用於催化劑注入的發泡噴嘴的製作方法

2023-07-27 14:17:36

專利名稱：用於催化劑注入的發泡噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明的實施例一般地涉及用於催化劑注入的噴嘴及其使用方法。更 具體而言，本發明的實施例涉及在聚烯烴生產中使用的用於催化劑注入的
發泡噴嘴及其製造方法。
背景技術：
在氣相聚合中使用的液體催化劑提供了優於傳統固體擔載的催化劑的 許多優點。例如，液體催化劑需要較少的設備和原料來生產。液體催化劑 還對最終聚合物產物帶來更少的雜質。此外，液體催化劑的活性不會受到 擔載材料的表面面積的影響。美國專利第5,317,036號公開了對於用於氣 相聚合的液體催化劑的使用的更多細節。其他背景文獻包括GB 618674A。
無論催化劑類型如何，烯烴聚合，尤其是氣相聚合，依賴於均勻並可 重複地將催化劑注入到化學反應中。催化劑應該均勻地分散於整個反應材 料中以促進均勻的聚合。催化劑在反應器內的有效分散避免結垢並促進聚 合物產品的均勻、穩定的生產。
但是，將液體催化劑注入到反應器系統產生了一些挑戰。例如，液體 催化劑通常可溶解於反應介質，並可以沉積於在反應器中形成的樹脂或聚 合物上，加速了床的顆粒表面上的聚合。隨著被塗覆的樹脂顆粒尺寸增 大，顆粒由於增大的橫截面尺寸而暴露於更多的催化劑溶液或噴霧的部 分。如果太多催化劑沉積在聚合物顆粒上，則聚合物顆粒可以快速地生長以致於可能不能流態化，導致反應器停止運行。
此外，在向反應器注入液體催化劑時，初始聚合速率可能較高，使得 新形成的聚合物或樹脂顆粒軟化或熔化。這樣軟化或熔化的聚合物可以彼 此粘附而在流化床上形成更大的顆粒。這些較大的顆粒不能被流態化並/或 可以堵塞反應器，從而需要將反應器停止運行。相反，如果聚合物顆粒尺 寸太小，則可以發生夾帶。被夾帶的顆粒可以汙染循環管線、壓縮機和冷 卻器。被夾帶的顆粒還可以增大靜電，其可以引起反應器的結片。結片要 求反應器停止運行以將其去除。
已經提出了用於將液體催化劑注入到反應器系統中的各種噴嘴。美國
專利第4,163,040號公開了一種催化劑噴灑噴嘴，其利用偏壓閥構件來調 控催化劑流。例如，美國專利第5，693，727號公開了一種催化劑噴灑噴 嘴，其利用繞注入管中心的遮蔽體。美國專利第5,962,606號和第 6,075,101號公開了一種垂直催化劑噴灑噴嘴和一種發泡催化劑噴灑噴嘴。 美國專利第6,211,310號和第6,500,905號公開了一種催化劑噴灑噴嘴，其 具有中心管以使清潔氣體和偏流氣體與催化劑一起流動。
其他背景文獻包括WO 98/37101 、 WO 98/37102和EP 0 844 020A。
應該改善這樣的噴嘴設計以解決上述聚合物生長加速以及顆粒在噴嘴 本身上生長和蓄積的問題。這樣的顆粒生長和蓄積可以堵塞噴嘴，降低了 催化劑注入速率(如果沒有將注入完全阻斷的話)。結果，催化劑注入和 分散變得不可預測且不穩定，導致結垢的反應器和偏離規格的產品。
此外，新開發的具有較高催化活性的催化劑也帶來了許多新的挑戰。 這些新的催化劑通常具有高動力學特性並在被分散在反應器床中之前聚 合。因此，這些高活性的催化劑甚至更易於產生不期望的結塊和結垢。
因此，存在對於能夠均勻並可重複地將液體催化劑輸送至反應器系統 的注入噴嘴的需求。還存在對於均勻地將液體催化劑輸送至反應器系統的 聚合方法的需求。此外，還存在對於用於使用液體催化劑並能夠控制聚合 物生長和顆粒尺寸的聚合方法的需求
發明內容
本發明提供了一種噴嘴，其用於烯烴聚合的催化劑注入。在一個或多 個實施例中，所述噴嘴包括第一管道，其包括主體、錐形部分、和注入末 端。所述噴嘴還包括第二管道，其具有內表面和外表面。所述第一管道繞 所述第二管道布置，以在其兩者之間界定了第一環形空間。所述噴嘴還包 括支撐構件，其至少部分地繞所述第一管道的外表面布置，以在其兩者之 間界定了第二環形空間。所述支撐構件在其第一端部處具有收縮的外表 面。
