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DE602005000509T2 - Vorrichtung und verfahren zur optimierung der reaktandeninjektion in einem reaktor - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur optimierung der reaktandeninjektion in einem reaktor Download PDF

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DE602005000509T2
DE602005000509T2 DE602005000509T DE602005000509T DE602005000509T2 DE 602005000509 T2 DE602005000509 T2 DE 602005000509T2 DE 602005000509 T DE602005000509 T DE 602005000509T DE 602005000509 T DE602005000509 T DE 602005000509T DE 602005000509 T2 DE602005000509 T2 DE 602005000509T2
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DE602005000509T
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Marc Moers
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Original Assignee
Total Petrochemicals Research Feluy SA
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen beim Einspritzen von Reaktanden in einen Reaktor zur Olefinaufschlämmungspolymerisation. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt einen zur Olefinaufschlämmungspolymerisation geeigneten Reaktor, der mit einer Einspritzdüse zum Einspritzen von Reaktanden versehen ist. In einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Einspritzdüse zum Einspritzen von Reaktanden in einen zur Olefinpolymerisation geeigneten Schlaufenreaktor.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Olefinpolymerisationen, wie etwa Ethylenpolymerisation, werden oft unter Verwendung von Monomer, Verdünner und Katalysator und gegebenenfalls Co-Monomeren und Reaktionsadditiven wie etwa Antifoulingmitteln in einem Schlaufenreaktor durchgeführt. Die Polymerisation wird üblicherweise unter Aufschlämmungsbedingungen durchgeführt, wobei das Produkt üblicherweise aus Feststoffpartikeln besteht und in einem flüssigen Medium, das Verdünner, Monomer und das optionelle Co-Monomer und die Reaktionsadditive (kurz gesagt, dem Verdünner) enthält, in Suspension ist. Der Aufschlämmungsinhalt des Reaktors wird kontinuierlich mit einer Pumpe umgewälzt, um eine effiziente Suspension der Polymerfeststoffpartikel in dem flüssigen Verdünner aufrechtzuerhalten, wobei das Produkt oft mittels Absetzständern, die oft auf einem Chargenprinzip arbeiten, entnommen wird, um das Produkt rückzugewinnen. Wenn der Reaktor der einzige Reaktor des Polymerisationsvorgangs ist oder wenn er der letzte Reaktor einer Serie von Reaktoren in dem Polymerisationsvorgang ist, wird das Produkt durch Abflussleitungen weiter zu einem Abflussbehälter abgeführt, wo der Großteil des Verdünners und der unreagierten Monomere abgeführt und recycelt werden. Die Polymerpartikel werden getrocknet, Additive können zugesetzt werden und schließlich wird das Polymer extrudiert und pelletisiert. Wenn der Reaktor in Reihe mit wenigstens einem anderen darauffolgenden Reaktor in dem Polymerisationsvorgang ist, so wird das Produkt weiter zu einer Förderleitung in Verbindung mit besagtem anderen Reaktor abgeführt. Diese Technik hat sich internationalen Erfolgs erfreut, wobei jährlich Millionen Tonnen Ethylenpolymere so produziert werden.
  • Unter Umkehr der Definition von Verweildauer kann die Produktion eines Polymers von einem gegebenen Reaktor aus das Verhältnis zwischen der in dem Reaktor enthaltenen Polymermenge zu der durchschnittlichen Verweildauer des Polymers in dem Reaktor beschrieben werden. Geläufige Verfahren zur Steigerung der Produktion implizieren oft die Verringerung der Verweildauer, was leider die Eigenschaften des Polymers verändert. Andere Wege zur Produktionssteigerung hängen mit der Steigerung der Polymermenge in dem Reaktor zusammen, das bedeutet für eine gegebene feststehende Reaktorgröße die Feststoffkonzentration in dem Reaktor.
  • Die kommerzielle Produktion von Olefinpolymeren, wie etwa Ethylenpolymeren in Isobutanverdünner, ist historisch auf eine maximale Feststoffkonzentration in dem Reaktor von 37–40 Gew.-% für Ethylenpolymere hoher Dichte beschränkt gewesen, wobei Werte mit einer Höhe von 42–46 Gew.-% mit mehreren Verfahrensverbesserungen möglich waren. Über den erwähnten Konzentrationsniveaus treten Instabilitäten innerhalb des Reaktors auf und zwingen zur Verringerung der Feststoffkonzentration. Was auch das Maximum für einen gegebenen Satz von Verfahrensbedingungen sein mag, eine Verbesserung der Feststoffkonzentration ist noch stets erforderlich.
  • Inhomogenitäten innerhalb des Reaktors sind schädlich für die erzielbare Produktion, da Instabilitäten dazu neigen, örtlich an den Stellen mit hoher Konzentration in Gang gesetzt zu werden und sich dann innerhalb des gesamten Reaktors fortzupflanzen.
  • US-A-3694423 beschreibt eine Einspritzdüse, die zum Einbringen eines Stroms von Recktanten in einen Reaktor für Olefinaufschlämmungspolymerisation geeignet ist. Der Abfuhröffnungsteil der Einspritzvorrichtung hat einen kreisförmigen Querschnitt.
  • Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die Homogenität der innerhalb des Reaktors umlaufenden Aufschlämmung zu verbessern. Es ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, den Feststoffgehalt von Polymer in dem Reaktor zu erhöhen. Es ist noch ein weiterer Gegenstand, die Verteilung und das Mischen der Reaktanden einer Polymerisationsreaktion in einem Reaktor zu optimieren.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Einer oder mehrere dieser Gegenstände werden durch die Vorrichtungen und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt.
  • In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen zur Olefinaufschlämmungspolymerisation geeigneten Schlaufenreaktor, der mit einer Einspritzdüse, die einen Durchgang für einen Fluss von in besagten Reaktor einzuspritzenden Reaktanden definiert, versehen ist, welche Einspritzdüse im Wesentlichen aus einer Fluidleitung besteht, die sich in einen Austrittsöffnungsteil erstreckt, um an eine Öffnung in dem Reaktor angeschlossen zu werden, wobei der Durchlass des Austrittsöffnungsteils einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat und der Durchlass der Fluidleitung einen kreisförmigen Querschnitt hat.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Einspritzdüse zum Einspritzen von Reaktanden in einen zur Olefinaufschlämmungspolymerisation geeigneten Schlaufenreaktor, wobei die Einspritzdüse an einem inneren Dreiviertelkreis an oder über einem Kniestückabschnitt des Reaktors angeschlossen ist.
