DE69006319T2 - Apparat zum Beschicken eines Polymerisationsreaktors mit einem schlammartigen Katalysatorgemisch. - Google Patents
Apparat zum Beschicken eines Polymerisationsreaktors mit einem schlammartigen Katalysatorgemisch.Info
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschicken eines Polymerisationsreaktors mit einem schlammartigen Katalysatorgemisch von einem Behälter durch Chargen als ein kontinuierlicher Prozeß, wobei die Vorrichtung ein Vier- Wegeventil aufweist, das mit einem drehbaren Küken versehen ist, in dem kreuzweise, durchdringende Bohrungen in einer solchen Weise ausgebildet sind, daß eine erste Bohrung und eine zweite Bohrung nicht miteinander verbunden sind, und wobei im Rahmen der Vorrichtung kreuzweise, durchdringende Ausnehmungen ausgebildet sind, wobei die erste Ausnehmung aus einem ersten Beschickungskanal gebildet wird, der mit dem Küken der Beschickungsvorrichtung des Behälters verbunden ist, wobei der Beschickungskanal auf der gegenüberliegenden Seite des Kükens als ein erster Auslaßkanal aus dem Rahmen hinaus weiterführt, und wobei die zweite der Ausnehmungen aus einem zweiten Beschickungskanal gebildet wird, der mit einer Träger-Beschickungs-Leitung verbunden ist, wobei der Beschickungskanal auf der gegenüberliegenden Seite des Kükens als ein zweiter Auslaßkanal weiterführt, der mit einer Reaktorleitung, die in den Polymerisationsreaktor tritt, verbunden ist.
- In mehreren chemischen Reaktionen, d.h. in der Polymerisation gewisser Kohlenwasserstoff-Monomere, werden Katalysatoren zum Vorantreiben der chemischen Reaktion verwendet. Diese Reaktionen sind gegenüber der Menge an Katalysatoren sehr empfindlich, die in einer solchen Weise verwendet werden, daß die Produktionskapazität der Reaktion durch Einstellen der in den Reaktor eingeleiteten Katalysatormenge eingestellt werden kann. Bei solchen Prozessen wird das Katalysatorgemisch gewöhnlich einem Mischbehälter bzw. Gemischbehälter zugeführt, in dem das Gemisch in einer solchen Weise beigefügt wird, daß im unteren Teil des Behälters die gewünschte konstante Konzentration ausgebildet wird, mit der vom Behälter mit Hilfe einer Dosier- und Beschickungsvorrichtung ein Polymerisationsreaktor beschickt wird. Da die Prozesse dieser Art kontinuierlich und ununterbrochen ablaufen, muß es möglich sein, den Katalysator kontinuierlich durch die genau gewünschte Menge in den Polymerisationsreaktor zu dosieren. Das stellt sehr große Vorbedingungen und Anforderungen an den Betrieb und die Betriebszuverlässigkeit.
- Solche Systeme sind zuvor z.B. in den US-Patenten 3 167 398, 3 227 312, 4 155 488 und 4 690 804, genauso wie in der EP-Veröffentlichung 25 137, beschrieben. Mehrere nachteilige Eigenschaften sind mit den Lösungen dieser Veröffentlichungen verbunden, und mit der Erfindung wird beabsichtigt, diese nachteiligen Eigenschaften zu vermeiden. In den Lösungen entsprechend den US-Patenten 3 167 398 und 4 563 665 wird zum Beispiel ein Kugelventil als eine Dosiervorrichtung für ein Katalysatorgemisch verwendet. Die allgemeinen Probleme, die mit Kugelventilen in Verbindung stehen, sind ein möglicher Leck des Ventils und ein Blockieren des Kugelventils. Der Aufbau dieser Ventile ist komplex, wodurch die Herstellung dieser Ventile umständlich ist. Das gleiche Ventil kann gewöhnlich nur zum Beschicken und zum Dosieren eines Katalysatorgemisches eines bestimmten Typs verwendet werden, und wenn zum Beispiel die für den Prozeß benötigte Aktivität des Katalysators verändert werden muß, muß das Dosierventil vollständig gewechselt werden. Die Probleme der anderen vorstehend genannten US-Patente beziehen sich auf das Entfernen des Trägers, der zum Beschicken des Katalysatorgemisches von der Dosiervorrichtung gebraucht wird, genauso wie auf die Füllkapazität der Dosiervorrichtung. Es ist auf Grund der Lösungen dieser Veröffentlichungen somit äußerst schwierig, eine genaue Einstellung des Katalysatorgemisches zu erreichen. Entsprechend der EP-Veröffentlichung 25 137 ist es möglich, eine gute Dosiereinstellung des Katalysatorgemisches zu erreichen, aber ein Nachteil dieser Lösung ist trotzdem der Pakt, daß während des Betriebes die Vorrichtung ein ständiges Spülen zum Erreichen eines genauen Dosierens erfordert.
