EP0782587B1

Process and apparatus for the gas-phase polymerization of alpha-olefins

Abstract

Process for gas-phase polymerization carried out in two interconnected polymerization zones, to which one or more alpha-olefins CH2=CHR are fed in the presence of catalyst under reaction conditions and from which the polymer product is discharged. The process is characterized in that the growing polymer flows through a first polymerization zone under fast fluidization conditions, leaves said first zone and enters a second polymerization zone through which it flows in a densified form under the action of gravity, leaves said second zone and is reintroduced into the first polymerization zone, thus establishing a circulation of polymer around the two polymerization zones. The novel process allows olefins to be polymerized in the gas phase with high productivity per unit volume of the reactor without incurring the problems of the fluidized-bed technologies of the known state of the art.

EP0782587B1, drawing sheet 1
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Expired 17 July 2016, 10.2 years ago.

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34 claims: 34 independent, 0 dependent

  1. 1
    Process for the gas-phase polymerization of α-olefins CH2=CHR, where R is hydrogen or a hydrocarbon radical having 1-12 carbon atoms, carried out in a first and in a second interconnected polymerization zones, to which one or more of said α-olefins are fed in the presence of a catalyst under reaction conditions and from which the polymer product is discharged, wherein the growing polymer particles flow through the first of said polymerization zones under fast fluidization conditions, leave said first polymerization zone and enter the second of said polymerization zones through which they flow in a densified form under the action of gravity, leave said second polymerization zone and are reintroduced into said first polymerization zone, thus establishing a circulation of polymer between the two polymerization zones. Procédé de polymérisation en phase gazeuse d'α-oléfines CH2 = CHR, où R est un hydrogène ou un radical hydrocarboné comportant 1 à 12 atomes de carbone, effectué dans une première et dans une seconde zones de polymérisation communicantes, dans lesquelles on introduit une ou plusieurs desdites α-oléfines en présence d'un catalyseur dans des conditions de réaction et à partir desquelles on décharge le polymère produit, dans lequel les particules de polymères en cours de croissance circulent dans la première desdites zones de polymérisation dans des conditions de fluidisation rapide, quittent la première zone de polymérisation et pénètrent dans la seconde desdites zones de polymérisation dans laquelle elles circulent sous forme densifiée, sous l'action de la gravité, quittent ladite seconde zone de polymérisation et sont réintroduites dans ladite première zone de polymérisation, en établissant ainsi une circulation de polymère entre les deux zones de polymérisation. Verfahren für die Gasphasenpolymerisation von α-Olefinen CH2=CHR, worin R Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest mit 1-12 Kohlenstoffatomen darstellt, ausgeführt in einer ersten und in einer zweiten miteinander verbundenen Polymerisationszone, zu denen ein oder mehrere der α-Olefine in Anwesenheit eines Katalysators unter Reaktionsbedingungen gespeist werden und von denen das Polymerprodukt abgezogen wird, wobei die wachsenden Polymerteilchen durch die erste der Polymerisationszonen unter schnellen Fluidisierungsbedingungen strömen, die erste Polymerisationszone verlassen und in die zweite der Polymerisationszonen eintreten, durch die sie in verdichteter Form unter Schwerkraftwirkung strömen, die zweite Polymerisationszone verlassen und in die erste Polymerisationszone wieder eingeführt werden, unter Herstellen einer Zirkulation von Polymer zwischen den zwei Polymerisationszonen.
  2. 2
    Process according to Claim 1, wherein said fast fluidization conditions are established by feeding a gaseous mixture comprising one or more of said α-olefins CH2=CHR to said first polymerization zone. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdites conditions de fluidisation rapide sont établies par l'introduction d'un mélange gazeux comprenant une ou plusieurs desdites α-oléfines CH2 = CHR dans ladite première zone de polymérisation. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die schnellen Fluidisierungsbedingungen durch Einspeisen eines gasförmigen Gemisches, umfassend eines oder mehrere der α-Olefine CH2=CHR, zu der ersten Polymerisationszone hergestellt werden.
