DE602004001213T2

DE602004001213T2 - Verfahren zur Herstellung von Polyethylen

Info

Publication number: DE602004001213T2
Application number: DE602004001213T
Authority: DE
Inventors: Henrik Andtsjö
Original assignee: Borealis Technology Oy
Current assignee: Borealis Technology Oy
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: ATE329941T1; EA010639B1; KR20070015425A; EA200601998A1; US20080045674A1; EP1591460A1; US7816465B2; BRPI0510495A; WO2005105861A1; EP1591460B1; ZA200608725B; DE602004001213D1; CN1946749A; ES2267026T3; CN100577695C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Olefin-Polymerisation. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Polymerisieren von Olefinen, wie etwa Ethylen und/oder Propylen, optional zusammen mit C₄ bis C₁₂ Alpha-Olefinen in Suspensionsphase in Anwesenheit eines Polymerisations-Katalysators. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum kontinuierlichen Abziehen von Polymer-Suspension aus dem Reaktor und Konzentrieren der Suspension.
Beschreibung verwandten Standes der Technik
Suspensions-Prozesse zum Polymerisieren von Olefinen sind seit der Entwicklung von Ziegler-Katalysatoren in den 1950ern bekannt. Das Partikelformverfahren von Philips, bei dem Ethylen in Anwesenheit eines Chrom-Katalysators in einem Schleifenreaktor bei erhöhtem Druck und Temperatur polymerisiert wurde, wurde zur gleichen Zeit entwickelt.
Es ist üblich, die Suspension, die aus dem Reaktor entnommen wurde oder wird, zu konzentrieren. Früher wurde dies durch Entnehmen der Suspension über Absetzbeine gemacht. Dies sind vertikale Rohre, in denen der Suspension gestattet wird, sich zu setzen. Wenn ein mit dem unteren Ende des Setzbeins verbundenes Ventil geöffnet wird, wird die gesetzte Suspension aus dem Reaktor entnommen. Das Ventil wird dann geschlossen und einer neuen Portion an Suspension wird gestattet, sich abzusetzen. Der Nachteil der Setzbeine ist, dass sie unterbrochen arbeiten und zu einem pulsierenden Produktfluss führen.
Es ist auch bekannt, dass Hydrozyklone zum Konzentrieren der aus dem Reaktor entnommenen Suspension verwendet werden können. Solche Verfahren sind beispielsweise in US 3,816,383 , US 4,395,523 und EP 1 118 624 offenbart. Der besondere Vorteil von Hydrozyklonen ist, dass sie in einer wirklich kontinuierlichen Weise verwendet werden können. Obwohl Hydrozyklone mechanisch relativ einfach sind, macht der verwendete Hochdruck und die Reaktivität der Suspensionen die Instrumentierung und Rohrführung um die Hydrozyklone herum etwas kompliziert, was die Investitionskosten erhöht.
Es gibt daher noch einen Bedarf an einem Prozess, der es möglich macht, die aus dem Reaktor entnommene Polymer-Suspension in einfacher und ökonomischer Weise zu konzentrieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Konzentrieren eines Suspensions-Stroms, der aus einem Polymerisations-Reaktor abgezogen wird, bereitzustellen, indem Prozessausrüstung mit niedrigen Investitions- und Betriebskosten verwendet wird. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das einen zuverlässigen und problemlosen Betrieb des Polymerisations-Prozesses gestattet. Es ist auch eine Aufgabe, eine Vorrichtung zum Polymerisieren von Olefinen wie Ethylen und/oder Propylen, optional zusammen mit C₄ bis C₁₂ Alpha-Olefinen in Suspensionsphase in Anwesenheit eines Polymerisations-Katalysators bereitzustellen, welche Vorrichtung eine kontinuierliche Entnahme von Polymer-Suspension aus dem Reaktor und Konzentration der Suspension gestattet.