在另一個具體實施例中，噴嘴包括第一管道，其包括主體、錐形部 分、和注入末端；第二管道，其具有內表面和外表面，其中所述第一管道 繞所述第二管道布置，以在其兩者之間界定了第一環形空間；以及支撐構 件，其至少部分地繞所述第一管道的外表面布置，以在其兩者之間界定了
第二環形空間，所述支撐構件在其第一端部處具有收縮的外表面。所述第 一管道和所述第二管道的至少一部分延伸超出所述支撐構件的收縮的所述 外表面。
本發明還提供了一種用於將催化劑注入到氣相聚合反應器中的方法。 在至少一個實施例中，所述方法包括向反應器提供噴嘴。所述噴嘴包 括第一管道，其包括主體、錐形部分、和注入末端；第二管道，其具有 內表面和外表面，其中所述第一管道繞所述第二管道布置，以在其兩者之 間界定了第一環形空間；以及支撐構件，其至少部分地繞所述第一管道的 外表面布置，以在其兩者之間界定了第二環形空間，所述支撐構件在其第 一端部處具有收縮的外表面。所述方法還包括使催化劑漿料流動通過所述 第一環形空間並進入所述反應器；使一種或多種單體流動通過所述第二環 形空間並進入所述反應器；並且使一種或多種惰性氣體通過所述第二管道 的環形空間流入所述第一環形空間並流入所述反應器。


為了能夠詳細理解本發明的上述特徵，可以通過參考實施例對以上概 要說明的本發明進行更具體描述，實施例中的一些在附圖中圖示。但是， 應該注意，附圖僅圖示了本發明的典型實施例，因此不應被視為對其範圍的限制，因為本發明可以具有其他等同效果的實施例。
圖1示出了根據所述的一個或多個實施例的注入噴嘴的示意圖。 圖1A示出了如圖1所示的注入噴嘴的放大示意圖。
圖2示出了沿著圖1A的線2-2所取的剖視圖。
圖3示出了示例性第二管道140的示意圖。
圖4示出了沿著圖3的線4-4所取的第二管道140的剖視圖。
圖5示出了示例性第一管道的局部放大示意圖。
圖6示出了用於製造聚烯烴的示例性氣相系統的流路圖。
具體實施例方式
現在將提供詳細說明。各個所附權利要求都界定了單獨的一項發明， 其對於侵權目的而言視為包括與權利要求中指明的各種元件或限定的等同 物。取決於上下文，以下對"本發明"的引用在一些情況下僅指特定具體 實施例。在其他情況下，應認識到，對"本發明"的引用表示在權利要求 中的一個或多個(但不一定是全部)中涉及的主題。現在將在以下更詳細 說明本發明中的每個(包括具體實施例、版本和示例)，但是本發明不限 於這些實施例、版本或示例，其被包括以使得本領域的普通技術人員在將 本專利與可獲取的信息和技術結合的情況下能夠實施和利用本發明。
圖1描繪了根據所述的一個或多個實施例的注入噴嘴100的示意圖。 在一個或多個實施例中，噴嘴IOO包括第一管道120、第二管道140、以 及支撐構件150。第一管道120、第二管道140和支撐構件150的橫截面 可以是任意形狀。例如，第一管道120、第二管道140和支撐構件150的 各個橫截面可以是圓形、方形、矩形、多邊形、橢圓形、長圓形，這僅僅 是列舉了一些。優選地，第一管道120、第二管道140和支撐構件150中 的每一者是具有內徑和外徑的管狀或環形構件。在一個或多個實施例中， 第一管道120、第二管道140和支撐構件150是同心的。
在一個或多個實施例中，第一管道120圍繞第二管道140的外表面 (即，外徑)，並且支撐構件150至少部分地圍繞第一管道120的外徑。 因此，第一管道120和第二管道140兩者都至少部分地被支撐構件150圍
10繞。
圖1A描繪了如圖1所示的注入噴嘴100的放大示意圖。參考圖1和
圖1A，第一管道120 (即"外管道")是圍繞第二管道140 (即，"內管 道")的外表面的管道，這在第一管道120與第二管道140之間界定了環 形空間或區域("第一環形空間")185。第一管道120、第二管道140和 環形空間185至少部分地布置在支撐構件150內。第一管道120的外表面 (優選地，外徑)和支撐構件150的內表面(優選地，內徑)在其兩者之 間界定了環形空間或區域("第二環形空間")190。