  • Die Einspritzdüse verschafft den Vorteil des optimalen Einspritzens von Reaktanden in einen Schlaufenreaktor. Die vorliegende Einspritzdüse verschafft die Möglichkeit des Maximierens der Dispersion und gestattet optimiertes Einspritzen und Mischen der Reaktanden in das die Einspritzdüse umgebende Gebiet.
  • In einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine geeignete Position für eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Reaktanden in einen Olefinaufschlämmungsschlaufenreaktor.
  • Ein Einfluss der Position der Einspritzdüse könnte einige der zuvor in der Produktion von Polymerprodukten beobachteten Obergrenzen erklären. Ohne sich durch eine Theorie festzulegen, könnte inadäquate Positionierung einer Einspritzdüse an einem Abschnitt eines Reaktors eine Zone hoher Reaktionsrate und eine örtliche überhitzte Stelle erzeugen. Beispielsweise können manche der Produktionsprobleme sich aus dem Einspritzen der Reaktanden in eine inadäquate Zone ergeben, was die Reaktivität in einem begrenzten Volumen der fließenden Aufschlämmung auf drastische Weise örtlich erhöhen kann.
  • Die Ermittlung einer geeigneten Position für eine Einspritzdüse an besagtem Reaktor ist wichtig in Bezug auf die Verteilung und das Mischmuster der eingespritzten Reaktanden. Gleichermaßen gestattet das Optimieren der geometrischen Konfiguration besagter Einspritzdüse eine Verbesserung der Einspritzbedingungen der Reaktanden in die fließende Aufschlämmung. Das Optimieren besagter Parameter gestattet daher das Erhöhen der Produktivität der Polymerisationsreaktion.
  • Die vorliegende Erfindung wird hier nachstehend weiter im Einzelnen offenbart. Die Beschreibung wird nur als Beispiel gegeben und schränkt die Erfindung nicht ein. Die Referenzziffern beziehen sich auf die hierzu als Anlage beigefügten Figuren.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Schlaufenreaktors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die
  • 2, 3, 4 und 5 stellen Perspektivansichten der Durchlässe von Einspritzdüsen gemäß Ausführungsformen der Erfindung dar.
  • 6 stellt eine Querschnittsansicht einer Einspritzdüse, die den Durchlass von 2 aufweist, dar.
  • 7 stellt eine schematische Perspektivansicht eines Teils eines Schlaufenreaktors dar, der daran mit einer Einspritzdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist.
  • 8 stellt eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X'' des Teils des Schlaufenreaktors von 7 dar.
  • 9 stellt eine Querschnittsansicht dar, welche die Einspritzdüse von 6 an dem Schlaufenreaktor befestigt zeigt.
  • 10 stellt eine teilweise Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Schlaufenreaktors, woran die Düse von 6 angebracht ist, dar.
  • 11 ist eine schematische Darstellung eines Doppelschlaufenpolymerisationsreaktors.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schlaufenreaktor, der mit einer Einspritzdüse versehen ist, welche im Wesentlichen aus einer Fluidleitung besteht, die sich in einen Austrittsöffnungsteil erstreckt, um an eine Öffnung in dem Reaktor angeschlossen zu werden, wobei der Durchlass des Austrittsöffnungsteils einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat und der Durchlass der Fluidleitung einen kreisförmigen Querschnitt hat.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sind nicht einschränkende Beispiele geeigneter geometrischer Konfigurationen für die Durchlässe der Einspritzdüsen gemäß der Erfindung in den 2, 3, 4, 5 veranschaulicht.
  • Die Durchlässe des Austrittsöffnungsteils, wie in den 2 bis 5 illustriert, haben einen nicht kreisförmigen Querschnitt mit einer kurzen Abmessung 2Ry und langen Abmessung 2Rx, wobei Rx länger als Ry ist. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist Rx wenigstens 10% länger als Ry.
  • 2 illustriert den Durchlass 11.1 einer Einspritzdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Durchlass der Fluidleitung 9.1 kreisförmig ist, mit einem Radius r, und sich durch einen glatten gebogenen Übergang in den Durchlass des Austrittsöffnungsteils 8.1 mit einem elliptischen Querschnitt mit einem langen Radius Rx und einem kurzen Radius Ry erstreckt.
  • 3 illustriert den Durchlass 11.2 einer Einspritzdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Durchlass der Fluidleitung 9.2 kreisförmig ist, mit einem Radius r, und sich durch einen glatten gebogenen Übergang in den Durchlass des Austrittsöffnungsteils 8.2 mit einem rautenförmigen Querschnitt mit einer langen Diagonalen 2Rx und einer kurzen Diagonalen 2Ry erstreckt.
  • 4 illustriert den Durchlass 11.3 einer Einspritzdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Durchlass der Fluidleitung 9.3 kreisförmig ist, mit einem Radius r, und sich durch einen glatten gebogenen Übergang in den Durchlass des Austrittsöffnungsteils 8.3 mit einem rechteckigen Querschnitt mit einer Breite 2Rx und einer Länge 2Ry erstreckt.
  • 5 illustriert den Durchlass 11.4 einer Einspritzdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Durchlass der Fluidleitung 9.4 kreisförmig ist, mit einem Radius r, und sich durch einen glatten geraden Übergang in den Durchlass des Austrittsöffnungsteils 8.4 mit einem elliptischen Querschnitt mit einem langen Radius Rx und einem kurzen Radius Ry erstreckt.
  • 6 illustriert eine Querschnittsansicht einer Einspritzdüse 19 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche einen Durchlass 11.1, wie in 2 beschrieben, definiert. Besagte Einspritzdüse ist weiter mit einer Wand 12 versehen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Einspritzdüse 19 zylindrisch und hat einen Durchmesser, der wenigstens 5% länger ist als 2Rx. In einer anderen Ausführungsform als in 6 illustriert kann die Wand 12 besagter Einspritzdüse 19 mit einem Flansch 13 versehen sein.