Diese und andere Aufgaben zusammen mit ihren Vorteilen gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen, die aus der Spezifikation ersichtlich werden sollen, die folgt, werden durch die wie nachfolgend beschriebene und beanspruchte Erfindung erzielt.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee der Verwendung eines Siebes als eine Konzentrationsvorrichtung von Polymer-Suspension, die in einem Kohlenwasserstoff-Verdünnungsmittel dispergierte Polymer-Partikel enthält. Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung die einem Massenreaktor entzogene Polymer-Suspension über ein Sieb in solch einer Weise geführt, dass zumindest ein Teil des Fluids durch das Sieb hindurchgeht, während zumindest der Hauptanteil der Polymerpartikel auf dem Sieb zurückgehalten wird. Die Fluidphase wird zum Polymerisations-Reaktor zurückgeführt. Sie kann eine kleine Menge an Polymer-Partikeln von kleiner Partikelgröße enthalten. Der verbleibende Teil des Fluids zusammen mit dem Hauptteil des Polymers wird als Produktstrom dem Reaktor entnommen.
Eine Vorrichtung, die gemäß der Erfindung arbeitet, umfasst daher in Kombination:

– einen Massenreaktor zum Polymerisieren von Olefinen, mit zumindest einem Einlass für reaktive Olefine und einem Auslass für Polymer-Suspension; und
– eine Siebeinheit mit einem selbstreinigenden Sieb mit einer Einlassoberfläche und einer Auslassoberfläche, die die Siebeinheit in ein erstes Kompartiment für Polymer-Suspension und ein zweites Kompartiment für essentiell polymerpartikel-freien Ausfluss unterteilen, wobei die Siebeinheit weiterhin einen Einlass für Polymersuspension und einen ersten Auslass für konzentrierte Suspension, der mit dem ersten Kompartiment verbunden ist, und einen zweiten Auslass für polymerpartikel-freien Ausfluss, der mit dem zweiten Kompartiment verbunden ist, aufweist.

Die Vorrichtung kann getrennte Leitungen umfassen, z. B. eine erste Leitung, die den Auslass des Massenreaktors mit dem Einlass der Siebeinheit verbindet und eine zweite Leitung, die den zweiten Auslass der Siebeinheit mit einem Einlass des Massenreaktors verbindet, obwohl es gleichermaßen möglich ist, die Siebeinheit in den Suspensions-Reaktor einzubauen.
Genauer gesagt, ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hauptsächlich durch das gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 ausgesagt ist.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil von Anspruch 11 ausgesagt ist.
Es werden beachtliche Vorteile durch die vorliegende Erfindung erhalten. So vereinfacht die Verwendung eines Siebes den Aufbau und Betrieb der Vorrichtung signifikant. Die Siebeinheit kann in Nähe des Schleifenreaktors oder selbst in seinem Inneren montiert werden, um eine kompakte Konstruktion bereitzustellen. Durch Verwendung eines selbstreinigenden Siebs wird die Notwendigkeit an Service und Wartung reduziert; wenn die Schlitzöffnungen so ausgewählt werden, dass die kleinsten Partikel teilweise mit dem Verdünnungsmittel zurück zum Schleifenreaktor rezykliert werden, verhindert die hohe Geschwindigkeit auf der Druckseite der Einlassoberfläche des Siebs ein Verstopfen der Siebschlitze. Die größere Querschnitts-Schlitzfläche auf der Auslassseite des Siebes minimiert das Risiko von an den Öffnungen anhaftenden Partikeln.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 illustriert in schematischer Weise den Betrieb des selbstreinigenden Siebs;
2 zeigt ebenfalls in schematischer Weise den Aufbau einer Sieb-Installation, bei der ein erstes flaches Sieb-Paneel innerhalb eines Gefäßes installiert ist;
3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, in der das Sieb eine zylindrische Konfiguration hat und innerhalb eines mit der Auslassseite einer Schleifenpumpe verbundenen Rohres installiert ist; und
4 zeigt eine Aufsicht der Ausführungsform gemäß 3.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Grundlegend umfasst der vorliegende Prozess für die Herstellung von Polyolefinen in Anwesenheit eines katalytischen Systems die Schritte:

– kontinuierliches Polymerisieren von Olefinmonomeren in einem Suspensionsphasen-Reaktor in einem Kohlenwasserstoff-Verdünnungsmittel oder Flüssigmonomer;
– kontinuierliches Entnehmen aus dem Suspensionsphasen-Reaktor einer Polymersuspension, die Polymer und eine Fluidphase enthält, die Kohlenwasserstoffe und optional Wasserstoff enthält; und
– Konzentrieren der Suspension mit einem selbstreinigenden Sieb durch Entfernen eines Teils der Fluidphase, um eine konzentrierte Suspension bereitzustellen.