一個或多個間隔物160可以繞支撐構件150的內表面(即，內徑)或 第一管道120的外表面(即，外徑)布置。優選地， 一個或多個間隔物 160安裝到第一管道120的外表面。 一個或多個間隔物160將第一管道120 居中在環形空間190內。可以使用任意數量的間隔物160。每個間隔物 160優選地儘可能薄以避免阻擋或阻礙環形空間190內的流路，並由具有 足夠強度的材料構成以在噴嘴100的工作期間維持第一管道120與支撐構 件150之間的固定距離。合適的材料包括例如鋁和不鏽鋼。在一個或多個 實施例中，間隔物160具有約10:1或20:1或30:1或40:1或50:1的長度與 厚度比。
圖2描繪了沿著圖1A的線2-2所取的剖視圖。在由支撐構件150和第 一管道120界定的環形空間190內示出了三個間隔物160A、 160B、 160C。優選地，間隔物160A、 160B、 160C繞第一管道120的外徑等間隔 分布。但是，可以使用任意徑向構造和間隔。
再參考圖1A，間隔物160A、 160B、 160C可以位於距噴嘴100的末 端約0.5英寸(1.27cm)、約l英寸(2.54cm)、約1.5英寸G.81cm)、 約2英寸(5.08cm)、或約3英寸(7.62cm)的位置。在一個或多個實施 例中，間隔物160A、 160B、 160C位於距噴嘴100的末端約0.5英寸 (1.27cm)與約1英寸(2.54cm)之間的位置。例如，間隔物160A、 160B、 160C可以位於距噴嘴100的末端約1又5/8英寸(4.1cm)的位 置。在以上或本文其他部分所述的一個或多個實施例中，間隔物160A、 160B、 160C可以位於距噴嘴100的末端不同距離的位置。例如，每個間隔物160A、 160B、 160C可以位於距噴嘴100的末端在從0.5英寸 (1.27cm)到約3英寸(7.62cm)範圍內的位置。
第二管道140
圖3描繪了如圖1所示的第二管道140的示意圖。在一個或多個實施 例中，第二管道140具有封閉的第一端部141和開口的第二端部142。第 二端部142可適於接收一種或多種流體以流動經過第二管道140的環形空 間187 (圖1)。第一端部141優選地被焊接封閉成為半球形末端。在第 二管道是管狀或環形的優選實施例中，第二管道140可以具有從約1/16"
(0.159cm)到1/2" (1.27cm)(優選地從約0.085" (0.2159cm)到約1/4"
(0.635cm))範圍內的內徑。
在一個或多個實施例中，第二管道140包括允許一種或多種流體流出 第二管道140的多個穴、孔或孔口 145。可以繞第二管道140來設計並定 位孔口 145，以提供將流經的流體穩定並均勻地分散到圍繞其的環形空間 185內。在一個或多個實施例中，形成在第二管道140中的孔口 145的數 量在從1到1000的範圍內，優選地在從10到100的範圍內，更優選地在 從10到20的範圍內。在一個或多個實施例中，每個孔口 145具有從約 O.Olcm、 0.03cm或0.05cm的小值到約0.06cm、 0.08cm或l.Ocm的大值的 範圍內的內徑。
優選地，孔口 145關於第二管道140的直徑等間隔分布。在至少一個 特定實施例中，兩列兩個以上的孔口 145關於第二管道140的直徑沿軸向 排列，不過可以根據流率和生產要求而使用任意列數，例如三列或四列。 每列可以沿第二管道140的長度以螺旋圖形排列。換言之， 一列中的每個 孔口 145可以彼此徑向且軸向地間隔開。
類似地， 一列中的每個孔口 145可以與另一列的孔口 145徑向偏離。 例如，在如圖3所示的兩列排列中，第一列的孔口 145優選地與第二列的 軸向對應孔口 145偏離約90度到180度。在三列排列中，軸向對應孔口 145優選地彼此偏離120度，不過也可以使用任意的間隔度。繪了第一列中的孔口 145A與第二列中的孔口 145B的示例性徑向間隔。第 一列的孔口 145A示出為與第二列的孔口 145B偏離約90度。但是，可以 使用任意間隔度。例如，不同列中的孔口可以徑向間隔約5度到約180度 之間，優選地約10度到約160度之間，更優選地約20度到約100度之 間，並更優選地約60度到約90度之間。