  • Wie unter den 2 bis 6 illustriert, ist der Übergang von dem Durchlass der Fluidleitung in den Durchlass des Austrittsöffnungsteils glatt, vorzugsweise konisch oder pyramidenförmig. Wie hierin verwendet, bezieht der Begriff "glatt" sich auf eine Oberfläche mit gebogenen oder flachen Ebenen, die beim Einspritzen von Reaktanden keine spitzen Winkel in der Flussrichtung aufweist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis Rx/1 ≥ 1 sein. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis Ry/1 ≤ 1 sein. In noch einer anderen Ausführungsform ist die Abmessung Rx des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils gleich 0,8 bis 5 Mal der Radius r des Durchlasses der Fluidleitung, bevorzugt 1 bis 4 Mal und bevorzugter 1,5 bis 3,5. In einer weiteren Ausführungsform ist die Abmessung Ry des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils gleich 1,25 bis 0,25 Mal der Radius 4 des Durchlasses der Fluidleitung, bevorzugt 1 bis 0,5 Mal. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist Rx wenigstens 1,1 Mal länger als Ry und bevorzugt wenigstens 1,5 Mal. In der vorliegenden Erfindung versteht es sich, dass für alle der oben erwähnten Abmessungsverhältnisse der Radius r des Durchlasses der Fluidleitung als der Innenradius des zu der Düse führenden Rohrs über einen Abstand, der wenigstens gleich 5 Mal der besagte Radius beträgt, ohne Berücksichtigung irgendeines dazwischen befindlichen größeren oder kleineren Rohrabschnitts von kürzerer axialer Länge.
  • Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die geometrische Konfiguration, zusammen mit dem Verhältnis der Abmessungen Rx/r, Ry/r und Rx/Ry wichtig für die Optimierung des Einbringens, Verteilens und Mischens besagter Reaktanden in eine bzw. einer in einem Schlaufenreaktor umlaufenden Aufschlämmung war.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, obwohl dies hierin nicht abgebildet ist, besagte Einspritzdüse gemäß der vorliegenden Erfindung weiter eine Vorrichtung umfassen, die zum Dispergieren von Gas in den eingespritzten Reaktanden geeignet ist, insbesondere Bläschen, die darin vorhanden sein könnten. In einer bevorzugten Ausführung ist die Vorrichtung ein Gitter oder Sieb mit an den Fluss angepassten Öffnungen.
  • Die Einspritzdüsen können zum Einspritzen von Reaktanden in einen Reaktor verwendet werden, der für jeden Prozess, welcher einen Austrag produziert, der eine Aufschlämmung partikelförmiger Polymerfeststoffe, welche in einem flüssigen Medium suspendiert sind, das einen Verdünner und unreagiertes Monomer umfasst, geeignet ist. Solche Reaktionsprozesse umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, diejenigen, die in der Technik als Partikelformpolymerisationen bekannt geworden sind.
  • Diese Erfindung ist besonders geeignet für in einem Schlaufenreaktor stattfindende Olefinpolymerisationsprozesse zur Herstellung von Polymer, spezieller Polyethylen, wobei ein Polymerisationsaustrag gebildet wird, der eine in einem flüssigen Medium, normalerweise der Reaktionsverdünner und unreagierte Monomere, suspendierte Aufschlämmung partikelförmiger Polymerfeststoffe ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet zur Verschaffung eines Schlaufenreaktors mit einer Einspritzdüse mit einer geeigneten geometrischen Konfiguration und einer geeigneten Position an dem Reaktor zum Einspritzen von Reaktanden in besagten Reaktor und für Verfahren zum adäquaten Positionieren besagter Einspritzdüse an besagtem Reaktor.
  • Polymerisationsprozesse in solchen Reaktoren bestehen aus der katalytischen Polymerisation von Olefinen, wie etwa C2- bis C8-Olefinen in einem Verdünner, der das zu polymerisierende Monomer enthält, wobei die Polymerisationsaufschlämmung in einem Schlaufenreaktor zirkuliert wird, dem das Ausgangsmaterial zugeführt wird und woraus das gebildete Polymer entfernt wird. Beispiele von geeigneten Monomeren umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, diejenigen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen pro Molekül, wie etwa Ethylen, Propylen, Butylen, Penten, Butadien, Isopren, 1-Hexen und dergleichen.
  • Die Polymerisationsreaktion kann bei einer Temperatur von 50 bis 120°C durchgeführt werden, bevorzugt auf einer Temperatur von 70 bis 115°C, bevorzugter auf einer Temperatur von 80 bis 110°C, und auf einem Druck von 20 bis 100 bar, bevorzugt auf einem Druck von 30 bis 50 bar, bevorzugter auf einem Druck von 37 bis 45 bar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung besonders geeignet bei Ethylenpolymerisationsprozessen in Isobutanverdünner. Geeignete Ethylenpolymerisation umfasst, ist jedoch nicht beschränkt auf, Homopolymerisation von Ethylen, Copolymerisation von Ethylen und eines höheren 1-Olefin-Comonomers, wie etwa 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen oder 1-Decen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist besagtes Comonomer 1-Hexen.
  • Ethylen polymerisiert in einem flüssigen Verdünner in Gegenwart eines Katalysators, gegebenenfalls eines Cokatalysators, gegebenenfalls eines Comonomers, gegebenenfalls Wasserstoff und gegebenenfalls anderer Additive, wodurch eine Polymerisationsaufschlämmung produziert wird.
  • Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff "Polymerisationsaufschlämmung" oder "Polymeraufschlämmung" im Wesentlichen eine Mehrphasenzusammensetzung, die wenigstens Polymerfeststoffpartikel und eine Flüssigphase enthält und zulässt, dass eine dritte Phase (Gas) wenigstens örtlich in dem Prozess vorhanden ist, wobei die Flüssigphase die kontinuierliche Phase ist. Die Feststoffe umfassen Katalysator und polymerisiertes Olefin, wie etwa Polyethylen. Die Flüssigkeiten umfassen einen inerten Verdünner, wie etwa Isobutan, mit gelöstem Monomer, wie etwa Ethylen, und gegebenenfalls ein oder mehrere Comonomere, Molmassensteuerungsmittel, wie etwa Wasserstoff, Antistatikmittel, Antifoulingmittel, Scavenger und andere Verfahrensadditive.
  • Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff "Reaktanden" die Monomere, den inerten Verdünner, und kann auch die Comonomere umfassen, falls vorhanden, und die Molmassensteuerungsmittel, falls vorhanden.