Gemäß einer spezifischen Ausführungsform umfasst das Verfahren

– kontinuierliches Einführen zumindest eines Olefins, eines Polymerisationskatalysators und optional eines inerten Verdünnungsmittels und von Wasserstoff in zumindest einen Polymerisationsreaktor, vorzugsweise einen Suspensionsreaktor, insbesondere einen Schleifenreaktor,
– kontinuierliches Polymerisieren des zumindest einen Olefins im Reaktor;
– kontinuierliches Entnehmen eines Polymersuspensionstroms, der Fluid und Polymerpartikel umfasst, aus dem Reaktor;
– Übergeben des entnommenen Polymersuspensionstroms an einen Prozessschritt, der zumindest ein selbstreinigendes Sieb involviert, wobei das selbstreinigende Sieb so ist, dass die Größen der Öffnungen am kleinsten an der Einlassoberfläche des Siebs sind und zur Auslassoberfläche hin anwachsen, wodurch der Polymersuspensionstrom in zwei Ströme geteilt wird, bei dem der erste Strom eine konzentrierte Suspension umfasst und der zweite Strom im wesentlichen Fluid umfasst, optional mit einer geringen Menge an Polymer;
– Rückführen zumindest eines Teils des zweiten Stromes in zumindest einen Polymerisationsreaktor; und
– optionales Recyceln eines Teils des konzentrierten Stroms zum Reaktor.

Die Suspensions-Polymerisation kann in Anwesenheit eines inerten Verdünnungsmittels durchgeführt werden, kann aber auch in einem Flüssigmonomer durchgeführt werden. Wenn Ethylen vorrangig mit einem anderen Alpha-Olefin polymerisiert oder copolymerisiert wird, wird vorzugsweise ein inertes Verdünnungsmittel verwendet. Das inerte Verdünnungsmittel kann irgendein Kohlenwasserstoff sein, der bei Polymerisations-Bedingungen nicht reaktiv ist.
Vorzugsweise ist das Verdünnungsmittel ein C₁ bis C₁₀-Kohlenwasserstoff oder eine Mischung solcher Kohlenwasserstoffe. Insbesondere ist das Verdünnungsmittel ein C₃ bis C₁₀-Kohlenwasserstoff oder ihre Mischung. Insbesondere ist das Verdünnungsmittel Propan, N-Butan, Isobutan, Pentan oder Hexan. Es sollte erwähnt werden, dass zusätzlich zur Hauptkomponente das Lösungsmittel geringe Mengen anderer Komponenten enthalten kann. Somit kann ein Propan-Verdünnungsmittel N-Butan, Isobutan, Butan, Propylen, Ethan, Methan, Ethylen etc. enthalten. Jedoch übersteigt die Summe aller solcher anderen Komponenten typischerweise nicht 10 Gew.-%.
Die Temperatur der Suspension im Reaktor kann von 20 bis 110°C reichen, vorzugsweise von 50 bis 100°C und bevorzugtererweise von 70 bis 100°C. Der Druck kann von 5 bis 100 Bar, vorzugsweise von 20 bis 90 Bar und bevorzugtererweise von 30 bis 80 Bar reichen.
Manchmal ist es bevorzugt, die Suspensions-Polymerisation bei einer Temperatur und einem Druck durchzuführen, welche kritische Temperatur und Druck der Reaktionsmischung übersteigen. Dann wird von der Polymerisation gesagt, dass sie unter superkritischen Bedingungen stattfindet. Bei solchen Bedingungen überschreitet die Betriebstemperatur oft 90°C, vorzugsweise 93°C, abhängig von der Zusammensetzung der Reaktionsmischung.