- Eine weitere Art einer Beschickungs- und Dosiervorrichtung wird in der DE-C 974 175 offenbart, die einen "Taschen- Beschicker" zeigt, in dem ein in einen Druckreaktor zu führendes Material in Chargen absatzweise in Taschen einer Dosiervorrichtung gelagert wird. Um den Reaktor mit dem Material zu beschicken, tritt Druckdampf durch eine scharfe Einspritzströmung in die Tasche ein, die sich stark auswärts ausdehnt. Bei diesen Systemen ist Spülen nicht effektiv, da eine große, zu beschickende Materialmenge in der Tasche verbleibt.
- Desweiteren hat diese bekannte Beschickungs/Dosiervorrichtung ein Bohrloch, das zu einem Auslaßkanal führt, der als ein Ausblasauslaß zum Auslassen des Dampfes verwendet wird. Wenn der Träger Dampf ist, ist es einfach, diesen Träger zu entfernen, da nur ein teilweises Vakuum für sein Entfernen gebraucht wird. Die mit einer Beschickungs/Dosiervorrichtung für ein schlammähnliches Gemisch verbundenen Probleme sind jedoch andersartig und schwieriger, als die die mit einer Beschickungs-/Dosiervorrichtung, die mit einem Dampfträger arbeitet, verbunden sind.
- Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, mit deren Hilfe die Nachteile, die sich auf die Druckschriften des beschriebenen Standes der Technik beziehen, verhindert werden.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist teilweise hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rahmen 11 der Beschickungsvorrichtung zwischen den Bohrungen, die kreuzweise den Rahmen durchdringen, ein dritter Auslaßkanal ausgebildet ist, der eine Verbindung vom Küken der Beschickungsvorrichtung aus dem Rahmen der Beschickungsvorrichtung hinaus öffnet.
- Mehrere wichtige Vorteile können mit Hilfe der Erfindung erreicht werden, wobei die Vorteile z.B. folgende sind. Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung entsprechend der Erfindung kann ein sehr genaues Dosieren des Katalysatorgemisches erreicht werden. Das resultiert hauptsächlich aus dem Fakt, daß die Füllkapazität des als eine Dosiervorrichtung verwendeten Ventils vortrefflich ist, da während des Prozesses der Träger kontinuierlich von der Dosiervorrichtung z.B. auf eine solche Weise entfernt wird, daß dem Träger gestattet wird, aus der Dosiervorrichtung über einen zusätzlichen, in der Vorrichtung ausgebildeten Kanal zu verdunsten. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind sehr wenig Verschleißteile, wodurch das Undichtsein der Vorrichtung beseitigt ist, und die Vorrichtung in Betrieb äußerst zuverlässig ist. Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung kann mit Hilfe sehr einfacher Maßnahmen, z.B. zum Beschicken und Dosieren des Katalysatorschlammes sehr unterschiedlicher Aktivität, angepaßt werden. Die verbleibenden Vorteile und besonderen Eigenschaften der Erfindung werden in einer nachstehend dargestellten, detaillierten Beschreibung gezeigt.