  • Geeignete Verdünner (im Gegensatz zu Lösungsmitteln oder Monomeren) sind in der Technik geläufig und umfassen Kohlenwasserstoffe, die inert oder zumindest im Wesentlichen inert und unter Reaktionsbedingungen flüssig sind. Geeignete Kohlenwasserstoffe umfassen Isobutan, n-Butan, Propan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan, Isohexan und n-Hexan, wobei Isobutan bevorzugt wird.
  • Geeignete Katalysatoren sind in der Technik geläufig. Beispiele für geeignete Katalysatoren umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Chromoxid, wie etwa die auf Silika geträgerten, Organometallkatalysatoren, einschließlich der in der Technik als "Ziegler"- oder "Ziegler-Natta"-Katalysatoren bekannten, Metallocenkatalysatoren und dergleichen. Der Begriff "Cokatalysator", wie hierin verwendet, bezieht sich auf Materialien, die in Zusammenwirken mit einem Katalysator verwendet werden können, um die Aktivität des Katalysators während der Polymerisationsreaktion zu verbessern.
  • Die Polymerisation wird üblicherweise unter Aufschlämmungsbedingungen durchgeführt, wobei das Polymerprodukt üblicherweise aus Feststoffpartikeln besteht und in einem Verdünner in Suspension ist. Die Aufschlämmung wird in einem Schlaufenreaktor, der durch Kniestücke verbundene ummantelte Rohrabschnitte umfasst, in Umlauf gehalten. Die Polymerisationswärme kann mittels Kühlwasser, das im Mantel des Reaktors zirkuliert, abgezogen werden. Besagte Polymerisation kann in einem einzigen oder in zwei oder mehr Schlaufenreaktoren, die in Parallel- oder Reihenaufstellung verwendet werden können, durchgeführt werden. Besagte Reaktoren arbeiten in einer Flüssigkeitsvollbetriebsart. Wenn sie in Reihenschaltung verwendet werden, können sie durch Mittel, wie beispielsweise durch einen oder mehrere Absetzständer des ersten Reaktors, verbunden sein.
  • Das produzierte Polymer kann zusammen mit etwas Verdünner durch wenigstens einen Absetzständer, worin der Feststoffgehalt in Bezug auf seine Konzentration im Körper des Reaktors erhöht ist, aus dem Schlaufenreaktor abzogen werden.
  • Absetzständer können in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der "Produktrückgewinnungszone" stehen oder können von solcher Produktrückgewinnungszone durch jedwede Vorrichtung wie etwa ein Ventil, das intermittierende Fluidkommunikation gestattet, getrennt sein. Wie hierin verwendet, umfasst "Produktrückgewinnungszone", ist jedoch nicht beschränkt auf, beheizte oder nicht beheizte Abflussleitungen, Abflussbehälter, Zyklone, Filter und die zugehörigen Dampfrückgewinnungs- und Feststoffrückgewinnungssysteme oder Förderleitungen zu einem anderen Reaktor oder besagtem anderen Reaktor, wenn mehrere Reaktoren in Serie angeschlossen sind.
  • Wenn stromabwärts von den Absetzständern kein Reaktor vorhanden ist, kann die extrahierte Aufschlämmung drucklos gemacht und durch beispielsweise beheizte oder nicht beheizte Abflussleitungen zu einem Abflusstank befördert werden, wo das Polymer und das unreagierte Monomer und/oder Comonomere und Verdünner getrennt werden. Das Entgasen des Polymers kann in einer Spülkolonne weiter vervollständigt werden.
  • Wenn wenigstens ein Reaktor stromabwärts von den Absetzständern vorhanden ist, wird die extrahierte Aufschlämmung durch Förderleitungen zu dem nächsten Reaktor befördert. Die Beförderung wird ermöglicht, indem die Aufschlämmung an einer Stelle in den stromabwärts befindlichen Reaktor eingespritzt wird, wo der Druck niedriger ist als der Druck am Auslass der Absetzständer.
  • Das Ermitteln einer geeigneten Position an dem Abschnitt des Schlaufenreaktors gestattet das korrekte Positionieren der Einspritzdüse an besagtem Reaktor. Geeignete Positionen befinden sich am Ausgang des kniestückförmigen Segments stromabwärts von der Pumpe und entlang dem vertikalen Rohrsegment, das daran befestigt ist, in dem Teil besagten Kniestücksegments und des entsprechenden Rohrs, oder innerhalb des Zentralachsenbereichs des Kniestücks und des daran angeschlossenen Rohrs. Weniger geeignete Zonen befinden sich an der Außenseite der Krümmung besagten Kniestückabschnitts und gleichermaßen an dem damit verbundenen vertikalen Rohr.
  • Die physikalischen Merkmale der eingespritzten Reaktanden umfassen die physikalischen Zustände des Reaktanden, wie etwa, ob er ein Gas oder eine Flüssigkeit oder eine Mischung von beidem ist. Andere physikalische Merkmale umfassen die Viskosität, Konzentration und den Fluss der Reaktanden. Weitere hierin beinhaltete Merkmale umfassen die Durchflussmenge, die Temperatur und den Druck, auf dem besagte Reaktanden eingespritzt werden.
  • Das Verändern der geometrischen Konfiguration der Einspritzdüse umfasst, ist jedoch nicht beschränkt auf, Verändern der Gestalt, der Abmessung und der Form und gesamten Gestaltung besagter Einspritzdüse.
  • Geeignete Teile des Reaktors, wo besagtes Einspritzen möglich ist, umfassen Teile, wo die Rohre des Reaktors nicht ummantelt sind. Ein bevorzugter Teil für die Position besagter Einspritzdüse umfasst den Abschnitt stromabwärts von der in diesem Reaktor vorgesehenen Pumpe. Der Kniestückabschnitt eines Reaktors ist generell durch Verbindungsmittel, wie etwa einen Flansch, mit dem anderen Teil besagten Reaktors verbunden. Ein geeigneter Teil des Reaktors, wo besagte Einspritzung möglich ist, ist am Ausgang des Kniestückabschnitts, insbesondere an dem Abschnitt zwischen dem Flansch und dem ummantelten Teil des Reaktors.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Einspritzdüse vorzugsweise an besagtem Schlaufenreaktor an einem Azimut in Bezug auf den Reaktor angebracht, der sich an einem Dreiviertelkreis auf oder an dem Ausgang des Kniestückabschnitts besagten Reaktors befindet, das heißt, nicht an dem 90°-Winkel, der sich beispielsweise über dem Motor der Umlaufpumpe befindet.
  • Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung einer Einspritzdüse zum Einspritzen von Reaktanden in einen Schlaufenreaktor, wobei besagte Einspritzdüse an einem inneren Dreiviertelkreis an oder über einem Kniestückabschnitt des Reaktors angeschlossen ist. Die Einspritzdüse ist insbesondere an einem inneren Dreiviertelkreis an einem Kniestückabschnitt des Reaktors oder an dessen Ausgang entlang dem mit besagtem Kniestückabschnitt verbundenen Rohrsegment angeschlossen.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Einspritzdüse vorzugsweise am Ausgang eines Kniestückabschnitts in einem Abstand gleich maximal zwei Mal der Radius der Kniestückkrümmung, bevorzugt in einem Abstand gleich ein Mal der Radius der Kniestückkrümmung und bevorzugter am Ausgang der Radiuskrümmung des Kniestücks angeschlossen.
  • Nicht nur ist die geometrische Konfiguration besagter Einspritzdüse von Bedeutung, sondern ist auch die Positionierung einer Einspritzdüse an dem Reaktor von Bedeutung in Bezug darauf, wo und wie besagte Reaktanden in die umlaufende Aufschlämmung eingebracht werden. Eine seitliche Positionierung des Austrittsöffnungsteils besagter Einspritzöffnung an einem vertikalen Rohr besagten Reaktors gestattet beispielsweise die Verbesserung der Verteilung und des Mischmusters besagter Recktanten und erhöht dadurch die Produktion des Polymerprodukts.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst auch einen für Olefinpolymerisationsverfahren geeigneten Schlaufenreaktor, umfassend: eine Vielzahl miteinander verbundener Rohre, welche einen Strömungspfad definieren, der für eine Polymeraufschlämmung geeignet ist, die flüssigen Verdünner und feste Olefinpolymerpartikel umfasst, Mittel zum Einbringen von Polymerkatalysator und Verdünner in besagten Reaktor, wenigstens eine Pumpe, die geeignet ist, um die Polymeraufschlämmung in besagtem Reaktor in Umlauf zu halten, und ein oder mehrere Absetzständer, die mit den Rohren besagten Reaktors verbunden sind, geeignet, ein Absetzen der Polymeraufschlämmung darin zu gestatten, und eine Einspritzdüse, die an einem inneren Dreiviertelkreis an oder über einem Kniestückabschnitt des Reaktors angeschlossen ist.
  • 1 illustriert schematisch ein Beispiel eines Schlaufenreaktors 1 in der Verwendung der Erfindung, bestehend aus einer Vielzahl miteinander verbundener Rohre 7. Es versteht sich, dass, während der Schlaufenreaktor 1 mit sechs vertikalen Rohren illustriert ist, besagter Schlaufenreaktor 1 mit weniger oder mehr Rohren, wie etwa 4 oder mehr Rohren, beispielsweise zwischen 4 und 20 vertikalen Rohren, ausgestattet sein kann.
  • Die vertikalen Abschnitte der Rohrsegmente 7 sind vorzugsweise mit Heizmänteln 17 versehen. Polymerisationswärme kann mittels in diesen Mänteln des Reaktors umlaufenden Kühlwassers abgezogen werden. Recktanten werden durch Leitung 3, welche eine hierin nicht gezeigte Einspritzdüse umfasst, in den Reaktor 1 eingebracht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Einspritzdüse der Leitung 3 an einem inneren Dreiviertelkreis an oder über einem Kniestückabschnitt des Reaktors angeschlossen, wie durch Position A illustriert. Herkömmlich wurden die Recktanten an der Außenseite des Rohrs 7 eingespritzt, wie durch Punkt B illustriert.
  • Katalysator, gegebenenfalls in Zusammenwirken mit einem Cokatalysator oder Aktivator, wird mittels der Leitung 25 in den Reaktor 1 eingespritzt. In einer Ausführungsform können besagte Katalysatoren gerade stromaufwärts von der Umlaufpumpe eingebracht werden.
  • Die Polymerisationsaufschlämmung wird durch eine oder mehrere Pumpen, wie etwa die axiale Kreiselpumpe 2, richtungsgebunden durch den Schlaufenreaktor 1 zirkuliert, wie durch die Pfeile 6 illustriert. Die Pumpe kann von einem Elektromotor 5 mit Energie versorgt werden. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff "Pumpe" jede Vorrichtung von verdichtendem Antrieb, Erhöhen des Drucks eines Fluids, mittels beispielsweise eines Kolbens oder eines Satzes rotierender Kreiselräder 4.
  • Der Reaktor 1 ist weiter mit einem oder mehreren Absetzständern 10 versehen, die mit den Rohren 7 des Reaktors 1 verbunden sind. Obwohl 4 Absetzständer in 1 illustriert sind, umfasst die vorliegende Erfindung auch Schlaufenreaktoren mit einem oder mehr Absetzständern. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst besagter Schlaufenreaktor 1 bis 20 Absetzständer, bevorzugt 4 bis 12 Absetzständer, bevorzugter 6 bis 10 Absetzständer.
  • Die Absetzständer 10 sind bevorzugt mit einem Absperrventil 26 versehen. Diese Ventile 26 sind unter normalen Bedingungen offen und können geschlossen werden, um beispielsweise einen Absetzständer vom Betrieb abzuschließen. Weiter können die Absetzständer mit Produktentnahme- oder Ablassventilen 27 versehen werden. Das Ablassventil 27 kann jeder Typ von Ventil sein, das kontinuierliche oder zeitweilige Abfuhr von Polymeraufschlämmung gestatten kann, wenn es wenigstens teilweise offen ist. In den Absetzständern 10 abgesetzte Polymeraufschlämmung kann mittels einer oder mehrerer Produktrückgewinnungsleitungen 18 abgeführt werden, z.B. zu einer Produktrückgewinnungszone.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Einspritzdüse, wenn sie an besagtem Schlaufenreaktor positioniert ist, vorzugsweise eine Einspritzrichtung, die einen Winkel bildet, der sich von 0° in Bezug zu einer Ebene senkrecht zur Hauptflussrichtung in dem Reaktor in Nähe der Einspritzstelle unterscheiden kann.
