатора на более низком уровне, по сравнению с критической температурой потока катализатора; подачу катализатора в реактор полимеризации и контактирование катализатора с олефином с образованием полиолефина.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена охлаждаемая система подачи катализатора в соответствии с описанными в настоящем описании предпочтительными вариантами.

На фиг.2 представлена другая охлаждаемая система подачи катализатора в соответствии с описанными в настоящем описании предпочтительными вариантами.

Подробное описание сущности изобретения

До того как соединения, компоненты, композиции и/или способы в соответствии с настоящим изобретением будут описаны, необходимо пояснить, что если не указано иное, настоящее изобретение не ограничивается конкретными соединениями, компонентами, составами, реагентами, условиями реакции, лигандами, металлоценовыми структурами или тому подобным, поскольку перечисленное может изменяться, если не указано иное. Также следует понимать, что использованная в настоящем описании терминология предназначена только для целей описания конкретных предпочтительных вариантов и не предназначена для ограничения сферы действия настоящего изобретения.

Также необходимо отметить, что использование в описании и формуле изобретения формы единственного числа включает также формы множественного числа, если не указано иное. Так, например, ссылка на «уходящую группу», как в группировке, «замещенной уходящей группой», включает более одной уходящей группы, так что группировка может быть замещена двумя или более такими группами. Аналогично, ссылка на «атом галогена», как в группировке, «замещенной атомом галогена», включает более одного атома галогена, так что такая группировка может быть замещена двумя или более атомами галогена; ссылка на «заместитель» включает один заместитель или несколько, ссылка на «лиганд» включает один или более лигандов и т.д.

В общем, предпочтительные варианты, описанные в настоящем описании, относятся к улучшению систем подачи гетерогенного катализатора и параметров потока каталитической системы внутри системы подачи. В одном аспекте, описанные в настоящем описании предпочтительные варианты относятся к системе подачи катализатора для полимеризации олефинов, включающей сосуд для подачи катализатора, дозатор катализатора, предназначенный для подачи аликвоты (отмеренного количества) каталитической системы, и систему поддержания температуры в сосуде для подачи катализатора. В другом аспекте описанные в настоящем описании предпочтительные варианты относятся к способу полимеризации олефинов, включающему охлаждение контейнеров для переноса катализатора, охлаждение системы переноса катализатора из контейнеров в систему подачи катализатора и охлаждение системы подачи катализатора.

В настоящем описании под выражением «текучесть» понимают способность гетерогенной каталитической системы течь. Под хорошей текучестью понимают способность гетерогенной каталитической системы течь свободно и постоянно. Не текучие или плохо текучие каталитические системы имеют низкую текучесть. Следовательно, в отношении текучести, гетерогенные каталитические системы могут различаться от свободно текучих порошков с хорошей текучестью до не текучих порошков, имеющих плохую текучесть или не имеющих текучести. Текучесть является сложным и многомерным свойством, и на нее могут влиять как материальные физические свойства каталитической системы, так и оборудование, применяемое для обращения, хранения или переработки каталитической системы. Факторы, влияющие на текучесть, могут включать размер частиц и гомогенность, природу каталитического вещества, нанесенного на твердый носитель, влажность, температуру и статический заряд, возникающий при течении каталитической системы вдоль внутренних стенок системы подачи катализатора, и прочие.

Текучесть можно оценить, например, путем отслеживания разницы давления вдоль блока забора катализатора с применением различных инструментов, известных лицам, квалифицированным в данной области техники, таких как манометры, дифференциальные манометры и т.д. Блок забора катализатора соединяет жидкие среды сосуда подачи катализатора и линии подачи катализатора, ведущие в реактор полимеризации. Разность давления вдоль блока забора катализатора позволяет судить о легкости переноса катализатора из сосуда для подачи катализатора в линию подачи катализатора. Если наблюдается комкование или липкость каталитической системы, ведущие к плохим параметрам потока, забор катализатора в линии забора катализатора может снизиться. Это, в свою очередь, может привести к низкой разнице давления вдоль блока забора катализатора. Соответственно, катализатором с хорошей текучестью является такой катализатор, для которого характерна приемлемая разность давления. Если наблюдается очень низкая разность давления или она отсутствует, это может свидетельствовать о возможном засорении, и считают, что катализатор имеет плохую текучесть.

В настоящем описании под выражением «дозирование» понимают назначение меры, части или образца химического соединения. Например, под дозированием каталитической системы можно понимать назначение меры, части или образца указанной каталитической системы.

Авторами предпочтительных вариантов по настоящему описанию было обнаружено, что температура системы подачи катализатора является решающим параметром, влияющим на текучесть некоторых каталитических систем. При повышенных температурах наблюдали, что некоторые каталитические системы имеют низкую текучесть, что может отрицательно сказываться на работе системы подачи катализатора и реактора. Например, конкретные металлоценовые каталитические системы могут проявлять низкую текучесть при температуре примерно 29°С или выше. Повышенные температуры каталитических систем могут наблюдаться при обращении с ними, хранении и/или транспортировке каталитической системы, каждый из этих факторов может вносить вклад или вызывать плохую текучесть каталитической системы. Не желая быть связанными конкретной теорией, считают, что существует несколько возможных причин возникновения нежелательных повышенных температур, включая тепло окружающей среды и теплоту трения, встречающихся в ходе процессов обращения, хранения и/или транспортировки. Температуры, выше уровня которых каталитическая система обладает сниженной или плохой текучестью, в настоящем описании называют «критическими температурами потока» каталитической системы.

Например, в тропическом климате и в теплое время года контейнеры для катализаторов и системы подачи катализаторов могут нагреваться до температур, превышающих критическую температуру потока из-за воздействия теплоты окружающей среды. На температуру каталитических систем также могут влиять различные факторы, не связанные с температурой окружающей среды, например поток солнечного тепла, особенно при самых теплых летних условиях; конвективное накопление тепла при определенных скоростях ветра вокруг возвышенных конструкций для сосудов хранения, удержания, подачи или переработки; накопление теплоты, излучаемой реактором, факелами, техникой и другим оборудованием, имеющим повышенную температуру; и перенос тепла через изоляционные материалы или стенки труб, контактирующих с другими средами, имеющими повышенную температуру. В некоторых случаях температура сосудов для хранения катализатора и/или системы подачи катализатора может достигать 40°С или более. Воздействие таких повышенных температур на каталитическую систему может вести к комкованию, повышенному статическому заряду и плохой текучести, что, в свою очередь, может привести к забиванию сосудов и линий подачи, как описано выше.

Каталитические системы также могут подвергаться накоплению тепла при загрузке и течении через систему подачи катализатора. Поскольку гетерогенная каталитическая система течет через сосуд для подачи катализатора, клапаны и линии подачи, частицы могут контактировать с поверхностями системы подачи катализатора, а также с другими частицами каталитической системы. Кинетическая энергия движущихся частиц может превращаться в теплоту трения, которая может вносить вклад в увеличение температуры каталитической системы внутри системы подачи катализатора.

Тепло окружающей среды отдельно или совместно с теплом трения может вызывать повышение температур подаваемого катализатора, часто до значений, сильно превосходящих критическую температуру потока многих каталитических систем. Гетерогенные каталитические системы, подверженные таким повышенным температурам в ходе процесса подачи и/или при хранении, могут становиться липкими, комкообразными или приобретать статический заряд.

Авторы настоящей заявки с обеспечением преимущества обнаружили, что путем поддержания температуры системы подачи катализатора или ее частей на уровне ниже критической температуры потока каталитической системы можно улучшить текучесть каталитической системы через систему подачи катализатора. Также авторами настоящей заявки было найдено, что регулирование температуры каталитической системы на всех стадиях обращения, включая хранение и транспортировку, может улучшить текучесть каталитической системы. В различных предпочтительных вариантах настоящего описания улучшенная текучесть наблюдалась в случаях, когда температуру системы подачи катализатора или ее частей поддерживали на уровне, например, ниже 29°С, ниже 27°С, ниже 25°С, ниже 15°С и ниже 10°С.

Под выражением «гетерогенные каталитические системы» обычно понимают катализатор, находящийся в другой фазе по отношению к реагентам. В предпочтительных вариантах по настоящему описанию под гетерогенной каталитической системой понимают твердые или нанесенные катализаторы. Соответственно, гетерогенные каталитические системы протекают в форме частиц через системы подачи катализатора по настоящему описанию. Гетерогенные каталитические системы по настоящему описанию могут включать любые виды гетерогенных каталитических систем, которые, как известно, применяют для полимеризации или олигомеризации. В некоторых предпочтительных вариантах гетерогенная каталитическая система может принадлежать к видам, используемым для полимеризации или олигомеризации олефинов. Например, гетерогенная каталитическая система может представлять собой катализатор или «каталитическую систему», которую обычно применяют в данном виде полимеризации.