- Die Erfindung wird als nächstes detaillierter unter Bezugnahme auf die Fig. der begleitenden Zeichnung veranschaulicht.
- Fig. 1 ist eine schematische Gesamtansicht, die ein erfindungsgemäßes Misch- und Beschickungssystem zeigt.
- Fig. 2 ist eine detailliertere und teilweise geschnittene Ansicht einer Beschickungsvorrichtung, die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird.
- Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht an der Linie III-III von Fig. 2.
- Entsprechend Fig. 1 wird das Katalysatorgemisch durch eine Beschickungsleitung 24 einem Mischbehälter 20 zugeführt, der mit einer Mischvorrichtung 23 versehen ist. Mit Hilfe der genannte Mischvorrichtung 23 wird das Katalysatorgemisch in einem Mischbehälter 20 in einer solchen Weise gemischt, daß in einem unteren Abschnitt 21 des Mischbehälters die gewünschte konstante Konzentration des Katalysatorgemisches gebildet wird, der somit frei gestattet wird, sich auf dem Boden des Mischbehälters 20 abzusetzen. Der Mischbehälter 20 steht unter Druck, und der Druck im Mischbehälter 20 wird wie gewünscht mit Hilfe einer Hochdruckpumpe 25 gehalten, die den gewünschten Druck dem Behälter mit der ersten Druckleitung 26 zuführt. Der Druck des Mischbehälters 20 ist im allgemeinen höher als der Druck des Polymerisationsreaktors. Der untere Teil des Mischbehälters 20 ist mit einer erfinderischen Beschickungsvorrichtung 10 verbunden, mit der der Polymerisationsreaktor mit dem Katalysatorgemisch beschickt wird. Die Beschickungsvorrichtung 10 ist auch detaillierter in Fig. 2 und 3 der Zeichnung gezeigt.
- Das im System verwendete Katalysatorgemisch ist ein schlammartiges Gemisch, das kleine Teilchen aufweist. Der Schlamm kann z.B. in einer solchen Weise auf Chrom basieren, daß Chrom in die Oberfläche der Teilchen imprägniert ist. Demzufolge wird das Katalysatorgemisch vom Mischbehälter 20 zu der Dosier- und Beschickungsvorrichtung 10 einerseits mit Hilfe der Schwerkraft und andererseits mit Hilfe eines Überdrucks geleitet, der durch die Hochdruckpumpe 25 zugeführt wird. In einer Beziehung weist die Beschickungsvorrichtung 10 ein Vier-Wegeventil auf, das durch einen Rahmen 11 der Beschickungsvorrichtung und ein drehbares Küken 12 gebildet wird, das in die im Rahmen 11 ausgebildete Bohrung eingepaßt ist. Im Rahmen 11 der Beschickungsvorrichtung sind durchdringend und kreuzweise Bohrungen in einer solchen Weise ausgebildet, daß die erste Bohrung einen ersten Beschickungskanal 13a aufweist, der den Mischbehälter 20 mit dem Küken 12 der Beschickungsvorrichtung vereinigt, sowie einen ersten Auslaßkanal 13b, der koaxial mit dem ersten Beschickungskanal ist, wobei mit dem Auslaßkanal 13b ein Probenventil 22 verbunden ist. Die andere Bohrung enthält teilweise einen zweiten Beschickungskanal 14a, mit dem eine Träger-Beschickungs-Leitung 29 verbunden ist, sowie einen zweiten Auslaßkanal 14b, der koaxial mit dem zweiten Beschickungskanal 14a auf der gegenüberliegenden Seite des Kükens 12 der Beschickungsvorrichtung weiterführt, wobei der Auslaßkanal 14b mit einer Reaktorleitung 30 verbunden ist, die zum Polymerisationsreaktor führt. Am Küken 12 der Dosier- und Beschickungsvorrichtung sind kreuzweise, durchdringende Bohrungen 16, 17 ausgebildet, die am Küken 12 in einer solche Weise angeordnet sind, daß sich die erste Bohrung 16 und die zweite Bohrung 17 relativ zur Mittelachse des Kükens 12 quer durch das Küken 12 erstrecken, aber dennoch nicht miteinander verbunden sind. Wenn das Küken 12 somit am Rahmen 11 der Dosier- und Beschickungsvorrichtung in die Drehrichtung A gedreht wird, verbinden die am Küken 12 ausgebildeten Bohrungen 16, 17 abwechselnd, einerseits den ersten Beschickungskanal 13a und den ersten Auslaßkanal 13b, und andererseits den zweiten Beschickungskanal 14a und den zweiten Auslaßkanal 14b miteinander. Am Küken 12 ist eine Welle 18 ausgebildet, oder das Küken 12 ist an dieser befestigt, die mit einer geeigneten Stelleinrichtung verbunden ist, durch die das Küken während des Prozesses kontinuierlich gedreht wird. Jede herkömmliche Stelleinrichtung kann als Stelleinrichtung verwendet werden.