  • 7 illustriert schematisch einen Teil des Rohrs 7 eines Schlaufenreaktors, der ein Kniestückteil und ein gerades Teil umfasst, wobei die Einspritzdüse 23 der Zufuhrleitung 3 an einem inneren Dreiviertelkreis über besagtem Kniestückteil angeschlossen ist.
  • 8 stellt eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X'' des Teils des Schlaufenreaktors von 7 dar, wobei eine geeignete Anschlussposition für besagte Einspritzdüse 23 durch die Kurve 25 illustriert wird. Wie hierin verwendet, beinhaltet "innerer Dreiviertelkreis" zwischen 45° und 315° in Bezug zur Achse X-X'' betragende Winkel, wobei 0° in der Mittelebene des am dichtesten an dem Einspritzpunkt gelegenen Kniestücks des Reaktors auswärts gerichtet ist.
  • Wie in besagter 7 illustriert, kann eine Einspritzdüse 23 über dem Kniestückabschnitt eines Schlaufenreaktors in einem zwischen 45° und 315° betragenden Winkel (8) positioniert werden. Bevorzugter kann besagte Einspritzdüse 23 in einem zwischen 90° und 270° betragenden Winkel positioniert sein. Noch bevorzugter ist besagte Einspritzdüse 23 in einem zwischen 120° und 240° betragenden Winkel positioniert, wobei 0° in der Mittelebene des am dichtesten an dem Einspritzpunkt gelegenen Kniestücks des Reaktors auswärts gerichtet ist.
  • Außerdem kann, obwohl dies hierin nicht illustriert ist, der Befestigungswinkel einer Einspritzdüse an dem Rohr des Schlaufenreaktors sich von 90° in Bezug zur Längsachse A-A'' des Rohrs unterscheiden.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst einen für Olefinpolymerisationsverfahren geeigneten Schlaufenreaktor, der eine Einspritzdüse gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Insbesondere umfasst der Schlaufenreaktor: eine Vielzahl miteinander verbundener Rohre, Mittel zum Einbringen von Polymerisationskatalysator und Verdünner in besagten Reaktor, wenigstens eine zum in Umlauf Halten der Polymeraufschlämmung in besagtem Schlaufenreaktor geeignete Pumpe und ein oder mehrere mit den Rohren besagten Reaktors verbundene Absetzständer, und eine Einspritzdüse, welche im Wesentlichen aus einer Fluidleitung besteht, die einen Durchlass mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, der sich in einen Austrittsöffnungsteil erstreckt, der einen Durchlass mit nicht kreisförmigem Querschnitt hat, wobei besagter Austrittsöffnungsteil so an besagten Reaktor angeschlossen ist, dass die kürzeste Abmessung des Durchlasses besagten Austrittsöffnungsteils parallel zur Richtung des Hauptfluidflusses in dem Reaktor in der Einspritzhöhe ist.
  • 9 stellt eine Ausführungsform besagter Erfindung dar und zeigt eine Querschnittsansicht, welche die Einspritzdüse 19 von 6 an dem Rohr 7 eines Schlaufenreaktors befestigt zeigt. Die Einspritzdüse hat eine zylindrische Wand 12, die mit einem Flansch 13 versehen ist, der auf geeignete Weise an einem sich radial von dem Rohr 7 erstreckenden Gehäuse 14 angepasst werden kann, wobei besagtes Gehäuse 14 mit der Öffnung 24 an dem Rohr 7 kommuniziert. Besagtes Gehäuse 14 kann weiter mit einem Flansch 22 versehen sein. Der Flansch 13 der Einspritzdüse kann durch die Verwendung geeigneter Befestigungsmittel nützlich für die Befestigung besagter Einspritzdüse 19 an dem Gehäuse 14 sein, so kann besagte Einspritzdüse beispielsweise durch die Verwendung einer mit Bolzen 16 und Schrauben 20 festgehaltenen zylindrischen Platte 21 an dem Rohr verriegelt werden. Geeignete Befestigungsmittel umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Bolzen, Klemmen, Einschnappklinken, Nägel, Stifte, Nieten, Schrauben und dergleichen. Die Wand der Einspritzdüse sollte vorzugsweise so gefertigt sein, dass sie nicht in den Reaktor hineinragt oder irgendeinen unbedeckten Teil des Gehäuses 14 übriglässt.
  • In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Einspritzdüse gemäß der vorliegenden Erfindung so mit besagtem Reaktor verbunden, dass die kürzeste Abmessung Ry des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils besagter Düse parallel zur Richtung des Hauptfluidflusses in dem Reaktor auf der Höhe der Einspritzung ist.
  • Besagte Ausführungsform ist schematisch in 10 illustriert, die eine Teilquerschnittsansicht eines Rohrs 7 eines Schlaufenreaktors darstellt, das eine Öffnung 24 aufweist, worin eine erfindungsgemäße Einspritzdüse angebracht ist. Die Einspritzdüse hat eine massive Außenwand 12 und umfasst einen Austrittsöffnungsteil 8.1 mit einem Durchlass mit nicht kreisförmigem Querschnitt. Der Austrittsöffnungsteil ist so an besagten Reaktor angeschlossen, dass die kürzeste Abmessung 2Ry besagten Durchlasses parallel zur Richtung des durch die Linien 6 illustrierten Hauptfluidflusses in dem Reaktor auf der Einspritzhöhe ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die Einspritzdüse in einem Mehrfachschlaufenreaktor verwendet werden.
  • Beispielsweise kann sie in einem Doppelschlaufenreaktor verwendet werden, wie in 11 abgebildet.