  3. 3
    Process according to Claim 2, wherein said gaseous mixture is fed to said first polymerization zone in a region below the point of reintroduction of the polymer into said first polymerization zone. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit mélange gazeux est introduit dans ladite première zone de polymérisation dans une région inférieure au point de réintroduction du polymère dans ladite première zone de polymérisation. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das gasförmige Gemisch in die erste Polymerisationszone in einem Bereich unterhalb des Punktes der Wiedereinführung des Polymers in die erste Polymerisationszone eingespeist wird.
  4. 4
    Process according to Claim 3, wherein the feeding of said gaseous mixture is carried out by means of gas distributor means. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'introduction dudit mélange gazeux est effectuée par des moyens de distribution de gaz. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Einspeisung des gasförmigen Gemisches mit Hilfe einer Gasverteilungsvorrichtung ausgeführt wird.
  5. 5
    Process according to any of the preceding claims, wherein the polymer and the gaseous mixture leaving said first polymerization zone are conveyed to a solid/gas separation zone and the polymer leaving said solid/gas separation zone enters said second polymerization zone. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le polymère et le mélange gazeux quittant ladite première zone de polymérisation sont envoyés dans une zone de séparation solide/gaz et le polymère quittant ladite zone de séparation solide/gaz pénètre dans ladite seconde zone de polymérisation. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Polymer und das gasförmige Gemisch, die die erste Polymerisationszone verlassen, zu einer Feststoff/Gastrennzone überführt werden und das Polymer, das die Feststoff/ Gastrennzone verläßt, in die zweite Polymerisationszone eintritt.
  6. 6
    Process according to any of the preceding claims, wherein the control of the polymer circulating between the said two polymerization zones is effected by metering the quantity of polymer leaving said second polymerization zone. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la régulation de la circulation du polymère entre lesdites deux zones de polymérisation est obtenue par réglage de la quantité de polymère quittant ladite seconde zone de polymérisation. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerung der Polymerzirkulation zwischen den zwei Polymerisationszonen durch Messen der Menge des die zweite Polymerisationszone verlassenden Polymers bewirkt wird.
  7. 7
    Process according to any of the preceding claims, wherein the polymer produced is withdrawn continuously from said second polymerization zone. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le polymère obtenu est soutiré en continu de ladite seconde zone de polymérisation. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erzeugte Polymer kontinuierlich aus der zweiten Polymerisationszone abgezogen wird.
  8. 8
    Process according to any of the preceding claims, wherein the catalyst components are fed to said first polymerization zone. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les constituants du catalyseur sont introduits dans ladite première zone de polymérisation. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Katalysatorkomponenten in die erste Polymerisationszone eingespeist werden.
  9. 9
    Process according to any of the preceding claims, wherein any of the reaction zones is fed with a catalyst in a prepolymerized form. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel n'importe laquelle des zones réactionnelles est alimentée d'un catalyseur sous forme prépolymérisée. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine der Reaktionszonen mit einem Katalysator in einer vorpolymerisierten Form versorgt wird.
  10. 10
    Process according to any of the preceding claims, wherein any of the reaction zones is fed with a catalyst dispersed in a polymer slurry. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel n'importe laquelle des zones réactionnelles est alimentée d'un catalyseur dispersé dans une suspension de polymère. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine der Reaktionszonen mit einem in einer Polymeraufschlämmung dispergierten Katalysator versorgt wird.
  11. 11
    Process according to any of the preceding claims, wherein any of the reaction zones is fed with a catalyst dispersed in a dry polymer. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel n'importe laquelle des zones réactionnelles est alimentée d'un catalyseur dispersé dans un polymère sec. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine der Reaktionszonen mit einem in einem trockenen Polymer dispergierten Katalysator versorgt wird.
  12. 12
    Process according to Claim 5, wherein the gaseous mixture leaving said solid/gas separation is compressed, cooled and transferred, if appropriate with addition of make-up monomers, to said first polymerization zone. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le mélange gazeux quittant ladite séparation solide/gaz est comprimé, refroidi et transféré, le cas échéant avec addition de monomères de complément, dans ladite première zone de polymérisation. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das gasförmige Gemisch, das die Feststoff/Gastrennung verläßt, verdichtet, gekühlt und falls geeignet unter Zugabe von Auffüllmonomeren, in die erste Polymerisationszone überführt wird.