- Wenn der Prozeß in Betrieb ist, wird das Küken 12 somit kontinuierlich gedreht. In den Fig. der Zeichnung ist eine Situation gezeigt, in der das Küken 12 in eine Position gedreht wurde, in der die erste Bohrung 16 im Küken 12 den ersten Beschickungskanal 13a mit dem ersten Auslaßkanal 13b verbindet. In gleicher Weise ist die zweite Bohrung 17 des Kükens 12 dann in einer Position, in der diese den Beschickungskanal 14a mit dem zweiten Auslaßkanal 14b verbindet. In der den Fig. gezeigten Position strömt somit das Katalysatorgemisch vom Mischbehälter 20 mit Hilfe eines Überdrucks, der durch Schwerkraft und durch die Hochdruckpumpe 25 erzielt wurde, vom ersten Beschickungskanal 13a zur ersten Bohrung 16 des Kükens in einer solchen Weise, daß die ersten Bohrung 16 vollständig mit dem Katalysatorgemisch gefüllt wird. In gleicher Weise wird in der in den Fig. gezeigten Situation der Träger von der Beschickungsleitung 29 dem zweiten Beschickungskanal 14a der Beschickungsvorrichtung zugeführt, wobei dieser vom Beschickungskanal 14a durch die zweiten Bohrung 17 des Kükens 12 zum zweiten Auslaßkanal 14b strömt und weiter von dort über eine Reaktorleitung 30 zum Polymerisationsreaktor. Die typischerweise bei solchen Prozessen verwendeten Träger sind z.B. Propan, Butan, Hexan, Pentan und ähnliches. Von der Hochdruckpumpe 25 ist eine zweite Druckleitung 27 mit der Träger-Beschickungs-Leitung 29 in einer solchen Weise verbunden, daß ebenfalls der Träger in die Beschickungsvorrichtung 10 unter Druck tritt. Die Träger-Beschickungs-Leitung 29 ist jedoch mit einer Drossel verbunden, mit der der Druck in einer solchen Weise verringert wird, daß der in die Beschickungsvorrichtung 10 tretende Druck geringer als der Druck der zweiten Druckleitung 27 ist. Wenn in der in den Fig. gezeigten Situation das Küken 12 in Drehrichtung A um 90º gedreht wurde, ist eine Situation erreicht, in der die erste Bohrung 16 des Kükens 12 den zweiten Beschickungskanal 14a der Beschickungsvorrichtung mit dem zweiten Auslaßkanal 14b verbindet, und dementsprechend die zweiten Bohrung 17 den ersten Beschickungskanal 13a mit der ersten Auslaßkanal 13b verbindet. Der von der Träger-Beschickungs-Leitung 29 dem zweiten Beschickungskanal 14a zugeführte Träger führt dabei das Katalysatorgemisch in der ersten Bohrung 16 in den Polymerisationsreaktor. In gleicher Weise tritt dann eine neue Charge vom Mischbehälter 20 in die zweiten Bohrung 17 im Küken 12. Mit Hilfe des Probenventils 22, das mit dem ersten Auslaßkanal 13b verbunden ist, können Proben wie gewünscht dem Katalysatorgemisch entnommen werden.