  • 11 stellt zwei Einzelschlaufenreaktoren 110, 116 dar, die in Reihe miteinander verbunden sind. Beide Reaktoren 100, 116 bestehen aus einer Vielzahl miteinander verbundener Rohre 104. Die vertikalen Abschnitte der Rohrsegmente 104 sind vorzugsweise mit Heizmänteln 105 versehen. Reaktanden werden durch Leitung 107 in die Reaktoren 100 eingebracht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Einspritzdüse besagter Leitung 107 an einem inneren Dreiviertelkreis an oder über einem Kniestückabschnitt besagter Reaktoren 100 und/oder 116 angeschlossen. Katalysator, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit einem Cokatalysator oder Aktivator, kann mittels einer Leitung 106 in einen der oder beide Reaktoren 100 und 116 eingespritzt werden. Die Polymerisationsaufschlämmung wird richtungsgebunden durch eine oder mehrere Pumpen, wie etwa die axiale Kreiselpumpe 101, durch die Schlaufenreaktoren 100 und 116 gepumpt, wie durch die Pfeile 108 veranschaulicht. Die Pumpen können durch einen Elektromotor 102 mit Energie versorgt werden. Die Pumpen können mit einem Satz rotierender Kreiselräder 103 versehen sein. Die Reaktoren 100, 116 sind weiter mit einem oder mehreren Absetzständern 109 versehen, die mit den Rohren 104 der Reaktoren 100, 116 verbunden sind. Die Absetzständer 109 sind bevorzugt mit einem Absperrventil 110 versehen. Weiter können die Absetzständer mit Produktentnahme- oder Ablassventilen 111 versehen werden oder können in direkter Verbindung mit dem stromabwärts befindlichen Abschnitt sein. Stromabwärts von dem Ausgang des Absetzständers 109 des Reaktors 100 ist eine Förderleitung 112 angebracht, die das Befördern von in den Absetzständern 109 abgesetzter Polymeraufschlämmung zu dem anderen Reaktor 116, bevorzugt durch ein Kolbenventil 115, gestattet. Entlang der Förderleitung 112 kann ein Dreiwegeventil 114 den Fluss zu einer Produktrückgewinnungszone umleiten, wenn der Mehrfachschlaufenreaktor in einer parallelen Konfiguration verwendet werden soll. In den Absetzständern 109 des Reaktors 116 abgesetzte Polymeraufschlämmung kann mittels einer oder mehrerer Produktrückgewinnungsleitungen 113 abgeführt werden, z.B. zu einer Produktrückgewinnungszone.
  • Die geeignete Positionierung einer Einspritzdüse erhöht überraschenderweise die Produktion an Polymerprodukt. Dieser überraschende Effekt kann durch die längere durchschnittliche Zeit zur Vollendung der Solubilisation und Dispersion der Reaktanden in dem Reaktor, bevor eine extensive Reaktion stattfindet, erklärt werden. Ohne sich durch eine Theorie festzulegen, könnte herkömmliche Positionierung der Einspritzdüse, wie in Punkt B von 1, für die frühere Auslösung der Instabilitäten verantwortlich sein und dadurch eine Beschränkung in der Produktion des Polymerprodukts veranlassen.
  • Das vorliegende Verfahren gestattet die Verbesserung des Produktionsdurchsatzes durch die korrekte Positionierung einer Einspritzdüse an einem Schlaufenreaktor. Das vorliegende Verfahren gestattet weiterhin das Verbessern der Einbringung und des Mischens der Recktanten in besagten Reaktor und weitere Ermitteln einer geeigneten geometrischen Konfiguration einer Einspritzdüse, die das Verbessern der Verteilung der Recktanten auf homogene Weise gestattet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet das für eine Einspritzdüse Kombinieren einer geeigneten geometrischen Konfiguration mit einer geeigneten Positionierung an dem Reaktorrohr. Dies gestattet die Optimierung der Einbringung und homogenen Verteilung der Recktanten in der umlaufenden Aufschlämmung, wodurch die Steigerung der Polymerisationsreaktionsproduktion gestattet wird.
  • Die vorliegende Verbesserung in Bezug auf die Schlaufenreaktoren mit Einspritzpumpen gemäß der Erfindung und die Verwendung einer Einspritzdüse in einem Schlaufenreaktor zur Olefinpolymerisation, wie vorangehend beschrieben, gestattete die Steigerung der maximal aufrechterhaltbaren Feststoffkonzentration ohne Auftreten von Pumpenkraftinstabilität. Weiterhin erhöht ein erhöhter Feststoff-Gewichtsprozentsatz in dem Schlaufenreaktor die Katalysatorverweildauer und erhöht die Katalysatorproduktivität. Diese verbesserte Katalysatorverweildauer verbessert auch das spezifische Volumen der Partikel, wodurch der Gewichtsprozentsatz aus dem Reaktor entfernter Feststoffe erhöht wurde, was die Verdünnerverarbeitungskosten der Recyclingausrüstung senkt.

Claims (27)

  1. Schlaufenreaktor, der zur Olefinaufschlämmungspolymerisation geeignet ist, umfassend eine Einspritzdüse, die einen Durchgang für einen Fluss von in besagten Reaktor einzuspritzenden Reaktanden definiert, wobei besagte Einspritzdüse im Wesentlichen aus einer Fluidleitung besteht, die sich in einen Austrittsöffnungsteil erstreckt, um an eine Öffnung in dem Reaktor angeschlossen zu werden, wobei der Durchlass des Austrittsöffnungsteils einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat und der Durchlass der Fluidleitung einen kreisförmigen Querschnitt hat.
  2. Schlaufenreaktor gemäß Anspruch 1, wobei der Querschnitt des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils oval, bevorzugt elliptisch, ist, mit einem kurzen Radius Ry und einem langen Radius Rx.
  3. Schlaufenreaktor gemäß Anspruch 1, wobei der Querschnitt des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils rechteckig ist, mit einer Breite 2Ry und einer Länge 2Rx.
  4. Schlaufenreaktor gemäß Anspruch 1, wobei der Querschnitt des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils rautenförmig ist, mit einer langen Diagonalen 2Rx und einer kurzen Diagonalen 2Ry.
  5. Schlaufenreaktor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Rx des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils gleich 0,8 bis 5 Mal der Radius r des Durchlasses der Fluidleitung ist, bevorzugt 1 bis 4 Mal und bevorzugter 1,5 bis 3,5.
  6. Schlaufenreaktor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Ry des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils gleich 1,25 bis 0,25 Mal der Radius r des Durchlasses der Fluidleitung ist, bevorzugt 1 bis 0,5 Mal.
  7. Schlaufenreaktor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Rx wenigstens 1,1 Mal länger als Ry ist und bevorzugt wenigstens 1,5 Mal.
  8. Schlaufenreaktor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Übergang von dem Durchlass der Fluidleitung in den Durchlass des Austrittsöffnungsteils glatt ist, bevorzugt konisch oder pyramidenförmig.