Выражение «каталитическая система» включает, по меньшей мере, один «компонент катализатора» и, по меньшей мере, один «активатор» или «сокатализатор» и, в качестве альтернативы, по меньшей мере, один другой компонент, например, по меньшей мере, один «агент удлинения цепи». Каталитическая система также включает другие компоненты, такие как носители, и она не ограничена компонентом катализатора и/или активатором, отдельно или в комбинации. Каталитическая система может включать любое количество компонентов катализатора в любой комбинации, а также любой активатор в любой комбинации.

Выражение «компонент катализатора» включает любое соединение, которое при соответствующей активации способно осуществлять катализ полимеризации или олигомеризации олефинов. В некоторых предпочтительных вариантах компонент катализатора включает, по меньшей мере, один атом элементов групп с 3 по 12 и, необязательно, по меньшей мере, одну уходящую группу, связанную с указанным атомом. В настоящем описании при ссылках на «группы» элементов Периодической таблицы элементов применяют «новую» систему нумерации групп Периодической таблицы элементов, как описано в CRC Handbook of Chemistry and Physics (под ред. David R. Lide, CRC Press, 81 изд., 2000).

Катализатор или каталитическая система может включать катализаторы Циглера-Натты, катализаторы на основе хрома, металлоценовые катализаторы и другие катализаторы с одним типом активных центров, катализаторы, содержащие элементы 15 группы, и биметаллические катализаторы. Катализатор или каталитическая система может также включать АlСl₃, кобальт, железо, палладий, хром/оксид хрома или катализаторы «Филипс». Любой катализатор или каталитическую систему можно применять отдельно или в комбинации с другими. В одном или более предпочтительном варианте предпочтительной является «смешанная» каталитическая система.

Иллюстративные не металлоценовые каталитически активные соединения Циглера-Натты описаны в ZIEGLER CATALYSTS 363-386 (ред. G.Fink, R.Mulhaupt и Н.Н.Brintzinger, Springer-Verlag 1995) или в патентах ЕР 103120; ЕР 102503; ЕР 0231102; ЕР 0703246; RE 33683; патентах US 4302565; 5518973; 5525678; 5288933; 5290745; 5093415 и 6562905. Примеры таких катализаторов включают оксиды переходных металлов 4, 5 или 6 группы, алкоксиды и галогениды или оксидные, алкоксидные и галогенидные соединения титана, циркония или ванадия; необязательно, в комбинации с соединением магния, внутренними и/или внешними донорами электронов (спиртами, простыми эфирами, силоксанами и т.д.), алкилом алюминия или бора и алкилгалогенидами, а также неорганическими оксидными носителями. Примеры традиционных катализаторов Циглера-Натты обсуждаются в патентах US 4115639, 4077904, 4482687, 4564605, 4721763, 4879359 и 4960741. Пригодные для применения традиционные катализаторы Циглера-Натты включают соединения переходных металлов групп с 3 по 17, или с 4 по 12, или с 4 по 6 Периодической таблицы элементов. Эти традиционные катализаторы Циглера-Натты можно представить формулой MR_x, в которой М представляет собой металл групп с 3 по 17, или металл групп с 4 по 6, или металл 4 группы, или титан; R представляет собой галоген или гидрокарбилокси-группу; х представляет собой валентное состояние металла М. Примеры R включают алкокси-группы, фенокси-группы, бромид, хлорид и фторид. Примеры традиционных катализаторов Циглера-Натты, в которых М представляет собой титан, включают TiCl₄, TiBr₄, Тi(ОС₂Н₅)₃Сl, Тi(ОС₂Н₅)Сl₃, Тi(ОС₄Н₉)₃Сl, Тi(ОС₃Н₇)₂Сl₂, Ti(OC₂H₅)₂Br₂, ТiСl₃*1/3АlСl₃ и Ti(OC₁₂H₂₅)Cl₃.

Иллюстративные катализаторы на основе хрома включают дизамещенные хроматы, например CrO₂(OR)₂; в которых R представляет собой трифенилсилан или третичный полиалициклический алкил. Каталитическая система на основе хрома может дополнительно включать СrО₃, хромоцен, силилхромат, хромилхлорид (CrO₂Cl₂), хром-2-этилгексаноат, ацетилацетонат хрома (Сr(АсАс)₃) и тому подобные структуры.

Другие катализаторы, пригодные для применения в предпочтительных вариантах настоящего описания, могут включать катализаторы, содержащие элементы 15 группы. «Катализатор, содержащий элемент 15 группы» может включать комплексы металлов групп с 3 по 12 и металлы 4 группы в конкретном предпочтительном варианте, причем координационное число металла составляет от 2 до 8, от 2 до 4 в конкретном предпочтительном варианте, причем координирующая структура или структуры включают, по меньшей мере, два атома элементов 15 группы и до четырех атомов элементов 15 группы. В одном предпочтительном варианте компонент катализатора, содержащий атом элемента 15 группы, представляет собой комплекс металла 4 группы и от одного до четырех лигандов таким образом, что координационное число металла 4 группы составляет не менее 2, причем координирующая структура или структуры включают, по меньшей мере, два атома азота. Типичные соединения, содержащие атомы элементов 15 группы, описаны, например, в WO 99/01460; ЕР А1 0893454; патентах US 5318935; 5889128; 6333389 B2 и 6271325 B1. B одном из предпочтительных вариантов катализатор, содержащий атом элемента 15 группы, включает иминофенольные комплексы элементов 4 группы, бис(амидные) комплексы элементов 4 группы и пиридиламидные комплексы элементов 4 группы, которые в любой степени активны в полимеризации олефинов.

Общее полное описание металлоценов приведено, например, в 1 и 2 томах METALLOCENE-BASED POLYOLEFINS (под ред. John Scheirs и W.Kaminsky, John Wiley & Sons, Ltd. 2000); G.G.Hlatky в 181 Coordination Chem. Rev. 243-296 (1999) и, конкретно, для применения в синтезе полиэтилена, в 1 METALLOCENE-BASED POLYOLEFINS 261-377 (2000). Металлоценовые каталитически активные соединения, описанные в настоящем описании, включают «полусендвичевые» и «сендвичевые» соединения, содержащие один или более лигандов Ср (циклопентадиенил и лиганды, изолобальные циклопентадиенилу), связанных с, по меньшей мере, одним атомом металла групп с 3 по 12, и одну или более уходящую группу (уходящие группы), связанную с, по меньшей мере, одним атомом металла. Далее в настоящем описании эти соединения будут называться «металлоценами» или «металлоценовыми компонентами катализатора». Металлоценовый компонент катализатора нанесен на материал носителя в одном из предпочтительных вариантов катализатора, и он может быть нанесен совместно с другим компонентом катализатора или без него.

Лиганды Ср представляют собой одно или более колец или кольцевую систему (системы), по меньшей мере, часть из них включает системы с π-связью, например циклоалкадиенильные лиганды и их гетероциклические аналоги. Кольцо (кольца) или кольцевая система (системы), как правило, включают атомы, выбранные из группы, включающей атомы элементов групп с 13 по 16, или атомы, образующие лиганды Ср, выбирают из группы, включающей углерод, азот, кислород, кремний, серу, фосфор, германий, бор и алюминий, а также комбинации перечисленного, причем по меньшей мере, 50% членов колец представляют собой углерод.

Катализаторы или каталитические системы, которые можно использовать в предпочтительных вариантах настоящего описания, могут включать «замещенные» группы. В настоящем описании под выражением «замещенная» понимают, что описываемая группа включает, по меньшей мере, одну структуру, замещающую один или более атомов водорода в любом положении, причем эти группы выбирают из таких групп, как галогеновые радикалы (например, Cl, F, Вr), гидроксильные группы, карбонильные группы, карбоксильные группы, аминовые группы, фосфиновые группы, алкокси-группы, фенильные группы, нафтильные группы, C₁-С₁₀алкильные группы, С₂-С₁₀алкенильные группы и комбинации перечисленного. Примеры замещенных алкилов и арилов включают, но не ограничиваются перечисленным, ацильные радикалы, алкиламино-радикалы, алкокси-радикалы, арилокси-радикалы, алкилтио-радикалы, диалкиламино-радикалы, алкоксикарбонильные радикалы, арилоксикарбонильные радикалы, карбомоильные радикалы, алкил- и диалкилкарбамоильные радикалы, ацилокси-радикалы, ациламино-радикалы, ариламино-радикалы и комбинации перечисленного. Например, лиганд (лиганды) Ср можно выбирать из группы, включающей замещенные и незамещенные циклопентадиенильные лиганды и лиганды, изолобальные циклопентадиенилу, не ограничивающие объем настоящего изобретения примеры которых включают циклопентадиенил, инденил, флуоренил и другие структуры. Дополнительные не ограничивающие объем настоящего изобретения примеры таких лигандов включают циклопентадиенил, циклопентафенантренил, инденил, бензинденил, флуоренил, октагидрофлуоренил, циклооктатетраенил, циклопентациклододецен, фентантринденил, 3,4-бензофлуоренил, 9-фенилфлуоренил, 8-Н-циклопент[а]аценафтиленил, 7-Н-дибензофлуоренил, индено[1,2-9]антрен, тиофеноинденил, тиофенофлуоренил, гидрированные варианты перечисленного (например, 4,5,6,7-тетрагидроинденил или «H₄Ind»), замещенные варианты перечисленного и гетероциклические варианты перечисленного.