Wasserstoff kann in den Reaktor eingeleitet werden, um das Molekulargewicht des Polymers zu steuern. Die Menge an Wasserstoff hängt vom Katalysator, der verwendet wird, und dem gewünschten Molekulargewicht oder der Schmelzflussrate MFR des Polymers ab. Ein oder mehrere Comonomere können ebenfalls in den Reaktor eingeleitet werden, um die mechanischen Eigenschaften, die Dichte und die Flexibilität des Polymers zu modifizieren.
Der im Suspensions-Reaktor verwendete Polymerisations-Katalysator kann irgendein Polymerisations-Katalysator, der im Stand der Technik bekannt ist, sein. Somit kann der Katalysator ein Chrom-Katalysator sein, wie beispielsweise in EP 2789890 oder EP 307907 offenbart. Er kann auch ein Ziegler-Natta-Katalysator sein, wie etwa in EP 688794 , EP 949274 , WO 99/58584 oder WO 01/55230 offenbart. Weiterhin kann der Katalysator ein Metallocen-Katalysator sein, wie z.B. in WO 97/28170 oder WO 00/34341 offenbart.
Die Polymersuspension wird dem Reaktor kontinuierlich durch einen Auslass entnommen. Obwohl die Lokation des Auslasses frei ausgewählt werden kann, wird er am Bevorzugtesten an der Auslassseite der Schleifenzirkulationspumpe lokalisiert sein. In solch einem Fall kann es möglich sein, den dünnen Fluidstrom vom Sieb zurück zum Polymerisations-Katalysator ohne zusätzliche Druckmittel zu recyceln.
Gemäß der Erfindung wird die Polymersuspension zur einer Siebeinheit geleitet, wo das Fluid (Polymerisations-Verdünnungsmittel) vom Hauptteil der Polymerfeststoffe befreit wird.
Wie in Verbindung mit den Zeichnungen detaillierter unten beschrieben wird, beinhaltet typischerweise eine Siebeinheit der vorliegenden Art ein Gefäß, in dem das Sieb in Form einer im Wesentlichen planaren Platte oder in Form einer zylindrischen Röhre eine Abteilung bildet, welche die einfließende konzentrierte Polymersuspension von dem verdünnten oder im Wesentlichen polymerpartikel-freien Ausfluss abtrennt. Somit umfasst das Siebgefäß beispielsweise (zumindest) zwei durch das Sieb getrennte Kompartimente: ein erstes Kompartiment für Polymersuspension und ein zweites Kompartiment für essentiell polymerpartikel-freien Ausfluss. Das erste Kompartiment ist mit einem Einlass oder einer Düse versehen, um die Zufuhr von Polymersuspension optional durch eine separate Leitung vom Auslass des Suspensions-Reaktors zu gestatten und mit einem Auslass zum Abziehen konzentrierter Polymersuspension. Das zweite Kompartiment hat einen Auslass oder eine Düse, durch welchen der verdünnte oder sogar polymerpartikel-freie Ausfluss abgenommen und zum Suspensions-Reaktor recycelt wird, optional über eine getrennte Leitung.
Es ist jedoch auch möglich, das Sieb innerhalb des Suspensions-(Schleifen-)Reaktors zu platzieren. Dadurch können das entfernte Verdünnungsmittel und Feinstpartikel direkt mit der Suspension gemischt werden. Diese Zufuhr wird von dem Schleifenpumpen-Ausstoß abgenommen und der Siebeinsatz kann auf der Pump-Saug-Seite lokalisiert sein. Der untere Teil des Siebrohres ist mit dem kontinuierlich arbeitenden Produkt-Auslassventil verbunden. Der untere Teil des Siebes hat vorzugsweise eine Öffnung zur Schleife, um ein internes Spülen des Siebs zu gestatten, falls das Auslassventil nicht in Verwendung ist.