  13. 13
    Process according to Claim 5, wherein part of the gaseous mixture leaving the solid/gas separation zone is used for transferring the polymer from said second zone to said first polymerization zone. Procédé selon la revendication 5, dans lequel une partie du mélange gazeux quittant la zone de séparation solide/gaz est utilisée pour le transfert du polymère de ladite seconde zone à ladite première zone de polymérisation. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Teil des gasförmigen Gemisches, der die Feststoff/Gastrennzone verläßt, zum Überführen des Polymers aus der zweiten Zone zu der ersten Polymerisationszone verwendet wird.
  14. 14
    Process according to Claim 5, wherein part of the gaseous mixture leaving said solid/gas separation zone is compressed and transferred to said second polymerization zone in the vicinity of the region where the polymer leaves said second zone. Procédé selon la revendication 5, dans lequel une partie du mélange gazeux quittant ladite zone de séparation solide/gaz est comprimée et transférée dans ladite seconde zone de polymérisation, au voisinage de la région où le polymère quitte ladite seconde zone de polymérisation. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Teil des gasförmigen Gemisches, das die Feststoff/Gastrennzone verläßt, verdichtet und in die zweite Polymerisationszone in der Nähe des Bereichs, an dem das Polymer die zweite Zone verläßt, überführt wird.
  15. 15
    Process according to Claim 12, wherein the gaseous mixture leaving said solid/gas separation zone is cooled to temperatures below the dew point. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le mélange gazeux quittant ladite zone de séparation solide/gaz est refroidi à des températures inférieures au point de rosée. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das gasförmige Gemisch, das die Feststoff/Gastrennzone verläßt, auf die Temperatur unterhalb des Taupunktes gekühlt wird.
  16. 16
    Process according to any of the preceding claims, wherein said first polymerization zone is cooled by external cooling means. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite première zone de polymérisation est refroidie par des moyens de refroidissement externes. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Polymerisationszone durch äußere Kühlhilfen gekühlt wird.
  17. 17
    Process according to any of the preceding claims, wherein the make-up monomer or monomers are fed in an at least partially condensed form to said first polymerization zone. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les monomère(s) de complément sont introduits sous forme au moins partiellement condensée dans la première zone de polymérisation. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Auffüllmonomer oder die -monomere in mindestens teilweise kondensierter Form in die erste Polymerisationszone gespeist werden.
  18. 18
    Process according to Claim 2, wherein the velocity of the fluidizing gas into said first polymerization zone is between 2 and 15 m/s, preferably between 3 and 8 m/s. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la vitesse du gaz fluidisant dans ladite première zone de polymérisation est comprise entre 2 et 15 m/s, de préférence entre 3 et 8 m/s. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Geschwindigkeit des fluidisierenden Gases in der ersten Polymerisationszone zwischen 2 und 15 m/s, vorzugsweise zwischen 3 und 8 m/s, liegt.
  19. 19
    Process according to Claim 1, wherein the polymer is in the form of spheroidal particles having mean dimensions of between 0.2 and 5 mm, preferably between 0.5 and 3 mm. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le polymère est sous la forme de particules sphéroïdales, présentant des dimensions moyennes comprises entre 0,2 et 5 mm, de préférence entre 0,5 et 3 mm. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polymer in Form von kugelförmigen Teilchen mit mittleren Abmessungen zwischen 0,2 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 3 mm, vorliegt.
  20. 20
    Process according to Claim 1, wherein the working pressure is between 0.5 and 10 MPa, preferably between 1.5 and 6 MPa. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la pression opératoire est comprise entre 0,5 et 10 MPa, de préférence entre 1,5 et 6 MPa. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Arbeitsdruck zwischen 0,5 und 10 MPa, vorzugsweise zwischen 1,5 und 6 MPa, liegt.
  21. 21
    Process according to Claim 1, wherein one or more inert gases are present in said polymerization zones at partial pressures of between 5 and 80% of the total pressure of the gases. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un ou plusieurs gaz inertes sont présents dans lesdites zones de polymérisation, à des pressions partielles comprises entre 5 et 80 % de la pression totale des gaz. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eines oder mehrere Inertgase in den Polymerisationszonen bei Partialdrücken zwischen 5 und 80% des Gesamtdrucks der Gase vorliegen.