Смешанная каталитическая система включает, по меньшей мере, один металлоценовый компонент катализатора и, по меньшей мере, один неметаллоценовый компонент катализатора. Смешанную каталитическую систему можно охарактеризовать как биметаллическую каталитическую композицию или мультикаталитическую композицию. В настоящем описании выражения «биметаллическая каталитическая композиция» и «биметаллический катализатор» включают любую композицию, смесь или систему, включающую два или более различных компонентов катализатора, каждый из которых содержит отличающуюся металлическую группу. Выражения «мультикаталитическая композиция» и «мультикатализатор» включают любую композицию, смесь или систему, включающую два или более различных компонентов катализатора, независимо от наличия в них металлов. Таким образом, «биметаллическая каталитическая композиция», «биметаллический катализатор», «мультикаталитическая композиция» и «мультикатализатор» в настоящем описании будут обобщенно называться «смешанной каталитической системой», если иное не указанно конкретно.

Катализаторы, пригодные для применения в предпочтительных вариантах настоящего описания, можно «активировать» путем контактирования с «активатором» или «сокатализатором». Выражение «активатор» может включать любое соединение или комбинацию соединений, нанесенных или не нанесенных, способных активировать каталитически активное соединение (например, металлоцены), например, путем создания катионной группировки из компонента катализатора. Как правило, это явление включает отделение, по меньшей мере, одной уходящей группы (группы Х в вышеприведенных формулах/структурах) от металлического центра компонента катализатора. Таким образом, компоненты катализаторов в соответствии с описанными предпочтительными вариантами активируют для полимеризации олефинов с использованием перечисленных активаторов. Предпочтительные варианты таких активаторов включают кислоты Льюиса, например, циклические или олигомерные поли(оксиды гидрокарбилалюминия) и так называемые не координирующие активаторы («НКА») (в качестве альтернативы, «ионизирующие активаторы» или «стехиометрические активаторы») или любое другое соединение, способное превращать нейтральный металлоценовый компонент катализатора в металлоценовый катион, активный в отношении полимеризации олефинов.

Например, с целью активации описанных металлоценов можно применять кислоты Льюиса. Иллюстративные примеры кислот Льюиса включают, но не ограничиваются перечисленным, алюмоксан (например, метилалюмоксан или «МАО»), модифицированный алюмоксан (например, модифицированный метилалюмоксан или «ММАО»), тетраизобутилдиалюмоксан (например, «ТИБАО») и соединения алкилалюминия. Можно также применять ионизирующие активаторы (нейтральные или ионные), например три(н-бутил)аммонийтетракис(пентафторфенил)бор. Дополнительно, можно использовать металлоидный предшественник трисперфторфенилбора. Любой из указанных активаторов/предшественников можно применять отдельно или в комбинации с другими. МАО и другие активаторы на основе алюминия известны в данной области техники. Ионизирующие активаторы известны в данной области техники и описаны, например, Eugene You-Xian Chen и Tobin J.Marks в Cocatalysts for Metal-Catalyzed Olefin Polymerization: Activators, Activation Processes, and Structure-Activity Relationships, 100(4) CHEMICAL REVIEWS 1391-1434 (2000). Активаторы могут быть ассоциированы или связаны с носителем, или в сочетании с компонентом катализатора (например, металлоценом), или отдельно от компонента катализатора, как описано Gregory G.Hlatky в Heterogeneous Single-Site Catalysts for Olefin Polymerization, 100(4) CHEMICAL REVIEWS 1347-1374 (2000).

К каталитическим системам, пригодным для применения в соответствии с настоящим описанием, можно добавлять «добавку удлинения цепи». Добавки для удлинения цепи можно добавлять к каталитической системе с целью снижения образования пластин или загрязнения в реакторе в ходе полимеризации. Подходящие для применения в настоящем изобретении добавки удлинения цепи включают одно или более соединений, выбранных из алкоксилированных аминов, солей карбоновых кислот, полисульфонов, полимерных полиаминов и сульфоновых кислот. Например, добавка удлинения цепи может включать любой этоксилированный стеариламин, стеарат алюминия или олеат алюминия или смеси перечисленного.

Вышеприведенные ссылки приведены с целью указания возможных видов катализаторов, которые могут проявлять плохую текучесть при температурах выше критической температуры потока. Не все катализаторы, описанные в вышеприведенных ссылках, обладают плохой текучестью при температурах выше критической температуры потока; однако для улучшения текучести катализаторов, имеющих плохую текучесть при температурах выше критической температуры потока, можно использовать системы подачи катализатора и способы, описанные в настоящем описании.

В некоторых предпочтительных вариантах может возникнуть необходимость определения критической температуры потока катализатора. Например, различные каталитические системы могут периодически проявлять плохую текучесть, если температура, превышающая критическую температуру потока, может являться фактором, вносящим вклад в возникновение периодически возникающих проблем, связанных с параметрами потока. В таком случае, для определения критической температуры потока катализатора можно использовать эксперименты, и системы подачи катализатора, описанные в настоящем описании, можно применять для поддержания катализатора при температуре ниже критической температуры потока в сосуде подачи катализатора и/или в ходе подачи катализатора в реактор полимеризации.

В некоторых предпочтительных вариантах катализаторы могут включать гетерогенные катализаторы Циглера-Натты, катализаторы типа Филипс, традиционные катализаторы на основе хрома, катализаторы, содержащие элементы 15 группы, и металлоценовые катализаторы или смеси перечисленного. В отдельных предпочтительных вариантах катализатор может представлять собой металлоценовый катализатор ХСАТ™ EZ-100 или металлоценовый катализатор ХСАТ™ HP-100, которые поставляются Univation Technologies, LLC, Хьюстон, Техас. Например, критическая температура потока металлоценовых катализаторов ХСАТ™ может составлять от 27 до 30°С.

Катализаторы, пригодные для применения в описанных в настоящем описании предпочтительных вариантах, являются нанесенными на носитель катализатора. В некоторых предпочтительных вариантах катализаторы наносят на традиционные носители катализаторов, например на неорганические оксидные материалы. Неорганические оксидные материалы, которые можно применять в качестве носителей в каталитических системах по настоящему описанию, представляют собой пористые материалы, имеющие переменную площадь поверхности и размер частиц, например, их площадь поверхности составляет от 50 до 1000 квадратных метров на грамм, а размер частиц составляет от 0,1 до 200 микрометров. В некоторых предпочтительных вариантах размер частиц может составлять от 1 до 50 мкм. Неорганические оксиды, которые можно применять, включают оксид кремния, оксид алюминия, оксид тория, оксид циркония, фосфат алюминия и другие похожие неорганическое оксиды, а также смеси таких оксидов.

В некоторых предпочтительных вариантах настоящего описания катализатор может быть осажден на традиционные носители катализаторов. Под выражением «носитель» в настоящем описании понимают любой материал носителя, пористый материал носителя в одном иллюстративном предпочтительном варианте, включая неорганические или органические материалы носителей. Неорганические оксидные материалы, которые можно использовать в качестве носителя в каталитических композициях по настоящему изобретению, представляют собой пористые материалы с высокой удельной поверхностью, например с удельной поверхностью от 50 до 1000 м²/г, и размером частиц от 20 до 200 мкм. Не ограничивающие объем настоящего изобретения примеры материалов носителей включают неорганические оксиды и неорганические хлориды, конкретно, такие материалы, как тальк, глина, оксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, оксид циркония, оксиды железа, оксид бора, оксид кальция, оксид цинка, оксид бария, оксид тория, гелеобразный фосфат алюминия, стеклянные шарики, а также такие полимеры, как поливинилхлорид и замещенный полистирол, функционализированные или сшитые органические носители, например полиолефины или полимерные соединения на основе полистирола и дивинилбензола и смеси перечисленного, а также графит в любой из его различных форм.