Unabhängig von ihrer Konfiguration, sei dies in Form einer Platte oder eines Zylinders, sollten die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Siebe Öffnungen zeigen, die eine Größe im Bereich von 10 bis 1000 μm, vorzugsweise von 50 bis 50 μm, bevorzugtererweise von 100 bis 300 μm und insbesondere von 100 bis 200 μm aufweisen. Falls erwünscht wird, dass keine Polymerpartikel kleiner Größen zum Polymerisations-Reaktor mit dem Fluidstrom rückgeführt werden, wird eine kleine Öffnungsgröße bevorzugt. Dasselbe gilt, falls die Suspension eine große Menge an Polymer mit kleiner Partikelgröße enthält; dies ist der Fall, falls entweder die durchschnittliche Partikelgröße klein ist oder die Partikelgrößenverteilung sehr breit.
Jedoch ist es oft wünschenswert, einen Teil der kleinsten Polymerpartikel in den Reaktor zu recyclen und in solchen Fällen ist eine Öffnungsgröße von mehr als 100 μm zu empfehlen. Andererseits sollte die Größe der Öffnungen nicht übermäßig groß sein, um zu vermeiden, dass große Partikel das Sieb passieren.
Gemäß der Erfindung ist das Sieb selbstreinigend. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung ist unter "selbstreinigend" zu verstehen, dass die Größe der Öffnung am Punkt des Kontaktes (auf der "Einlassoberfläche" des Siebs) am kleinsten ist und zum anderen Ende (das heißt zur "Auslassoberfläche") anwächst. Dadurch passiert jegliches Partikel, das die Öffnung 1 des Siebes 2 passiert, das Sieb 2 frei, und wird nicht in der Öffnung eingefangen. Solche Siebe sind auf dem Markt erhältlich und werden z. B. von Johnson Screens^TM geliefert. Das Prinzip ist schematisch in 1 gezeigt.
Im Kontext selbstreinigender Siebe bezeichnet der Ausdruck "Größe der Öffnung", wie nachfolgend verwendet, die kleinste Größe der Schlitzöffnung.
Vorzugsweise sind 5 bis 25% der Fläche des Netzes von Öffnungen bedeckt, bevorzugtererweise 10 bis 20%.
Die Flussrate der Suspension ist vorzugsweise 3 bis 15 m/s, bevorzugtererweise 5 bis 10 m/s. Die Flussrichtung ist vorzugsweise parallel zu den Schlitzöffnungen im Sieb.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Sieb in Form einer Röhre angeordnet. Die zu konzentrierende Suspension fließt innerhalb der Röhre und das Fluid entweicht durch die Öffnungen. Folglich wird die Suspension konzentrierter, während sie die Röhre passiert. In solch einer Anordnung wird das Sieb in Form einer Röhre innerhalb einer zweiten Röhre platziert, in welcher das das Sieb passierende Fluid gesammelt wird. Die zweite Röhre kann dann zum Sammeln oder Recyceln des Fluids verwendet werden.
Das Sieb kann in verschiedenen Installationen verwendet werden. 2 zeigt eine Installation, bei der ein flaches Sieb-Paneel 12 innerhalb eines Gefäßes 13 installiert ist. Die vom Reaktor eindringende Suspension wird in das Gefäß eingeleitet. Ein Teil des Fluids kann aus den Öffnungen des Siebs passieren und wird in den Reaktor recycelt. Die konzentrierte Suspension bleibt über dem Sieb und wird abgezogen. Sie kann zu einem anderen Polymerisationsschritt geleitet werden oder kann alternativ zu weiteren Entgasungs-, Trocknungs-, Stabilisierungs- und Extrusionsstufen weitergeleitet werden. Falls nötig, kann der recycelte Fluidstrom unter Druck gesetzt werden, z. B. durch eine Pumpe, um ihn in den Polymerisations-Reaktor zu recyceln. Es ist auch möglich, den recycelten Fluidstrom indirekt in den Polymerisations-Reaktor zurückzuführen, z. B. nach einer Reihe von Reinigungs- und Trennschritten.