參考圖3和圖4，每個孔口 145可以彼此獨立地被製成一定的形狀和 尺寸。在一個或多個實施例中，任意給定的孔口 145的形狀可以是圓形、 曲線形、長圓形、橢圓形、方形、矩形或任意其他多邊形。例如，在給定 螺旋列中的孔口 145可以是包括圓形、曲線形、長圓形、橢圓形、方形、 矩形或任意其他多邊形中的兩個以上形狀的任意組合。類似地，偏離的各 列中的孔口 145A、 145B可以具有相同的形狀組合。
在一個或多個實施例中，在給定列中的孔口 145具有相同的形狀和尺 寸。在一個或多個實施例中，在給定列中的孔口 145具有不同的形狀和尺 寸。在一個或多個實施例中，在給定列中的孔口 145具有與一個或多個不 同列中的孔口 145相同的形狀和尺寸。在一個或多個實施例中，在給定列 中的孔口 145具有與一個或多個不同列的孔口 145不同的形狀和尺寸。
第二管道140的鑽有孔的部分在長度上可以在從約0.5到25cm的範圍 內，不過孔優選地存在於第二管道140的最末的(即距離第一端141)的 約1到2cm內。
第二管道140可以相對於第一管道120定位成使得第一端部141位於 距離第一管道120的末端121 ("噴灑點")小於約3" (7.6cm)的距離 處。在一個或更多實施例中，第二管道140的第一端部141位於距第一管 道120的末端121約0.5英寸(1.27cm)到約3英寸(7.62cm)的位置。 在一個或多個實施例中，第二管道140的第一端部141位於距第一管道 120的末端121約0.5英寸(1.27cm)到約1.5英寸(3.81cm)的位置。在 一個或多個實施例中，第二管道140的第一端部141位於距第一管道120 的末端121約0.5英寸(1.27cm)到約1英寸(2.54cm)的位置。
第一管道120更具體地觀察第一管道120，圖5描繪了第一管道120的放大局部示 意圖。第一管道120可以包括主體122、過渡部分126、以及第一端部或 末端部分127。主體122具有界定了通過其的通路或環形空間185的內表 面或內徑122A。內表面或內徑122A從第一管道120的第二端部120B到 過渡部分126相對恆定。過渡部分126的內表面或內徑126A也界定了通 過其的通路或環形空間，並逐漸減小或收縮(即，縮錐)到末端部分127 的內表面或內徑128。末端部分127的內表面或內徑128也界定了通過其 的通路或環形空間，並沿著末端部分127的長度相對恆定。
內表面或內徑122A的至少一部分和內表面或內徑126A的至少一部分 在其中界定了混合區域180。混合區域180的長度取決於工藝要求，並可 以由第二管道140的長度和相對於第一管道120的收縮內表面或內徑126A 的間隔來控制混合區域180的長度。
在第一管道120是管狀或環形的優選實施例中，內徑126A的斜率可 以基於催化劑注入的流率和工藝要求來改變。在一個或多個實施例中，過 渡部分126的內徑126A的斜率(y/x)在從約2:1、 3:1或5:1的低值到約 7:1、 10:1或20:1的高值的範圍內。
在工作中，從噴嘴100出來的一種或多種流體的湍流產生了回流，其 可以將催化劑沉積在第一管道120的外徑上。這樣的沉積可以隨後經歷聚 合，並汙染噴嘴100。因此，末端部分127的外表面或外徑124向末端 121 ("噴灑點")變細或收縮。合適的錐角在從約4°、 5°或6°的低值到 約10°、 15°或20°的高值的範圍內。在朝向水平的縮錐是逐漸的情況下， 可以接受更高的錐角。優選地，錐角在從約5°到約10°的範圍內。在一個 或多個實施例中，錐角為約7°。