В одном из предпочтительных вариантов подходящие носители могут представлять собой неорганические оксиды, включающие оксиды и хлориды атомов 2, 3, 4, 5, 13 и 14 групп, более конкретно, неорганические оксиды и хлориды атомов элементов 13 и 14 групп. В других предпочтительных вариантах материалы носителя могут включать оксид кремния, оксид алюминия, оксид кремния - оксид алюминия, хлорид магния, графит и смеси перечисленного. В других предпочтительных вариантах материалы носителя могут включать оксид магния, оксид титана, оксид циркония, монтмориллонит (как описано, например, в ЕР 0511665 В1), филлосиликат и тому подобные. Кроме того, можно применять комбинации таких материалов носителей, например оксид кремния - оксид хрома, оксид кремния - оксид алюминия, оксид кремния - оксид титана и тому подобные. Дополнительные материалы носителей могут включать пористые акриловые полимеры, описанные в патенте ЕР 0767184 В1.

В некоторых предпочтительных вариантах материалы носителей включают оксид кремния, конкретно, аморфный оксид кремния, наиболее предпочтительно, аморфный оксид кремния с высокой удельной поверхностью. Такие материалы носителей доступны в продаже из нескольких источников. Такие источники включают отделение компании W.R.Grace and Company - Davison Chemical Division, которое поставляет материалы носителей на основе оксида кремния под торговыми марками Davison 952 или Davison 955, или Crosfield Limited, поставляющая материалы носителей на основе оксида кремния под торговой маркой Crosfield ES70. В некоторых предпочтительных вариантах оксид кремния может находиться в форме сферических частиц, которые можно получать способом распылительной сушки.

Диапазон размеров пор и удельных поверхностей носителей на основе оксида кремния может находиться в широких пределах. В некоторых предпочтительных вариантах объем пор носителя может составлять от примерно 0,5 до примерно 6,0 см³/г, а удельная поверхность может составлять от примерно 200 до примерно 600 м²/г. В других предпочтительных вариантах объем пор носителя может составлять от примерно 1,1 до примерно 1,8 см³/г, а удельная поверхность может составлять от примерно 245 до примерно 375 м²/г. В некоторых других предпочтительных вариантах объем пор носителя может составлять от примерно 2,4 до примерно 3,7 см³/г, а удельная поверхность может составлять от примерно 410 до примерно 620 м²/г. В других предпочтительных вариантах объем пор носителя может составлять от примерно 0,9 до примерно 1,4 см³/г, а удельная поверхность может составлять от примерно 390 до примерно 590 м²/г.

Носители могут контактировать с каталитической структурой любым из способов, известных лицам, квалифицированным в данной области техники. Осаждение каталитической структуры на поверхность носителя, как правило, осуществляют при участии носителя, находящегося в твердой фазе, и каталитических структур, находящихся в жидкой фазе. Носитель и катализаторы контактируют в течение промежутка времени, достаточного для нанесения каталитических структур на частицы носителя. Затем нанесенный катализатор промывают и сушат с получением частиц твердого гетерогенного катализатора.

После производства катализатора, гетерогенные катализаторы обычно хранят до тех пор, пока они не понадобятся. Для сохранения текучести катализаторов в некоторых описанных в настоящем описании предпочтительных вариантах, катализатор можно хранить, например, в кондиционируемом хранилище. Авторы настоящего изобретения с обеспечением преимущества обнаружили, что хранение гетерогенного катализатора в кондиционируемом хранилище с регулируемой температурой может улучшить текучесть катализатора. Температуру в хранилище следует поддерживать на уровне ниже критической температуры потока катализатора, поддерживаемая температура может составлять, например, от 1 до 25°С, от 5 до 21°С или от 10 до 20°С. Хранилище можно кондиционировать или охлаждать любым способом, известным лицам, квалифицированным в данной области техники. Катализатор можно хранить в кондиционируемом хранилище, пока он не понадобится, после чего катализатор можно загрузить в систему подачи катализатора.

В некоторых предпочтительных вариантах каталитические системы можно не хранить, а сразу переносить из сосуда для получения катализатора в сосуд для подачи катализатора.

Авторы настоящего изобретения с обеспечением преимущества обнаружили, что поддержание температуры в сосуде подачи катализатора ниже критической температуры потока катализатора может улучшить текучесть катализатора через систему его подачи. Например, хранимый или транспортируемый катализатор можно загружать в сосуд подачи катализатора и поддерживать его температуру на уровне ниже критической температуры потока катализатора. В различных предпочтительных вариантах сосуд для подачи катализатора можно поддерживать при температуре 29°С или менее, 28°С или менее, 27°С или менее, 26°С или менее, 25°С или менее, 20°С или менее или 15°С или менее.

Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что регулирование температуры системы подачи катализатора или ее частей таким образом, чтобы она не превышала критическую температуру потока катализатора, может улучшить текучесть катализатора и снизить образование пробок и возникновение других неполадок, связанных с текучестью. Например, части системы подачи катализатора, температуру которых можно поддерживать ниже критической температуры потока катализатора, могут включать подающие клапаны, трубопровод, соединительные трубы и другие компоненты системы подачи катализатора, температура которых в ином случае может превышать критическую температуру потока катализатора, включая все компоненты системы подачи катализатора, расположенные между сосудом подачи катализатора и полимеризационным реактором. В различных предпочтительных вариантах настоящего описания систему подачи катализатора или ее отдельные части можно поддерживать при температуре, составляющей 29°С или менее, 28°С или менее, 27°С или менее, 26°С или менее, 25°С или менее, 20°С или менее или 15°С или менее.

В некоторых предпочтительных вариантах, например, если при температуре ниже критической температуры потока поддерживают только сосуд подачи катализатора и/или отдельные части системы подачи катализатора, их температуру можно устанавливать с учетом накопления тепла в тех частях системы, температуру которых не поддерживают на уровне ниже критической температуры потока катализатора. Например, если пониженную температуру поддерживают только в сосуде подачи катализатора, эту температуру можно устанавливать таким образом, чтобы в ходе переноса из сосуда для подачи катализатора в реактор температура катализатора оставалась ниже критической температуры потока катализатора.

Предпочтительные варианты систем подачи катализатора по настоящему описанию могут включать основные компоненты, как показано на фиг.1, включая: сосуд подачи катализатора 5, включающий, по меньшей мере, бак для удерживания катализатора 10, и может включать дозатор катализатора 20; точку ввода катализатора 15; привод дозатора катализатора 30 и теплообменную систему 38. Теплообменная система 38 может включать одну или более труб, спиралей, пластин, рубашек и изоляцию. Трубы, спирали или пластины могут иметь поперечное сечение любой формы, например круглой, четырехугольной, трапециевидной или овальной. Как показано в настоящем описании, можно улучшить любую традиционную систему подачи катализатора.

Точка подачи катализатора 15 соединена с сосудом подачи катализатора 5 и служит для подачи катализатора в систему подачи катализатора. Сосуд подачи катализатора 5 включает, по меньшей мере, дозатор катализатора 20. В некоторых предпочтительных вариантах бак для удерживания катализатора 10 оперативно соединен с дозатором катализатора 20, и он может поставлять катализатор в дозатор катализатора 20. Дозатор катализатора 20, в свою очередь, соединен с приводом дозатора катализатора 30 и служит для дозирования подаваемого в привод дозатора катализатора 30 количества катализатора. Привод дозатора катализатора 30 соединен подвижным образом с полимеризационным реактором (не показан) и служит для периодической подачи катализатора в полимеризационный реактор. Для поддержания низкого непрерывного потока катализатора в реактор можно также применять различные регулирующие клапаны (не показаны). Например, если сосуд для подачи катализатора 5 включает бак для удерживания катализатора 10, регулирующий подающий клапан можно использовать для воздействия на перенос катализатора из бака для удерживания катализатора 10 в дозатор катализатора 20. Другой регулирующий подающий клапан можно использовать для воздействия на перенос катализатора из дозатора катализатора 20 в привод дозатора катализатора 30.

Система подачи катализатора также включает систему охлаждения для регулирования температуры сосудов подачи катализатора, включая сосуд подачи катализатора 5. Система охлаждения может включать теплообменную систему 38 и/или 43, которые могут, например, окружать сосуд подачи катализатора 5 (то есть применяется регулировка температуры с теплоспутником). Если сосуд подачи катализатора 5 включает бак для удерживания катализатора 10, то бак для удерживания катализатора 10 или дозатор катализатора 20 могут быть окружены теплообменной системой. В качестве альтернативы, как бак для удерживания катализатора 10, так и дозатор катализатора 20 могут быть окружены теплообменной системой 38 и/или 43. Теплообменные системы 38 и 43 служат для поддержания температуры системы подачи катализатора ниже критической температуры потока путем циркуляции охлаждающего агента с целью удаления тепла из сосуда подачи катализатора 5 по принципу теплоотвода.