  9. Schlaufenreaktor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter eine zum Dispergieren von Gas in den eingespritzten Reaktanten geeignete Vorrichtung enthaltend.
  10. Schlaufenreaktor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei besagte Einspritzdüse zylindrisch ist, mit einem Durchmesser, der wenigstens 5% länger ist als 2Rx.
  11. Schlaufenreaktor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Austrittsöffnungsteil der Einspritzdüse so an besagten Reaktor angeschlossen ist, dass die kürzeste Abmessung des Durchlasses besagten Austrittsöffnungsteils parallel zur Richtung des Hauptfluidflusses in dem Reaktor auf dem Einspritzniveau ist.
  12. Verwendung einer Einspritzdüse, welche im Wesentlichen aus einer Fluidleitung besteht, die sich in einen Austrittsöffnungsteil erstreckt, um an eine Öffnung in einem Reaktor angeschlossen zu werden, wobei der Durchlass des Austrittsöffnungsteils einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat und der Durchlass der Fluidleitung einen kreisförmigen Querschnitt hat, zum Einspritzen von Recktanten in einen zur Olefinpolymerisationsreaktion geeigneten Schlaufenreaktor.
  13. Verwendung gemäß Anspruch 12, wobei der Querschnitt des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils oval, bevorzugt elliptisch ist, mit einem kurzen Radius Ry und einem langen Radius Rx.
  14. Verwendung gemäß Anspruch 12, wobei der Querschnitt des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils rechteckig ist, mit einer Breite 2Ry und einer Länge 2Rx.
  15. Verwendung gemäß Anspruch 12, wobei der Querschnitt des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils rautenförmig ist, mit einer langen Diagonalen 2Rx und einer kurzen Diagonalen 2Ry.
  16. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei Rx des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils gleich 0,8 bis 5 Mal der Radius r des Durchlasses der Fluidleitung ist, bevorzugt 1 bis 4 Mal und bevorzugter 1,5 bis 3,5.
  17. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei Ry des Durchlasses des Austrittsöffnungsteils gleich 1,25 bis 0,25 Mal der Radius r des Durchlasses der Fluidleitung ist, bevorzugt 1 bis 0,5 Mal.
  18. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei Rx wenigstens 1,1 Mal länger als Ry ist und bevorzugt wenigstens 1,5 Mal.
  19. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei der Übergang von dem Durchlass der Fluidleitung in den Durchlass des Austrittsöffnungsteils glatt ist, bevorzugt konisch oder pyramidenförmig.
  20. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 19, weiter eine zum Dispergieren von Gas in den eingespritzten Recktanten geeignete Vorrichtung enthaltend.
  21. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei besagte Einspritzdüse zylindrisch ist, mit einem Durchmesser, der wenigstens 5% länger ist als 2Rx.
  22. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 21, wobei besagte Einspritzdüse an einem inneren Dreiviertelkreis an einem Kniestückabschnitt des Reaktors oder an dessen Auslass entlang dem mit besagtem Kniestückabschnitt verbundenen Rohrsegment angeschlossen ist.
  23. Verwendung gemäß Anspruch 22, wobei besagtes Rohrsegment vertikal ist.
  24. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 23, wobei besagte Einspritzdüse eine Einspritzrichtung hat, die einen Winkel bildet, der sich von 0° in Bezug auf eine Ebene senkrecht zur Hauptfließrichtung in dem Reaktor nahe der Einspritzstelle unterscheidet.
  25. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 24, wobei besagte Einspritzdüse auf oder an dem Auslass eines Kniestückabschnitts eines Schlaufenreaktors in einem zwischen 45° und 315°, bevorzugt zwischen 90° bis 270°, bevorzugter zwischen 120° bis 240°, liegenden Winkel angeschlossen ist, wobei 0° in der Mittelebene des Kniestücks des Reaktors, das am dichtesten bei der Einspritzstelle gelegen ist, nach außen gerichtet ist.
  26. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 25, wobei besagte Einspritzdüse am Ausgang eines Kniestückabschnitts in einem Abstand gleich maximal zweimal der Radius der Kniestückkrümmung angeschlossen ist, bevorzugt in einem Abstand gleich einmal der Radius der Kniestückkrümmung und bevorzugter an dem Ausgang der Radiuskrümmung des Kniestücks.
  27. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 26, wobei der Austrittsöffnungsteil der Einspritzdüse so an besagten Reaktor angeschlossen ist, dass die kürzeste Abmessung des Durchlasses besagten Austrittsöffnungsteils parallel zur Richtung des Hauptfluidflusses in dem Reaktor auf dem Einspritzniveau ist
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1825909A1 (de) * 2006-02-23 2007-08-29 Total Petrochemicals Research Feluy Verbindungsrohr zwischen zwei Schleifenreaktoren
EP1825911A1 (de) * 2006-02-27 2007-08-29 Total Petrochemicals Research Feluy Verbindungsrohr zwischen zwei Schleifenreaktoren
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SG10201801623QA (en) * 2014-09-02 2018-04-27 Univation Tech Llc Polyolefin production with chromium-based catalysts

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3738976A (en) * 1971-01-18 1973-06-12 Gulf Research Development Co Olefin catalyst slurry feeding process and apparatus
US3694423A (en) * 1971-01-18 1972-09-26 Gulf Research Development Co Olefin catalyst slurry feeding process and apparatus
JPS56100632A (en) * 1980-01-14 1981-08-12 Showa Denko Kk Multistage reaction apparatus using annular tube
US6239235B1 (en) * 1997-07-15 2001-05-29 Phillips Petroleum Company High solids slurry polymerization
EP1083183A1 (de) * 1999-09-10 2001-03-14 Fina Research S.A. Verfahren zur Herstellung von Polyolefinen
US6357511B1 (en) * 2000-10-26 2002-03-19 Husky Injection Molding Systems, Ltd. Injection nozzle for a metallic material injection-molding machine
US6641673B2 (en) * 2000-12-20 2003-11-04 General Electric Company Fluid injector for and method of prolonged delivery and distribution of reagents into plasma
WO2003070365A1 (en) * 2002-02-19 2003-08-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Continuous slurry polymerization process using a loop reactor

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Publication number Publication date
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DK1660224T3 (da) 2007-05-21
JP5032132B2 (ja) 2012-09-26

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