3 zeigt eine andere Installation. Die Suspension wird aus der Auslassseite der Schleifenpunkte (nicht in der Figur gezeigt) abgenommen. Das Auslassrohr 21 wird durch den Schleifenreaktor 20 genommen. Die Stromaufwärtswand 22 des Auslassrohrs, welches in Richtung des Flusses im Schleifenreaktor weist, ist fest. Die Stromabwärtswand 23 in Gegenrichtung des Stroms hat Öffnungen 24, die es dem Fluid gestatten, hindurchzugehen. Die Stromabwärtswand ist vorzugsweise als eine interne Axialdrahtkonstruktion hergestellt. Das Auslassrohr 21 hat vorzugsweise eine Öffnung 25 im Flussraum des Schleifenreaktors am Boden für den Fall, dass das Auslassrohr nicht in Verwendung ist. Die Öffnung ist auf der Stromabwärtsseite des Auslassrohrs lokalisiert, wie in 3 gezeigt. Auf der Stromaufwärtsseite ist die Wand des Auslassrohrs so gemacht, dass sie eng zur Schleifenreaktorwand passt.
Vorzugsweise ist das Auslassventil mit einem RAM-Ventil 26 versehen, was es ermöglicht, den Auslass zu schließen.
Die Installation gemäß 3 hat den Vorteil, dass eine getrennte Recycel-Anordnung des Fluids in den Schleifenreaktor nicht erforderlich ist.
Wie im Fall oben, kann die konzentrierte Suspension zu irgendeinem nachfolgenden gewünschten Prozessschritt geführt werden, wie etwa Entgasung, Polymerisation, Trocknung, Stabilisierung und Extrusion oder eine Kombination solcher Schritte.
Eine Aufsicht der Anordnung gemäß 3 ist in 4 gezeigt.
Der Feststoffgehalt der Suspension, die dem Reaktor entzogen wird, reicht typischerweise von 10 bis 40 Vol.-%, vorzugsweise von 20 bis 30 Vol.-%. Die konzentrierte Suspension hat typischerweise einen Gehalt an Feststoffen, der zumindest um 20%, vorzugsweise zumindest 50%, insbesondere zumindest 100% höher ist, das heißt von 30 bis 55 Vol.-%, vorzugsweise von 35 bis 50 Vol.-%. Der Fluidfluss, der das Sieb passiert, enthält typischerweise weniger als 10, vorzugsweise weniger als 5 Vol.-% Feststoffe.
Es ist möglich, zwei oder mehr Siebeinheiten zu kombinieren, die parallel zu verwenden sind. Dies ist vorteilhaft, falls das Sieb verstopft, da dann ein Umschalten auf eine andere Einheit ohne Anhalten des Prozesses vorgenommen werden kann.
In einem bevorzugten Fall wird das Sieb verwendet, um die einem Reaktor entnommene Suspension zu konzentrieren und die konzentrierte Suspension wird zu einem anderen Reaktor geführt. In solch einem Fall wird oft bevorzugt, die verbleibenden Kohlenwasserstoffe in einer Flash-Einheit zu entfernen. Auf diese Weise wird verhindert, dass Reaktanten über die nachfolgenden Reaktionsstufen mitgeschleppt werden.
Ein gemäß der vorliegenden Erfindung betriebener Suspensionsreaktor kann in einer Mehrstufen-Polymerisationsabfolge enthalten sein, die ein oder mehrere Suspensionsreaktor(en) umfasst, die eine Kaskade mit einem oder mehreren Gasphasen-Polymerisations-Reaktor(en) bilden, wie in unserer mitanhängigen Patentanmeldung EP 02396161.8 offenbart, deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme inkorporiert wird.