В соответствии с иллюстрацией, регулировка температуры с теплоспутником не входит в удаляемую часть, находящуюся между баком для удерживания катализатора 10 и дозатором катализатора 20. Теплоспутник может быть исключен из этой секции, например, по таким причинам, как облегчение обслуживания и очистки сосудов. В других предпочтительных вариантах эта часть может быть снабжена теплоспутником, изолирована или окружена рубашкой с целью снижения накопления тепла в катализаторе в ходе переноса от бака для удерживания катализатора 10 в дозатор катализатора 20.

Система охлаждения, описанная в настоящем описании, может также включать охлаждающие трубопроводы 35, 40 и 45 и, необязательно, охладитель 25. Система охлаждения может представлять собой замкнутый контур или быть прямоточной. Система с замкнутым контуром может обеспечивать экономические и экологические преимущества, поскольку она позволяет осуществлять рециркуляцию и повторное использование охлаждающей среды.

Охладитель 25 может представлять собой любой охладитель, известный лицам, квалифицированным в данной области техники. В некоторых предпочтительных вариантах настоящего описания система охладителя 25 может представлять собой продувочный рекуперационный охладитель, вихревой охладитель или, в качестве альтернативы, отдельно установленный охладитель. Эти различные виды систем охладителей можно выбирать для конкретного предпочтительного варианта на основании доступности охлаждающей среды, тепловой нагрузки конкретной системы подачи катализатора или из экономических соображений.

Охладитель 25 обеспечивает охлаждающую среду, предназначенную для охлаждения сосудов подачи катализатора по настоящему описанию. Охладитель 25 соединен с дозатором катализатора 20 с помощью охлаждающего трубопровода 35. Охлаждающую среду охлаждают с помощью охладителя 25, а затем перекачивают из охладителя 25 по охлаждающему трубопроводу 35. Охлаждающий трубопровод 35 может быть изготовлен из любого материала, подходящего для переноса охлаждающей среды без накопления тепла до контакта с дозатором катализатора 20. Охлаждающий трубопровод 35 может быть изготовлен из материалов, обычно применяемых для трубопроводных линий, например из меди или нержавеющей стали, и он может быть изолирован с целью предотвращения накопления тепла из окружающей среды. Охлаждающий трубопровод 35 может, в качестве альтернативы, быть изготовлен из изоляционного материала, например ПВХ или другого полимерного материала.

Охлаждающий трубопровод 35 подает охлаждающую среду в теплообменные системы 38 и 43, которые предназначены для охлаждения сосудов подачи катализатора (сосуд подачи катализатора 10 и дозатор катализатора 20) путем непрямого теплообмена. В соответствии с иллюстрацией, охлаждающую среду направляют через охлаждающий трубопровод 35 в нижнюю часть дозатора катализатора 20. В других предпочтительных вариантах система регулирования температуры может быть нисходящей.

Охлаждающую среду затем направляют через теплообменные системы 38, 43, которые могут окружать сосуды подачи катализатора. В некоторых предпочтительных вариантах каждая из теплообменных систем 38, 43 может представлять собой отдельную непрерывную спираль. В других предпочтительных вариантах теплообменные системы 38, 43 могут включать несколько спиралей, снабжаемых хладагентом из трубопроводов 35, 40 соответственно, причем спирали могут окружать сосуды подачи катализатора. Сосуды для подачи катализатора и теплообменные системы 38, 43 должны быть сделаны из материала, способствующего теплообмену. В некоторых предпочтительных вариантах сосуды для подачи катализатора могут быть изготовлены из стали, нержавеющей стали или других металлических сплавов, способствующих эффективному переносу тепла. В некоторых предпочтительных вариантах, теплообменные системы 38, 43 изготовлены из стали или нержавеющей стали, в других предпочтительных вариантах, теплообменные системы 38, 43 изготовлены из меди. Выбор материла можно также осуществлять, принимая во внимание коррозийную активность катализатора и/или охлаждающей среды.

В некоторых предпочтительных вариантах теплообменные системы 38, 43 могут иметь диаметр, составляющий 3/8 дюйма. В других предпочтительных вариантах диаметр теплообменных систем 38, 43 может составлять¹/₄ дюйма,¹/₂ дюйма, или их диаметр может соответствовать размерам любых доступных в продаже труб. Лица, квалифицированные в данной области техники, оценят что диаметр теплообменных систем 38, 43 может быть любым, однако следует удостовериться, что конечное понижение давления находится в приемлемых рамках.

Теплообменные системы 38, 43 могут окружать сосуды подачи катализатора 10, 20 любым образом, позволяющим осуществлять эффективный перенос тепла из сосудов подачи катализатора в теплообменные системы 38, 43. В некоторых предпочтительных вариантах теплообменные системы 38, 43 могут окружать сосуды подачи катализатора в виде винтовой конфигурации, как показано на иллюстрации. В других предпочтительных вариантах теплообменные системы 38, 43 могут проходить вертикально вверх и вниз по длине дозатора катализатора 20, например, в U-образной конфигурации вокруг внешних стенок дозатора катализатора. Лица, квалифицированные в данной области техники, оценят, что точная конфигурация теплообменных систем не является принципиальной и в предпочтительных вариантах настоящего описания можно применять любую конфигурацию, которая, как известно, способна осуществлять желаемый перенос тепла.

По мере прохождения охлаждающей среды через теплообменные системы 38, 43 вокруг сосудов подачи катализатора 10, 20, она может накапливать тепло по принципу теплопроводности, воздействия излучения или конвекции от сосудов подачи катализатора и окружающих их устройств. В некоторых предпочтительных вариантах для приемлемого распределения охлаждающего воздействия на сосуды подачи катализатора 10 и 20 в теплообменных системах можно применять теплопроводный цемент. Можно применять любой теплопроводный цемент, известный лицам, квалифицированным в данной области техники, например THERMON Т-85, поставляемый Thermon Manufacturing Co.

Накопление тепла охлаждающей средой сопровождается сопутствующей потерей тепла из дозатора катализатора 20. Дозатор катализатора 20 и теплообменные системы 38 можно изолировать с целью предотвращения нежелательного накопления тепла из атмосферы или находящегося рядом оборудования. Изоляция сосудов подачи катализатора и охлаждающих спиралей позволяет удостовериться в том, что большая часть накапливаемого охлаждающей средой тепла сообщается ей системой подачи катализатора, таким образом обеспечивается эффективность охлаждающей системы. Сосуды подачи катализатора должны быть способны выдержать пониженные температуры и любое воздействие влаги, создаваемой охлаждающей системой. Кроме того, любая краска или покрытие, применяемые внутри или снаружи сосудов подачи катализатора, должны быть способны выдержать воздействие таких пониженных температур и конденсата с целью предотвращения коррозии.

Для обеспечения безопасности, обслуживания и работы охлаждающей системы можно применять различные впускные и выпускные клапаны. Например, охлаждающий трубопровод 45 может быть соединен с распределительными соединениями и выпускным клапаном 50, выходящими в атмосферу. Можно также применять другие клапаны, например 41, 55 и другие.

В предпочтительных вариантах, в которых применяют охлаждающую систему с замкнутым контуром, охлаждающая среда затем возвращается в охладитель 25 посредством трубопровода 53. В некоторых предпочтительных вариантах, если охладитель 25 представляет собой продувочную рекуперационную систему, охлаждающую среду в трубопроводе 45 можно направлять в бак с гликолем/водой продувочной рекуперационной системы. В других предпочтительных вариантах, если охладитель 25 представляет собой отдельно установленный охладитель, охлаждающую среду в трубопроводе 45 можно возвращать в отдельно установленный охладитель. В других предпочтительных вариантах, если охладитель 25 представляет собой вихревой охладитель, охлаждающую среду в трубопроводе 45 можно возвращать в вихревой охладитель. Можно обеспечить дополнительные трубопроводы с целью направления охлаждающей среды, используемой для охлаждения различных других компонентов системы подачи катализатора, в трубопровод 53, который образует впускной поток охладителя 25. Охлаждающую среду можно затем охладить с помощью охлаждающей системы и осуществить ее рециркуляцию по охлаждающей системе, если это необходимо. На прямом трубопроводе 35 и возвратном охлаждающем трубопроводе 45 можно установить термозонды (не показаны) в точках, в которых трубопровод входит и выходит из сосуда подачи катализатора. Это позволяет отслеживать температуру охлаждающей системы с целью удостовериться в том, что тепло из системы подачи катализатора удаляется. В других предпочтительных вариантах, если применяют прямоточную охлаждающую систему, охлаждающую среду можно направлять в сосуд для отходов через трубопровод 45.

В некоторых предпочтительных вариантах охлаждают только дозатор катализатора 20. В этих предпочтительных вариантах охлаждающий трубопровод 40 можно затем соединить с охладителем 25, таким образом замкнув охлаждающий контур. В качестве альтернативы, если применяют прямоточный охладитель, охлаждающий трубопровод 40 может быть соединен с сосудом для сбора израсходованной охлаждающей среды. Лица, квалифицированные в данной области техники, оценят разнообразие конфигураций отдельных компонентов систем подачи катализатора, которые можно применять на практике в соответствии с настоящим изобретением.