  22. 22
    Process according to Claim 21, wherein the inert gas is nitrogen or an aliphatic hydrocarbon having 2-6 carbon atoms, preferably propane. Procédé selon la revendication 21, dans lequel le gaz inerte est l'azote ou un hydrocarbure aliphatique comportant 2-6 atomes de carbone, de préférence le proprane. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Inertgas Stickstoff oder ein aliphatischer Kohlenwasserstoff mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Propan, ist.
  23. 23
    Process according to Claim 1, wherein an intermediate polymerization zone, operating with a fluid bed, is interposed between said first and said second polymerization zones. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on intercale une zone de polymérisation intermédiaire, opérant en lit fluidisé, entre lesdites première et seconde zones de polymérisation. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine zwischengelagerte Polymerisationszone, die mit einer Wirbelschicht arbeitet, zwischen der ersten und zweiten Polymerisationszone angeordnet wird.
  24. 24
    Apparatus for the gas-phase polymerization of α-olefins, comprising:a first vertical cylindrical reactor (20) equipped with a catalyst feedline (34);and a second vertical cylindrical reactor (30) equipped with a polymer discharge system (23);the upper region of said first reactor (20) being connected by a first line (21) to a solid/gas separator (22) which is in turn connected to the upper region of said second reactor (30);the lower region of said second reactor (30) being connected by a second line (31) to the lower region of said first reactor (20);and said solid/gas separator (22) being connected by means of a recirculation line for the gaseous mixture (36) to said first reactor (20) in a region (37) at the bottom of said first reactor (20) below the point of entry of said second line (31). Dispositif de polymérisation en phase gazeuse d'α-oléfines, comprenant : un premier réacteur cylindrique vertical (20) équipé d'une conduite d'alimentation de catalyseur (34);et un second réacteur cylindrique vertical (30) équipé d'un système de décharge du polymère (23) ;la région supérieure dudit premier réacteur (20) étant raccordée par une première conduite (21) à un séparateur solide/gaz (22) qui à son tour est raccordé à la région supérieure dudit second réacteur (30) ;la région inférieure dudit second réacteur (30) étant raccordée par une seconde conduite (31) à la région inférieure dudit premier réacteur (20) ;et ledit séparateur solide/gaz (22) étant raccordé à l'aide d'une conduite de recirculation destinée au mélange gazeux (36) vers ledit premier réactcur (20) dans une région (37) située dans le bas dudit premier réacteur (20) en dessous du point d'entrée de ladite seconde conduite (31). Vorrichtung für die Gasphasenpolymerisation von α-Olefinen, umfassend: einen ersten vertikalen, zylindrischen Reaktor (20), ausgestattet mit einer Katalysatorbeschickungsleitung (34) und einen zweiten vertikalen, zylindrischen Reaktor (30), ausgestattet mit einem Polymerentnahmesystem (23), wobei der obere Bereich des ersten Reaktors (20) durch eine erste Leitung (21) mit einem Feststoff/Gasscheider (22) verbunden ist, der seinerseits mit dem oberen Bereich des zweiten Reaktors (30) verbunden ist, wobei der untere Bereich des zweiten Reaktors (30) durch eine zweite Leitung (31) mit dem unteren Bereich des ersten Reaktors (20) verbunden ist und der Feststoff/Gasscheider (22) durch eine Rezirkulationsleitung (36) für das gasförmige Gemisch mit dem ersten Reaktor (20) in einem Bereich (37) am Boden des ersten Reaktors (20) unterhalb des Punkts des Eintritts der zweiten Leitung (31) verbunden ist.
  25. 25
    Apparatus according to Claim 24, wherein said first reactor (20) is equipped with gas distributor means (33) located between the point of entry of said second line (31) and said region (37) at the bottom of said first reactor (20). Dispositif selon la revendication 24, dans lequel ledit premier réacteur (20) est équipé de moyens de distribution de gaz (33) disposés entre le point d'entrée de ladite seconde conduite (31) et ladite région (37) dans le bas du premier réacteur (20). Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der erste Reaktor (20) mit einer Gasverteilungsvorrichtung (33) ausgestattet ist, die zwischen dem Punkt des Eintritts der zweiten Leitung (31) und dem Bereich (37) am Boden des ersten Reaktors (20) angeordnet ist.