Im vorliegenden Kontext sei kurz angemerkt, dass die Gasphasen-Reaktoren bei einer Temperatur von etwa 60°C bis etwa 115°C, vorzugsweise 70 bis 110°C betrieben werden können. Der Betriebsdruck ist von 10 bis 30 Bar, vorzugsweise von 15 bis 25 Bar. In dem Gasphasen-Reaktor werden Olefine mit einem oder mehreren C₂ bis C₁₀-Alpha-Olefin-Comonomeren copolymerisiert, oder die Olefine, wie Ethylen, werden homopolymerisiert. Vorzugsweise werden die Olefine wie Ethylen im Gasphasen-Reaktor mit einer kleinen Menge an Wasserstoff copolymerisiert, um ein Hoch-Molekulargewichts-Polyethylen-Copolymer herzustellen. Die Reaktionsmischung enthält typischerweise 5 bis 25 mol-% Ethylen, 0,1 bis 10 mol-% Alpha-Olefin-Comonomere und 0,01 bis 3 mol-% Wasserstoff. Falls ein Einzelort-Katalysator zur Ethylen-Polymerisation verwendet wird, kann der Gehalt an Wasserstoff 0,001 bis 1 mol-% betragen. Der Rest besteht aus inerten Komponenten, wie Stickstoff oder Propan.
Das folgende nicht-beschränkende Beispiel illustriert die Erfindung:
Beispiel:
Ein 10m³ Schleifenreaktor wird bei 95°C und 60 Bar Druck mit Propan-Verdünnungsmittel betrieben. Es wird Ethylen-Homopolymer in dem Reaktor durch Einführen von Ethylen, Verdünnungsmittel, Wasserstoff und einem Polymerisations-Katalysator in solchen Mengen hergestellt, dass das Verdünnungsmittel 5,9 mol-% Ethylen und 2,6 mol-% Wasserstoff enthält. Der Rest ist Propan mit kleinen Mengen (jeweils weniger als 1 mol-%) an Methan, Ethan, Isobutan und N-Butan. Der Katalysator wurde gemäß Beispiel 3 der EP 688794 hergestellt, mit der Ausnahme, dass als Trägermaterial Silika mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 20 μm verwendet wurde.
Die Polymerproduktion beträgt 1,4 Tonnen pro Stunde, der Schmelz-Index des Polymers ist 450 g/10 Min. und die Dichte 973 kg/m³. Der Feststoffgehalt der Suspension ist 25 Vol.-%.
Die Polymersuspension wird kontinuierlich aus dem Reaktor durch eine Auslassdüse auf der Auslassseite der Schleifenpumpe entnommen und zu einer Siebeinheit transferiert. Das Sieb besteht aus einem vertikalen zylindrischen Innenteil von einem Zoll mit Schlitzöffnungen von 200 Mikrometern und einem Außenrohr von 1,5 Zoll (3,81 cm) Größe. Die Fläche der Schlitzöffnungen repräsentiert 15% der Gesamtfläche des zylindrischen Siebs. Die Polymersuspension wird oben auf den inneren Zylinder des Siebes zugeführt. Die konzentrierte Suspension wird vom unteren Ende des inneren Zylinders in einer Menge entnommen, die der Polymerproduktion im Reaktor entspricht. Der Fluss an Verdünnungsmittel durch die Sieböffnungen wird mit einem Kontrollventil eingestellt und vom Boden des 1,5 Zoll (3,81 cm) Außenrohres zur Saugseite der Schleifenreaktorpumpe recycelt.
Der Suspensionsfluss aus dem Reaktor heraus ist 2,7 Tonnen pro Stunde, mit 25 Vol.-% Feststoffen. Der konzentrierte Suspensionsfluss aus dem Sieb ist 1,9 Tonnen pro Stunde und er hat einen Feststoffgehalt von 42 Vol.-%. Der getrennte Verdünnungsmittelfluss, der in den Schleifenreaktor recycelt wird, ist 0,8 Tonnen pro Stunde und hat einen Feststoffgehalt von 1 Vol.-%.

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Olefinpolymeren in einem Suspensionsphasenreaktor in einem Kohlenwasserstoffverdünnungsmittel oder flüssigem Monomer, wobei das Verfahren umfasst – kontinuierliches Entnehmen einer, Polymer und eine Fluidphase enthaltenden, Polymersuspension aus einem Suspensionsphasenreaktor, der Kohlenwasserstoffe und optional Wasserstoff enthält, und – Konzentrieren der Suspension mit einem selbstreinigenden Sieb durch Entfernen eines Teils der Fluidphase, um eine konzentrierten Suspension bereitzustellen, wobei das selbstreinigende Sieb so ist, dass die Größen der Öffnungen an der Einlassoberfläche des Siebs am kleinsten sind und zur Auslassoberfläche hin anwachsen.