Другие предпочтительные варианты улучшенной системы подачи катализатора по настоящему описанию содержат основные компоненты, например, как показано на фиг.2, включая: сосуд подачи катализатора 10 и линии подачи катализатора 80.

На фиг.2 показана линия подачи катализатора 80, ведущая из сосуда для подачи катализатора 20 в реактор полимеризации 90. Линии подачи катализатора могут быть изготовлены из любого материала, известного лицам, квалифицированным в данной области техники. Например, линии подачи катализатора могут быть изготовлены из труб из нержавеющей стали или меди. Сосуд для подачи катализатора 20 может принадлежать к одному из типов, показанных на фиг.1 и описанных выше.

В традиционных системах полимеризации дозатор катализатора может быть расположен на некотором удалении от реактора полимеризации из соображений безопасности, конструкции установки или по причинам, возникающим в процессе модификации установки. В таких случаях катализатор иногда приходится подвергать транспортировке на расстояние в десятки или сотни футов до попадания в реактор полимеризации. В ходе переноса из сосуда подачи катализатора в реактор полимеризации катализатор может быть подвержен воздействию источников тепла и может накапливать нежелательное тепло. Это накопление тепла может представлять собой любую комбинацию накопления тепла окружающей среды из воздуха, окружающего линию подачи, тепла, излучаемого находящимися рядом устройствами, например насосами, тепла реактора полимеризации 90, накопления тепла трения внутри линии подачи катализатора 80 и так далее.

Линию подачи катализатора 80 можно охлаждать с целью предотвращения нежелательного накопления тепла катализатором. Охлаждение линий подачи катализатора 80 можно осуществлять любым способом, известным лицам, квалифицированным в данной области техники. Например, линии можно изолировать, или заключить в охлаждающе рукава, или снабдить теплообменными системами. Через эти охлаждающие рукава или теплообменные системы можно осуществлять циркуляцию охлаждающей среды, например воздуха, воды, смесей гликоля/воды и тому подобных. По мере прохождения катализатора по линии подачи катализатора любое накопленное тепло может быть рассеяно охлаждающей средой, таким образом удается предотвратить нежелательное накопление тепла катализатором при его перемещении из системы подачи катализатора в полимеризационный реактор. Изоляция линии подачи катализатора также предотвращает нежелательное накопление тепла от окружающих конструкций путем обеспечения не проводящего тепло барьерного слоя между катализатором и источниками тепла. В предпочтительных вариантах, в которых систему подачи катализатора охлаждают, охлаждаемый катализатор можно поддерживать при температуре ниже критической температуры потока катализатора до его поступления в полимеризационный реактор 90.

В некоторых предпочтительных вариантах по настоящему описанию системы подачи катализатора, описанные в настоящем описании, можно устанавливать в качестве модернизации существующей инфраструктуры установки. В других предпочтительных вариантах описанные в настоящем описании системы охлаждения могут быть встроены в систему подачи катализатора в новый реактор. В этом случае, вместо теплоспутника можно применять сосуды с рубашками и трубопроводы.

Охлаждающая среда, циркуляцию которой осуществляют через теплообменную систему, должна быть способна поглощать и переносить тепло из системы подачи катализатора. Охлаждающая среда, пригодная для применения в предпочтительных вариантах по настоящему описанию, может представлять собой любую охлаждающую среду, известную в данной области техники, например воду, гликоль, смесь воды/гликоля, воздух, другие газы, сжиженные газы, включая жидкий азот и жидкий диоксид углерода, жидкие алканы, любые хладагенты или смесь перечисленного. Если предпочтительной охлаждающей средой является воздух, для охлаждения и направления сжатого воздуха можно применять вихревой охладитель. В вихревом охладителе сжатый воздух разделяют на горячий и холодный потоки. Холодный поток можно направить в теплообменные системы с целью охлаждения дозатора катализатора и сосуда для подачи катализатора. Однако, вихревые охладители менее эффективны, чем холодильные установки, и представляют собой источник шума, потребляют большое количество воздуха, и воздух обладает плохой теплонесущей способностью. Тем не менее, вихревые охладители пригодны для недорогого точечного охлаждения в случаях, когда доступен сжатый воздух.

В некоторых предпочтительных вариантах настоящего описания, если охлаждающая среда является жидкостью, охладитель, пригодный для применения в предпочтительных вариантах, описанных в настоящем описании, может представлять собой отдельный охладитель, применяемый для охлаждения и направления охлаждающей среды. Охладитель может быть прямоточным или с замкнутым контуром. Отдельный охладитель должен быть способен выдерживать жесткие условия окружающей среды. В некоторых предпочтительных вариантах охладитель расположен выше уровня дозатора катализатора. В этих предпочтительных вариантах охлаждаемые сосуды будут находиться на большой высоте, и охлаждающий трубопровод потребует наличия противосифонной системы. В другом предпочтительном варианте охладитель может быть расположен на одном уровне с сосудом для подачи катализатора.

Например, при тепловой нагрузке системы подачи катализатора, составляющей 252 ккал/ч (вычислена при следующих условиях: пиковая летняя температура 40°С, скорость ветра 20 миль/ч, изоляция сосудов подачи катализатора толщиной 2 дюйма, желаемая температура катализатора 20°С), наименьший комплект отдельно установленного охладителя, доступный в США, для тепловой системы может быть слишком большим для данной тепловой нагрузки. Поскольку охладительная нагрузка является низкой, компрессор отдельного охладителя может включаться и выключаться неприемлемое число раз. Толщину изоляции можно регулировать, с целью удостовериться в адекватности тепловой нагрузки для отдельно установленного охладителя. В качестве альтернативы, можно использовать проточный охладитель, в котором охлаждающую среду сливают, а не возвращают в отдельно установленный охладитель.

Вода является недорогой и широкодоступной охлаждающей средой и подходит для применения в отдельно установленном охладителе. Воду можно дистиллировать с целью удаления минералов, которые способны вызывать засорение теплообменных систем, или воду можно применять без дистилляции. В некоторых предпочтительных вариантах воду можно смешивать с химической добавкой с целью улучшения свойств потока или теплопроводных свойств. Например, воду можно смешать с гликолем, например с этиленгликолем. Этиленгликоль широко применяется в качестве автомобильного антифриза и имеет низкую температуру замерзания. Таким образом, смеси воды и этиленгликоля обладают более низкой точкой замерзания, чем вода. Температура замерзания зависит от содержания этиленгликоля в смеси, и она может составлять от -1,1°С при содержании этиленгликоля, оставляющем 5%, до -33°С при содержании этиленгликоля, составляющем 50%. Химическая добавка может представлять собой любую известную в данной области техники добавку, обеспечивающую улучшенную охлаждающую среду при смешивании с водой.

В других предпочтительных вариантах охлаждающая среда может поступать из существующей продувочной рекуперационной системы или из существующей системы охлаждения. В предпочтительных вариантах, в которых применяют охлаждающую среду из существующей системы, можно установить линию, соединяющую существующую систему с системой подачи катализатора. Если существующая система не способна обеспечить давление нагнетания, способное приводить в движение поток охлаждающей среды, с целью обеспечения необходимого давления можно установить ускорительный насос.

Ускорительный насос также можно устанавливать на уровне системы подачи катализатора с целью обеспечения соответствующего потока. Можно использовать любой ускорительный насос, известный в данной области техники. Например, можно применять пневматический насос с металлической диафрагмой, например Wilden модели PRO-FLO P-200, однодюймовый металлический насос ADVANCED™ с диафрагмами WIL-FLEX, установленный на уровне подачи катализатора с целью обеспечения приемлемого потока. Поток воздуха в ускорительный насос можно также регулировать путем применения игольчатого или шарового контрольного клапана с целью управления потоком, выходящим из насоса, или потоком охлаждающей среды. На выходе из насоса может также быть установлен контрольный клапан с целью предотвращения обратного тока.

Трубопроводы и соединения, установленные вдоль различных элементов системы подачи катализатора, широко применяются и известны лицам, квалифицированным в данной области техники. Диаметр трубопроводов может составлять от примерно 12,7 мм (0,5 дюйма) и более. Предпочтительно, трубопроводы и соединения имеют гладкие устойчивые к коррозии внутренние стенки, которые способны выдерживать агрессивную химическую среду. В некоторых предпочтительных вариантах трубопроводы и соединения изготовлены из труб из нержавеющей стали. Диаметр отверстий клапанов подачи катализатора будет зависеть от диаметра подающего трубопровода, заполняемой камеры дозатора катализатора и транспортного трубопровода. В некоторых предпочтительных вариантах подающий трубопровод и транспортный трубопровод будут иметь диаметр, составляющий от примерно 63 мм (2,5 дюйма) до 25,4 мм (1,0 дюйм), более предпочтительно, от примерно 63 мм (2,5 дюйма) до 12,7 мм (0,5 дюйма). Контрольные клапаны могут представлять собой обычные пневматические или электрические клапаны, известные лицам, квалифицированным в данной области техники. Их количество и расположение в системе не является принципиальным при применении настоящего изобретения. Лица, квалифицированные в данной области техники, оценят разнообразие схем расположения регулирующих устройств, которые можно применять на практике в соответствии с настоящим изобретением.