末端部分127可以具有各種橫截面構造，包括但不限於圓形、橢圓 形、長圓形、方形、矩形、多邊形或拋物線形。末端部分127的外表面或 外徑124的斜率可以根據工藝要求和催化劑注入的流率而改變。在一個或 多個實施例中，外徑124的斜率(y/x)在從約2:1、 3:1或5:1的低值到約 7:1、 10:1或20:1的高值的範圍內。
小的末端121可以通過對於催化劑和聚合物蓄積提供更小的表面區域來幫助防止結垢。優選地，末端部分127具有在0.01英寸(2.54mm)與 0.062英寸(1.57mm)之間的環形厚度，以在維持合適強度的同時最小化 結垢。
第一管道120可以具有從約0.125英寸(0.318cm)到約3英寸 (7.62cm)的範圍內的直徑。在一個或多個實施例中，第一管道120可以 具有從約0.125英寸(0.318cm)到約1.5英寸(3.81cm)範圍內的內徑。 在一個或多個實施例中，第一管道120可以具有從約0.125英寸 (0.318cm)到約0.5英寸(1.27cm)範圍內的內徑。
在一個或多個實施例中，第一管道120位於支撐構件150內，使得第 一管道120的末端121從支撐構件150的端部延伸出約1" (2.5cm)。在 一個或多個實施例中，第一管道120的末端121從支撐構件150的端部延 伸出約1英寸到約3英寸。在一個或多個實施例中，第一管道120的末端 121從支撐構件150的端部延伸出約1.5英寸，並在其他實施例中延伸出約 0.5英寸到約2英寸以上。
如前所述，第一管道120可以定位成使得第一管道120的末端121從 第二管道140的第一端部141延伸出約3" (7.6cm)以下。在一個或多個 實施例中，第一管道120的末端121從第二管道140的第一端部141延伸 出約0.5英寸(1.27cm)到約3英寸(7.62cm)。在一個或多個實施例 中，第一管道120的末端121從第二管道140的第一端部141延伸出約0.5 英寸(1.27cm)到約1.5英寸(3.81cm)。在一個或多個實施例中，第一 管道120的末端121從第二管道140的第一端部141延伸出約0.5英寸 (1.27cm)到約l英寸(2.54cm)。
支撐構件150
再參考圖1，支撐構件150可以包括具有凸緣部分152的第一端部。 支撐構件150還可以包括第二端部，所述第二端部開口以允許流體流動通 過。在一個或多個實施例中，支撐構件150緊固到反應器壁110。優選 地，支撐構件150緊固到反應器壁110。在一個或多個實施例中，如圖所 示，凸緣部分152可以適於匹配或抵靠反應器壁110的凸緣部分105。可以使用任意其他常規的用於緊固或固定管道或管路的方式。
在優選實施例中，支撐構件150是管狀或環形構件。支撐構件150優
選地具有大到足以圍繞第一管道120的內徑。在一個或多個實施例中，支 撐構件150的內徑為約0.5英寸(1.27cm)、約0.625英寸(1.59cm)或約 0.75英寸(1.91cm)。在一個或多個實施例中，支撐構件150的內徑在從 約0.5英寸(1.27cm)的低值到約0.75英寸(1.91cm)的高值的範圍內。 在一個或多個實施例中，支撐構件150的內徑在從約0.5英寸(1.27cm) 的低值到約0.625英寸(1.59cm)的高值的範圍內。在一個或多個實施例 中，支撐構件150的內徑在從約0.625英寸(1.59cm)的低值到約0.75英 寸(1.91cm)的高值的範圍內。
在一個或多個實施例中，支撐構件150的至少一部分具有如圖1A所 示的逐漸減小的外徑151。支撐構件150的第二端部("開口端部")優 選地成錐形以減小支撐構件150的末端處的壁厚。如前針對第一管道120 的末端121所述，使支撐構件150的末端處的區域最小化有助於防止結 垢。可以由於聚合物在噴嘴100上的結塊引起結垢。
供料管線