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Olefinpolymeren, umfassend – kontinuierliches Einführen zumindest eines Olefins, eines Polymerisationskatalysators und optional eines inerten Verdünnungsmittels und von Wasserstoff in zumindest einen Polymerisationsreaktor, vorzugsweise einen Suspensionsreaktor, insbesondere einen Schleifenreaktor, – kontinuierliches Polymerisieren des zumindest einen Olefins im Reaktor; – kontinuierliches Entnehmen eines Polymersuspensionstroms, der Fluid und Polymerpartikel umfasst, aus dem Reaktor; – Übergeben des entnommenen Polymersuspensionstroms an einen Prozessschritt, der zumindest ein selbstreinigendes Sieb umfasst, wobei das selbstreinigende Sieb so ist, dass die Größen der Öffnungen am kleinsten an der Einlassoberfläche des Siebs sind und zur Auslassoberfläche hin anwachsen, wodurch der Polymersuspensionstrom in zwei Ströme geteilt wird, wobei der erste Strom eine konzentrierte Suspension umfasst und der zweite Strom im wesentlichen Fluid umfasst, optional mit einer geringen Menge an Polymer; – Rückführen zumindest eines Teils des zweiten Stromes in zumindest einen Polymerisationsreaktor; und – optionales Recyceln eines Teils des konzentrierten Stroms zum Reaktor.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Feststoffgehalt der konzentrierten Suspension 30 bis 55 Vol.-%, vorzugsweise 40 bis 52 Vol.-% beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das selbstreinigende Sieb eine planare oder zylindrische Konfiguration aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Größe der Öffnungen in dem oder den selbstreinigenden Sieb(en) innerhalb eines Bereichs von 10 bis 1000 μm, vorzugsweise 50 bis 500 μm, insbesondere 100 bis 300 μm, besonders 100 bis 200 μm, liegt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das selbstreinigende Sieb zumindest ein Flachsiebpanel, das innerhalb eines Gefäßes installiert ist, umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das selbstreinigende Sieb ein zylindrisch geformtes Sieb umfasst, das innerhalb des Suspensionsreaktors in solch einer Weise platziert ist, dass das entfernte Verdünnungsmittel und jegliche Feinstoffe direkt mit der Schleifensuspension gemischt werden können.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwei oder mehr Siebeinheiten parallel verwendet werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Olefinpolymere in Anwesenheit eines Katalysatorsystems in einem kontinuierlich betriebenen Mehrstufenpolymerisationsablauf hergestellt werden, der ein oder mehrere Suspensionsreaktor(en) in Kombination mit einem oder mehreren Gasphasenreaktor(en) umfasst, wobei die Reaktoren eine Kaskade bilden.
Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Olefinpolymeren, in Kombination umfassend: – einen Massenreaktor zum Polymerisieren von Olefinen, mit zumindest einem Einlass für reaktive Olefine und einen Auslass für Polymersuspension; und – eine Siebeinheit, die ein selbstreinigendes Sieb aufweist, mit einer Einlassoberfläche und einer Auslassoberfläche, welche die Siebeinheit in ein erstes Kompartiment für Polymersuspension und ein zweites Kompartiment für im wesentlichen polymerpartikelfreien Ausfluss unterteilt, und in welchem selbstreinigenden Sieb die Größen der Öffnungen am kleinsten an der Einlassoberfläche des Siebs sind und zur Auslassoberfläche anwachsen, wobei die Siebeinheit weiterhin einen Einlass für Polymersuspension und einen ersten Auslass für konzentrierte Suspension aufweist, der mit dem ersten Kompartiment verbunden ist, und einen zweiten Auslass für polymerpartikelfreien Ausfluss, der mit dem zweiten Kompartiment verbunden ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, umfassend eine erste Leitung, die den Auslass des Massenreaktors mit dem Einlass der Siebeinheit verbindet, und eine zweite Leitung, die den zweiten Auslass der Siebeinheit mit einem Einlass des Massenreaktors verbindet.