Систему подачи катализатора можно охлаждать до введения катализатора. В некоторых предпочтительных вариантах систему подачи катализатора можно охлаждать за один день, два дня, три дня, четыре дня или более до подачи катализатора в систему подачи катализатора, включая сосуды подачи катализатора. Систему подачи катализатора можно непрерывно охлаждать при помощи охлаждающей системы.

После охлаждения системы подачи катализатора до приемлемого уровня можно загружать катализатор, таким образом, можно устранить необходимость в длительном периоде охлаждения и возможном воздействии на катализатор температур, превышающих критическую температуру потока. Например, катализатор можно извлекать из кондиционируемого хранилища или из сосуда для получения/хранения катализатора и загружать в предварительно охлажденные сосуды для подачи катализатора.

Со ссылкой на фиг.1, в одном из классов предпочтительных вариантах по настоящему описанию, работу системы подачи катализатора, как правило, осуществляют как процесс, состоящий из нескольких стадий. Сначала катализатор загружают в сосуд для подачи катализатора 10 через точку загрузки катализатора 15. Точка загрузки катализатора 15 соединена с сосудом для подачи катализатора 10 и служит для введения катализатора в сосуд подачи катализатора 10. Подачу гетерогенного катализатора в точку загрузки катализатора 15 обычно осуществляют в сухой инертной атмосфере с целью предотвращения отравления катализатора влагой, присутствующей в воздухе, или кислородом, в случае применения катализаторов, чувствительных к воздействию кислорода. Катализатор поступает из точки загрузки катализатора 15 в охлажденный сосуд подачи катализатора 10.

Температуру сосуда подачи катализатора 10 поддерживают на уровне ниже 29°С. В некоторых предпочтительных вариантах, систему подачи катализатора поддерживают при температуре, составляющей ниже 25°С, ниже 20°С, ниже 15°С, ниже 10°С.

Камеры сосуда подачи катализатора 10 и дозатора катализатора 20 могут быть сконструированы любым подходящим образом, который наилучшим образом подходит для того, чтобы камеры выдерживали конкретные применяемые давления. Аналогично, применяемый газ может быть любым; однако предпочтительным является инертный газ, например азот. Лица, квалифицированные в данной области техники, оценят, что точная конфигурация системы подачи катализатора не является принципиальной; однако некоторые элементы имеют особенное значение, что описано выше.

Любое тепло окружающей среды, поглощаемое катализатором в ходе загрузки, или любое тепло трения, возникающее при загрузке, может рассеиваться в стенках сосуда подачи катализатора, если это тепло можно удалять с помощью постоянно текущей охлаждающей среды. Удаление тепла с помощью охлаждающей среды позволяет поддерживать катализатор при температуре, равной или близкой к температуре кондиционируемого хранилища. Это является преимуществом, если известно, что катализатор имеет хорошую текучесть при температуре кондиционирования. Поскольку любое накопление тепла можно рассеивать и удалять с помощью охлаждающей среды, температуру катализатора можно поддерживать на достаточно низком уровне с целью предотвращения агломерации частиц, которая может привести к засорению линий подачи и трубопроводов. Катализаторы как таковые должны иметь хорошую текучесть при выходе из сосуда подачи катализатора 10.

Клапан подачи катализатора, расположенный между сосудом подачи катализатора 10 и дозатором катализатора 20, открывают и давление в сосуде подачи катализатора 10 применяют для того, чтобы вызвать перенос некоторого количества катализатора из сосуда подачи катализатора 10 через подающий трубопровод и клапан подачи катализатора в охлаждаемую заполняемую камеру дозатора катализатора 20. В предпочтительном варианте, приведенном на фиг.1, количество катализатора, которое следует подать в реактор, определяют на основании объема наполняемой камеры дозатора катализатора 20. Измерительное устройство или подобное устройство можно, в качестве альтернативы, использовать для подачи измеренного количества катализатора из сосуда подачи катализатора 10 в наполняемую камеру дозатора катализатора 20.

Затем клапан подачи катализатора, расположенный между сосудом подачи катализатора 10 и дозатором катализатора 20, закрывают и открывают контрольный подающий клапан между дозатором катализатора 20 и приводом дозатора катализатора 30, таким образом позволяя части катализатора, находящегося внутри наполняемой камеры дозатора катализатора 20, переместиться в реактор через привод подачи 30. Поскольку любому накоплению тепла дают рассеяться и удаляют из системы подачи катализатора с помощью охлаждающей среды, температуру катализатора можно поддерживать на уровне ниже критической температуры потока катализатора с целью предотвращения агломерации частиц внутри дозатора катализатора 20. Агломерация частиц может привести к комкованию катализатора, что, в свою очередь, может привести к забиванию линий подачи и трубопроводов. Поскольку катализатор непрерывно охлаждают, он должен обладать хорошей текучестью при выходе из дозатора катализатора 20. После дозирования части катализатора в линию подачи катализатора контрольный клапан подачи закрывают. Всю эту последовательность затем при необходимости повторяют.

Системы подачи катализатора, описанные в настоящем описании, можно применять для подачи катализатора в любую систему полимеризации. Конкретно, системы подачи катализатора, описанные в настоящем описании, можно применять для поддержания катализатора, находящегося, по меньшей мере, в части системы подачи катализатора, при температуре, которая ниже критической температуры потока катализатора. Такие системы подачи катализатора можно применять для подачи любых гетерогенных катализаторов или каталитических систем, подходящих для применения в таких системах подачи катализатора.

Для типичного коммерческого реактора тепловую нагрузку можно вычислить на основе конкретных условий, в которых работает установка. Факторы, на которые следует обратить внимание при расчете тепловой нагрузки, включают поток солнечного тепла при пиковых летних условиях, конвективное накопление тепла при скоростях ветра около возвышенных устройств полимеризационной системы, накопление тепла, излучаемого стенкой реактора, и проникновение тепла через изоляцию. Тепловую нагрузку каждой установки как таковую следует вычислять с целью обеспечения соответствующего охлаждения системы подачи катализатора или ее частей.

Охлаждение катализатора в ходе процесса подачи катализатора, как было найдено, увеличивает текучесть. Не желая быть связанными любой конкретной отдельной теорией, считают, что гетерогенные катализаторы, которые могут становиться липкими при повышенных температурах, проявляют улучшенную текучесть при применении систем подачи катализатора, описанных в настоящем описании.

Вопросом, вызывающим беспокойство при газофазных реакциях полимеризации, также может являться образование статического заряда. Известно, что высокие уровни статического заряда пагубно воздействуют на непрерывную работу. Статический заряд может образовываться по ряду причин, включая перенос сухого катализатора через систему подачи катализатора. Считают, что при повышенных температурах в различных каталитических системах может возникать статическое слипание. Статическое слипание частиц катализатора с различными частями системы подачи катализатора или с другими частицами катализатора может препятствовать точной подаче конкретных количеств катализатора в реактор полимеризации. Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, считают, что применение систем подачи катализатора в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно снизить статический заряд, что приведет к улучшенной текучести.

Примеры

Следует понимать, что хотя изобретение описано в сочетании с конкретными предпочтительными вариантами, приведенное выше описание направлено на иллюстрацию, а не на ограничение сферы действия настоящего изобретения. Другие аспекты, преимущества и модификации будут очевидны лицам, квалифицированным в данной области техники, которые имеют отношение к настоящему изобретению.

Следовательно, приведенные далее примеры предназначены для того, чтобы предоставить лицам, квалифицированным в данной области техники, полное описание того, как получать и применять соединения по настоящему изобретению, и не направлены на ограничение сферы, которую авторы считают охватываемой настоящим изобретением.

Пример 1

Металлоценовый катализатор ХСАТ™ HP-100 был поставлен Univation Technologies, LLC, Хьюстон, Техас. Применение данной каталитической системы может быть более выгодным при достижении улучшенной текучести при определенных условиях работы, например при ее использовании в тропическом климате. Баллоны с катализатором хранили в охлаждаемом контейнере при 15°С. Систему подачи катализатора по настоящему описанию устанавливали таким образом, чтобы сосуд подачи катализатора находился при температуре ниже 27°С.