參考圖l和圖1A，注入噴嘴100與一個或多個(圖1中示出了三個) 供料管線120A、 140A、 150A流體連通。每個供料管線120A、 140A、 150A提供了用於一種或多種單體、吹洗氣體以及催化劑和/或催化劑體系 到管道120、 140、 150中的任一者或多者的獨立流路。例如供料管線 ("第一供料管線")120A可以與由第一管道120的內表面和第二管道 140的外表面界定的環形空間185流體連通。在以上或本文其他部分所述 的一個或多個實施例中，供料管線("第二供料管線")140A可以與第 二管道140內的環形空間187流體連通。在以上或本文其他部分所述的一 個或多個實施例中，供料管線("第三供料管線")150A可以與由支撐 構件150的內表面和第一管道120的外表面界定的環形空間190流體連 通。
一種或多種催化劑或催化劑體系、吹洗氣體以及單體中的任一者可以
16被注入到一個或多個供料管線120A、 140A、 150A中的任一者中。在以上 或本文其他部分所述的一個或多個實施例中， 一種或多種催化劑或催化劑 體系可以利用第一供料管線120A ("催化劑供料管線")注入到第一管 道120中。 一種或多種吹洗氣體或惰性氣體可以利用第二供料管線140A ("吹洗氣體供料管線")注入到第二管道140中。 一種或多種單體可以 利用第三供料管線150A ("單體供料管線")注入到支撐構件150中。 供料管線120A、 140A和150A可以是能夠在其中運輸流體的任意管道。 合適的管道包括管路、柔性軟管和管子。三通閥115可以用於引導並控制 流體(即，催化劑漿料、吹洗氣體和單體)向噴嘴100的流動。可以使用 任意商業可獲得的三通閥。
構成材料
除了間隔物160之外還描述的管道120、 140和150中的任一者可以由 任何在所選擇的聚合條件下不反應的材料構成。合適的材料包括但不限於 鋁、鋁銅、哈氏合金(Hastalloy)、鉻鎳鐵合金(Inconel)、耐熱鎳鉻鐵 合金(Incoloy)、蒙耐合金(monel)、碳化鉻、碳化硼、鑄鐵、陶瓷、 銅、鎳、碳化矽、鉭、鈦、鋯、碳化鎢、以及某些聚合物複合材料。特別 優選的是不鏽鋼。
噴嘴的操作
在工作時，催化劑漿料經由如圖l所示的管線120A被引向噴嘴100。 催化劑漿料流動經過第一管道120與第二管道140之間的環形空間185。 催化劑漿料可以具有通過環形空間185的約1 lb每小時(lb/hr) (0.4 kg/hr)到約50 lb/hr (23 kg/hr)的流率；或者約3 lb/hr (1.4 kg/hr)到約 30 lb/hr (14 kg/hr)的流率；或者約5 lb/hr (2.3 kg/hr)到約10 lb/hr (4.5 kg/hr)的流率。優選地，催化劑漿料包含懸浮在一種或多種惰性液體中的 完全成型的催化劑顆粒。在一個或多個實施例中，催化劑顆粒至少部分地 溶解在一種或多種惰性液體中。在一個或多個實施例中，催化劑顆粒基本 (如果不是完全)溶解在一種或多種惰性液體中。催化劑顆粒可以包括一種或多種催化劑、催化劑體系或其組合。
合適的液體包括但不限於非官能烴和脂肪烴，例如丁烷、異丁烷、 乙烷、丙烷、戊烷、異戊烷、己垸、辛烷、癸烷、十二烷、十六烷、十八 垸等；脂環烴，例如環戊烷、甲基環戊烷、環己垸、環辛烷、降莰烷、乙 基環己垸等；芳烴，例如苯、甲苯、乙苯、丙苯、丁苯、二甲苯等；以及 石油餾分，例如汽油、煤油、輕油等。類似地，也可以使用諸如二氯甲 烷、氯苯等的滷代烴。對於"非官能"，其表示液體不包含諸如強極性基 團那樣能夠使一種或多種催化劑成分的活性過渡金屬位點失去活性的基 團。
一個或多個惰性吹洗氣體可以經由管線140A引向噴嘴100。參考圖 1A和圖3，惰性吹洗氣體流動經過第二管道140內的環形空間187，並經 由圍繞第二管道140布置的一個或多個孔口 145分散到環形空間185的至 少一部分中。流出的惰性氣體在環形空間185內與催化劑漿料接觸時與催 化劑漿料混合，並在混合區域180中進一步混合，然後進入注入末端127 (圖5中示出)。
參考圖1A和圖5，催化劑漿料和惰性吹洗氣體流動通過注入末端 127，並經由末端121從噴嘴流出。催化劑漿料和惰性氣體的混合物噴灑 到支撐管道吹洗流中，並混合到聚合物的流化床中。來自末端121的初始 霧化和來自與支撐管流的相互作用產生的二次霧化的組合作用產生了良好 地分散到流化床中的小液滴，從而減小了引入的催化劑顆粒的團聚。