  26. 26
    Apparatus according to Claim 24, wherein a first control valve (24) for controlling the polymer flow rate is interposed between said second reactor (30) and said second line (31). Dispositif selon la revendication 24, dans lequel une première valve de régulation (24) pour régler le débit de polymère est intercalée entre ledit second réacteur (30) et ladite seconde conduite (31). Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei ein erstes Steuerungsventil (24) zum Steuern der Polymerfließgeschwindigkeit zwischen dem zweiten Reaktor (30) und der zweiten Leitung (31) angeordnet ist.
  27. 27
    Apparatus according to Claim 26, wherein said first valve (24) is a mechanical valve. Dispositif selon la revendication 26, dans lequel ladite première valve (24) est une valve mécanique. Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei das erste Ventil (24) ein mechanisches Ventil darstellt.
  28. 28
    Apparatus according to Claim 26, wherein said first valve (24) is a non-mechanical valve. Dispositif selon la revendication 26, dans lequel ladite première valve (24) est une valve non mécanique. Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei das erste Ventil (24) ein nichtmechanisches Ventil darstellt.
  29. 29
    Apparatus according to Claim 25, wherein said catalyst feedline (34) is connected via a third line (32) to said first reactor (20) at a point above said gas distributor means (33). Dispositif selon la revendication 25, dans lequel ladite conduite d'alimentation en catalyseur (34) est raccordée par l'intermédiaire d'une troisième conduite (32) audit premier réacteur (20) en un point au-dessus desdits moyens de distribution de gaz (33). Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Katalysatorbeschickungsleitung (34) über eine dritte Leitung (32) mit dem ersten Reaktor (20) an einem Punkt oberhalb der Gasverteilungsvorrichtung (33) verbunden ist.
  30. 30
    Apparatus according to Claim 24, wherein said recirculation line for the gaseous mixture (36) is equipped with a compressor (26), a cooling system (27) and systems for introducing monomers (28) and molecular weight regulator (29). Dispositif selon la revendication 24, dans lequel ladite conduite de recirculation destinée au mélange gazeux (36) est équipée d'un compresseur (26), d'un système de refroidissement (27) et de systèmes d'introduction de monomères (28) et d'un régulateur de poids moléculaire (29). Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Rezirkulationsleitung (36) für das gasförmige Gemisch mit einem Verdichter (26), einem Kühlsystem (27) und Systemen für die Einführung von Monomeren (28) und Molekulargewichtssteuerungsmittel (29) ausgestattet ist.
  31. 31
    Apparatus according to Claim 24, wherein said first line (21) leaves the upper region of said first reactor (20) laterally. Dispositif selon la revendication 24, dans lequel ladite première conduite (21) quitte la région supérieure dudit premier réacteur (20) latéralement. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die erste Leitung (21) den oberen Bereich des ersten Reaktors (20) seitwärts verläßt.
  32. 32
    Apparatus according to Claim 24, wherein the upper region of said first reactor is of frustoconical geometry with the broad end uppermost. Dispositif selon la revendication 24, dans lequel la région supérieure dudit premier réacteur est de géométrie tronconique, la base large étant en haut. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der obere Bereich des ersten Reaktors eine kegelstumpfförmige Geometrie aufweist, wobei das breite Ende zuoberst ist.
  33. 33
    Apparatus according to Claim 30, wherein said recirculation line for the gaseous mixture (36) is connected, at a point downstream of said compressor (26), via a line (25) to said second line (31). Dispositif selon la revendication 30, dans lequel ladite conduite de recirculation destinée au mélange gazeux (36) est raccordée, en un point en aval dudit compresseur (26), par une conduite (25) à ladite seconde conduite (31). Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Rezirkulationsleitung (36) für das gasförmige Gemisch an einem Punkt stromabwärts des Verdichters (26) über eine Leitung (25) mit der zweiten Leitung (31) verbunden ist.
  34. 34
    Apparatus according to Claim 24, wherein said first reactor (20) is equipped with external cooling means (35). Dispositif selon la revendication 24, dans lequel ledit premier réacteur (20) est équipé de moyens de refroidissement externes (35). Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der erste Reaktor (20) mit einer äußeren Kühlvorrichtung (35) ausgestattet ist.
Independent claims34