Вокруг сосуда подачи катализатора устанавливали тонкий алюминиевый экран. В качестве теплообменной среды использовали сжатый воздух под давлением 7 бар (отн.), который направляли из заранее установленной сети подачи в область сосуда подачи катализатора. Источник воздуха был разделен на три линии подачи, каждая из которых была соединена с охладителем Exair CABINET COOLER™ 4840. Выходящий из каждого Exair CABINET COOLER™ холодный воздух направляли по пластиковым шлангам к выходу в кольцеобразное пространство между сосудом подачи катализатора и алюминиевым экраном. Три линии подачи холодного воздуха были расположены под углом примерно 120° друг от друга вокруг сосуда подачи катализатора. В верхней части сосуда подачи катализатора охлажденному воздуху давали выходить из кольцеобразного пространства.

Вихревые охладители работали при максимальной подаче воздуха, при этом достигалась температура, которая примерно на 15°С ниже, чем температура подаваемого воздуха. Измеряемые температуры поверхности сосуда подачи катализатора в ходе полимеризации составляли от примерно 19 до 23,5°С.

В ходе всего осуществления полимеризации не наблюдали забивания трубок подачи катализатора или блока выгрузки. Такой результат сильно отличается от ранее проводимых процессов полимеризации, в которых охладительную систему не применяли.

Пример 2

Металлоценовый катализатор ХСАТ™ EZ-100 был поставлен Univation Technologies, LLC. Применение данной каталитической системы может быть более выгодным при достижении улучшенной текучести при определенных условиях работы, например при ее использовании в тропическом климате.

Баллоны с катализатором хранили в охлаждаемом контейнере при 10°С. Систему подачи катализатора по настоящему описанию устанавливали таким образом, чтобы сосуд подачи катализатора и камера дозатора катализатора находились при температуре ниже 27°С.

В качестве охлаждающей среды применяли поток охлажденного гликоля/воды, поступающий из заранее установленной продувочной рекуперационной системы. От линии подачи воды/гликоля из заранее установленной продувочной рекуперационной системы до уровня точки подачи катализатора проходила труба диаметром 1 дюйм. Металлический насос PRO-FLO Р-200 ADVANCED™ компании Wilden был оснащен диафрагмами WIL-FLEX™ и был установлен на уровне точки подачи катализатора с целью обеспечения приемлемого потока. Выходящую из насоса охлаждающую среду направляли к основанию дозатора катализатора. Поток охлаждающей среды разделяли на три линии и направляли вдоль теплообменных систем, представляющих собой медные теплоспутники дозатора катализатора. В верхней части дозатора катализатора три линии вновь соединялись, также там был установлен продувочный клапан, ведущий в атмосферу, с целью продувки жидкости, находящейся в линии.

Затем линия, идущая от дозатора катализатора, разделялась на три потоковых линии, и ее направляли вдоль теплообменных систем, выполненных из меди, от основания сосуда подачи катализатора, вверх и вокруг сосуда подачи катализатора. В верхней части сосуда подачи катализатора три линии опять соединялись друг с другом, также там был установлен продувочный клапан, ведущий в атмосферу, с целью продувки жидкости, находящейся в линии.

Возвратная линия проходила от верхней части сосуда подачи катализатора обратно к продувочной рекуперационной системе бака с гликолем/водой. Как труба диаметром 1 дюйм, так и сосуд подачи катализатора и дозатор катализатора были изолированы.

Температура гликоля/воды в нижней части дозатора катализатора была достаточно низкой для образования льда. Температура возвратной линии от сосуда подачи катализатора варьировалась в пределах от -5 до -15°С в ходе полимеризации.

В ходе всего осуществления полимеризации не наблюдали забивания трубок подачи катализатора или блока выгрузки. Такой результат сильно отличается от ранее проводимых процессов полимеризации, в которых охладительной системы не применяли.

С обеспечением преимущества описанные в настоящем описании предпочтительные варианты могут обеспечить улучшенный поток катализатора от сосуда подачи катализатора к полимеризационному реактору. Улучшение потока катализатора может предотвратить или снизить степень возникновения таких явлений, как забивание, непостоянство потока, а также других проблем, связанных с плохой текучестью катализатора. Путем поддержания сосуда подачи катализатора и/или линий подачи катализатора при температуре, которая ниже критической температуры потока катализатора, можно улучшить работу процесса полимеризации, что приведет, помимо других преимуществ, к улучшенной производительности и снижению времени простоя реактора.

Дополнительно, поток каталитической системы по предпочтительным вариантам систем подачи катализаторов, описанных в настоящем описании, можно отслеживать с помощью устройств, измеряющих разность давления вдоль блока выгрузки катализатора. Поток каталитической системы через некоторые из систем подачи катализатора по настоящему изобретению, которые поддерживают при температуре ниже критической температуры потока, может с получением преимущества иметь разность давления, превышающую разность давления, измеренную для потока каталитической системы через системы подачи катализатора, не поддерживаемые при температуре, которая ниже критической температуры потока. Такая увеличенная разность давления может являться признаком улучшенной текучести каталитических систем через системы подачи катализатора, поддерживаемые при температуре, которая ниже критической температуры потока. Дополнительно, поток каталитической системы в соответствии с описанными в настоящем описании предпочтительными вариантами, в которых системы подачи катализатора поддерживают при температуре, которая ниже критической температуры потока, может иметь долговременную и предсказуемую повышенную разность давления, по сравнению с разностью давления, измеренной при долговременном потоке катализатора через системы подачи катализатора, не поддерживаемые при температуре, которая ниже критической температуры потока. Соответственно, описанные в настоящем описании предпочтительные варианты могут обеспечивать улучшенную непрерывность работы.

Выражения «состоит по существу из» и «состоит практически из», если не указано иное, не исключают присутствия других стадий, элементов или материалов, независимо от того, упомянуты ли они конкретно в данном описании, при условии, что такие стадии, элементы или материалы не влияют на основные и новые характеристики настоящего изобретения; дополнительно, они не исключают примесей и колебаний состава, которые обычно присутствуют в используемых элементах и материалах.

Ради краткости только некоторые интервалы ясно представлены в настоящем описании. Однако интервалы от любого нижнего предела можно объединять с любым верхним пределом, чтобы образовать интервал, не представленный явным образом; также интервалы от любого нижнего предела можно комбинировать с любым другим нижним пределом, чтобы образовать интервал, не представленный явным образом; аналогично интервалы от любого верхнего предела можно комбинировать с любым другим верхним пределом, чтобы образовать интервал, не представленный явным образом. Дополнительно, внутрь интервала включена каждая точка или отдельная величина, содержащаяся между конечными точками интервала, даже если она не определена явным образом. Таким образом, каждая точка или индивидуальная величина может служить как собственный нижний или верхний предел, соединенный с любой другой точкой или индивидуальной величиной или с любым другим верхним или нижним пределом, чтобы указать интервал, не обозначенный явным образом.

Все документы относительно приоритета полностью включены в настоящее описание со ссылкой на все сферы полномочий, в которых такое включение разрешено, и в степени, в которой такое включение согласуется с описанием настоящего изобретения. Далее, все документы и ссылки, процитированные в настоящем описании, включая методики испытаний, публикации, патенты, статьи в журналах и т.д., полностью включены в качестве ссылки со ссылкой на все сферы полномочий, в которых такое включение разрешено, и в степени, в которой такое включение согласуется с описанием настоящего изобретения.

Хотя настоящее изобретение описано по отношению к ограниченному числу предпочтительных вариантов и примеров, лица, квалифицированные в данной области техники, получающие выгоду из настоящего описания, оценят, что можно придумать другие предпочтительные варианты, которые не отклоняются от духа и буквы изобретения, как оно описано в настоящем описании.

Реферат

Изобретение относится к системам подачи катализатора и способам, в которых применяются такие системы. Система подачи катализатора для полимеризации олефинов включает сосуд для подачи катализатора и теплообменную систему, предназначенную для поддержания температуры каталитической системы внутри сосуда, составляющей 27°С или менее, и которая ниже критической температуры потока. Теплообменная система включает гибкие соединения, предназначенные для подачи охлаждающей среды в рубашку сосуда. Охлаждающая среда включает одно из следующих веществ: воздух, жидкий азот, жидкий диоксид углерода, гликоль, вода, жидкие алканы, хладагенты и смеси перечисленного. Также предложен способ улучшения текучести гетерогенной твердой или нанесенной каталитической системы в системе подачи катализатора, в котором каталитическая система в форме частиц протекает через систему подачи катализатора. Кроме того, описан способ полимеризации олефинов, включающий поддержание температуры нанесенного катализатора в сосуде, подачу катализатора в реактор полимеризации и контактирование катализатора с олефином с образованием полиолефина. Изобретение обеспечивает улучшение свойств потока каталитической системы. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

Формула