- In vorangegangenen Lösungen bestand ein beträchtliches Problem beim Dosieren eines Katalysatorgemisches in einen Polymerisationsreaktor in der Tatsache, daß die Bohrungen 16, 17 im Küken 12, die die Menge der Katalysator-Charge, die in den Polymerisationsreaktor eintritt, bestimmen, nicht frei - und zuverlässig gefüllt werden konnten, da, wenn die Bohrungen 16 und 17 zum ersten Beschickungskanal 13a gedreht wurden, der Kanal in jedem Fall eine gewisse Menge an Träger enthielt, der zumindest teilweise die Übertragung des Katalysatorgemisches in den Kanal verhinderte. In der erfindungsgemäßen Lösung ist dieses Problem auf eine solche Weise gelöst und umgesetzt worden, daß am Rahmen 11 der Beschickungsvorrichtung ein dritter Auslaßkanal 15 ausgebildet ist, der einen seitlichen Spülblock enthält. Im Umsetzungsbeispiel entsprechend den Fig. ist der dritte Auslaßkanal 15 zwischen dem ersten Beschickungskanal 13a und dem zweiten Beschickungskanal 14a in einer solchen Weise ausgebildet, daß sich eine Verbindung vom Küken 12 der Beschickungsvorrichtung über den dritten Auslaßkanal 14 aus der Beschickungsvorrichtung 10 heraus öffnet.
- Durch den dritten Auslaßkanal 15 bedingt wird eine wesentliche Verbesserung des Betriebes der Beschickungsvorrichtung 10 erreicht. Wenn das Küken 12 der Beschickungsvorrichtung aus der in den Fig. gezeigten Position in Richtung des Pfeils A gedreht wurde, wird die ersten Bohrung 16 des Kükens 12 mit einem Druckträger gefüllt. Wenn sich das Küken 12 in eine Position dreht, in der die zweiten Bohrung 17 in den dritten Auslaßkanal 15 tritt, kann der Träger frei die Bohrung 17 über den dritten Auslaßkanal 15 verlassen. Da die typischerweise verwendeten Träger leicht verdunsten, verdunstet der Träger sofort in der zweiten Bohrung 17, wenn die Bohrung in den dritten Auslaßkanal 15 tritt, da ein äußerst schneller Druckabfall in der zweiten Bohrung 17 auftritt. Wenn die zweite Bohrung 17 somit am dritten Auslaßkanal 15 vorbei gedreht wurde, ist diese vollständig ohne Träger, wobei sich, wenn die Bohrung 17 in den ersten Beschickungskanal 13a tritt, das Katalysatorgemisch vollständig frei in der Bohrung 17 absetzen kann und diese vollständig füllen kann. Die Dosierung und die Einstellung sind somit wesentlich besser im Vergleich zu den vorangegangenen Lösungen. Ein Auslaßblock 15a, der in Verbindung mit dem dritten Auslaßkanal 15 angeordnet ist, ist in geeigneter Weise mit der Träger-Auslaßleitung 31 verbunden, mit der die Gase der Veraschungsanlage des Werkes zugeführt werden.
- Im Fall, daß die Träger, die im Prozeß verwendet werden, solche flüssigen Träger sind, die nicht leicht verdunsten, kann der dritte Auslaßkanal 15 ebenfalls entsprechend den Fig. auf der gegenüberliegenden Seite des Kükens 12, d.h. zwischen dem ersten Auslaßkanal 13a und dem zweiten Auslaßkanal 14b, angeordnet sein. In einem solchen Fall kann ein flüssige Medium durch die Wirkung der Schwerkraft von der Beschickungsvorrichtung 10 wegströmen, wobei die Bohrungen 16 oder 17, die sich zum ersten Beschickungskanal 13a hin drehen, in jedem Fall immer frei gefüllt werden können. In solchen Lösungen, insbesondere bei denen das Entfernen des Trägers über den dritten Auslaßkanal 15 durch Verdunstung vorgesehen ist, muß das Küken 12 nicht angehalten werden, wenn sich eine der Bohrungen 16, 17 des Kükens am dritten Auslaßkanal 15 befindet, sondern der Träger hat genügend Zeit, ausreichend zu verdunsten und ausgelassen zu werden, wenn sich das Küken 12 dreht.
- In der erfindungsgemäßen Anordnung kann eine zufriedenstellende Füllung der Bohrungen 16, 17 des Kükens 12 sichergestellt werden, wobei die Menge des Dosierens des Katalysatorgemisches in den Polymerisationsreaktor einfach eingestellt werden kann, indem die Drehfrequenz des Kükens 12 der Beschickungsvorrichtung 10 gesteuert wird. Außerdem ist die Konstruktion der erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtung 10 in einer solche Weise sehr einfach, daß das Küken der Beschickungsvorrichtung 10 einfach gewechselt werden kann. Aus diesem Grund kann die Beschickungsvorrichtung 10 mit Küken 12 in einer solchen Weise versehen sein, daß die Größe der darin befindlichen Bohrungen variiert werden kann. Die Menge des Dosierens kann somit ebenfalls in einer solchen Weise eingestellt werden, daß Küken 12, die Bohrungen 16, 17 verschiedener Größe haben, in der Beschickungsvorrichtung 10 verwendet werden.
- Die Erfindung wurde vorstehend beispielhaft bei alleiniger Bezugnahme auf die Fig. der beiliegenden Zeichnung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht ausschließlich darauf beschränkt, das in den Fig. gezeigte Beispiel zu betreffen, sondern verschiedenartige Abwandlungen sind innerhalb des in den Patentansprüchen festgelegten erfinderischen Gedankens möglich.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Beschicken eines
Polymerisationsreaktors mit einem schlammartigen Katalysatorgemisch von einem
Behälter (20) durch Chargen als ein kontinuierlicher Prozeß,
wobei die Vorrichtung (10) ein Vier-Wegeventil aufweist, das
mit einem drehbaren Küken (12) versehen ist, in dem
kreuzweise, durchdringende Bohrungen in einer solchen Weise
ausgebildet sind, daß eine erste Bohrung (16) und eine zweite Bohrung
10 (17) nicht miteinander verbunden sind, und wobei im Rahmen
(11) der Vorrichtung (10) kreuzweise, durchdringende
Ausnehmungen ausgebildet sind, wobei die erste Ausnehmung (13a,
13b) aus einem ersten Beschickungskanal (13a) gebildet wird,
der den Auslaß des Behälters (20) mit der
Beschickungsvorrichtung (10) verbindet, wobei der Beschickungskanal (13a)
auf der gegenüberliegenden Seite des Kükens (12) als ein
erster Auslaßkanal (13b) aus dem Rahmen hinaus weiterführt,
und wobei die zweite Ausnehmung aus einem zweiten
Beschickungskanal (14a) gebildet wird, der mit einer
Träger-Beschickungs-Leitung (29) verbunden ist, wobei der
Beschickungskanal (14a) auf der gegenüberliegenden Seite des
Kükens (12) als ein zweiter Auslaßkanal (14b) weiterführt,
der mit einer Reaktorleitung (30), die in den
Polymerisationsreaktor tritt, verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
am Rahmen (11) der Beschickungsvorrichtung ein dritter
Auslaßkanal (15) zwischen den den Rahmen (11) kreuzweise
durchdringenden Bohrungen (13a, 13b; 14a, 14b) ausgebildet
ist, über den eine Verbindung vom Küken der
Beschickungsvorrichtung aus dem Rahmen (11) der Beschickungsvorrichtung
hinaus geöffnet wird.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der dritte Auslaßkanal (15) am Rahmen (11) zwischen dem
ersten und dem zweiten Beschickungskanal (13a, 14a)
ausgebildet ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
däß der dritte Auslaßkanal (15) am Rahmen (11) zwischen dem
ersten und dem zweiten Auslaßkanal (13b, 14b) ausgebildet
ist.
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