因此，吹洗氣體的流率應該足以從噴嘴的末端121輸運精細噴灑的催 化劑的混合物。在一個和多個實施例中，吹洗氣體流率在約1 lb/hr (0.4 kg/hr)到約20 lb/hr (9.1kg/hr)之間。在一個或多個實施例中，吹洗氣體 流率在約3 1b/hr (1.3kg/hr)到約15 lb/hr (6.8 kg/hr)之間。在一個或多個 實施例中，吹洗氣體流率在從約1 lb/hr (0.4kg/hr) 、 2 lb/hr (0.8kg/hr)、 或4 lb/hr (1.6 kg/hr)的低值到約8 lb/hr (3.2 kg/hr) 、 13 lb/hr (5.9 kg/hr)或201b/hr (9.1kg/hr)的高值之間。
所得的從噴嘴100出來的每液滴的催化劑顆粒數量優選地足夠小，以 防止或減少團塊的形成。例如，所得的從噴嘴100出來的液滴尺寸優選地大於約30微米並小於約200微米。在一個或多個實施例中，所得的從噴 嘴100出來的液滴尺寸可以在從約50微米到約150微米的範圍內。
再參考圖l和圖1A， 一個或多個單體流動通過界定在支撐管150與第 一管道120之間的環形空間190。 一個或多個單體通過管線150A引向噴嘴 100。單體流通過防止第一管道120的外表面上的催化劑蓄積和結垢，而 保持催化劑注入區域的清潔並提供了穩定的操作。單體應該以足以掃掠第 一管道120的外徑的速率流動。如果單體流較慢，則可能在第一管道120 的端部上形成富含催化劑的聚合物塊。這將降低催化劑的效率，其將表現 為生產率的降低。示例性的流率可以是從2,000到2，500 1b/hr。在所述噴嘴 系統中在環形空間190中的此單體流的另一功能是其以減少或去除反應器 中的聚合物團塊的方式將催化劑分散到反應器中。
在一個或多個實施例中，單體流率在約l，OOO lb/hr與約5,000 lb/hr (455 kg/hr到2,273 kg/hr)之間。在一個或多個實施例中，單體流率在約 2,000 lb/hr與約3,000 lb/hr (907 kg/hr至lj 1360 kg/hr)之間。在一個或多個 實施例中，單體流在從約1,000 lb/hr (455 kg/hr) 、 1500 lb/hr (682 kg/hr)或2,000 lb/hr (907 kg/hr)的低值到約2,200 lb/hr (l，OOO kg/hr)、 2,500 lb/hr (1,136 kg/hr)或3,000 lb/hr (1,360 kg/hr)的高值的範圍內。
麥A 沐口
注入噴嘴100適用於任意聚合工藝。合適的聚合工藝包括溶液、氣 相、漿相和高壓工藝，或其組合。優選的工藝是一種或多種烯烴(其中至 少一種是乙烯或丙烯)的氣相或漿相聚合。
圖6描繪了用於製造聚烯烴的示例性氣相系統的流路圖。在一個或多 個實施例中，系統200包括與一個或多個排出罐255 (僅示出了一 個)、緩衝罐260 (僅示出了一個)、循環壓縮機270 (僅示出了一個) 以及熱交換器275 (僅示出了一個)流體連通的反應器240。聚合系統200 還可以包括串聯、並聯或與其他反應器彼此獨立的方式布置的多於一個反 應器240，每個反應器都具有其自身相關的罐255、 260、壓縮機270、循 環壓縮機270以及熱交換器275，或可替換地，共用相關的罐255、 260、
19壓縮機270、循環壓縮機270以及熱交換器275中的一個或多個。為了說明的簡化和方便，將就單個反應器的內容說明本發明的實施例。
在一個或多個實施例中，反應器240可以包括與減速區域250流體連通的反應區域245。反應區域245可以包括正在生長的聚合物顆粒、已形成的聚合物顆粒和催化劑顆粒的床，其被以補充供料和的循環流體的形式經過反應區域245的可聚合且可變的氣體組分的連續流流體化。
供料流或補充流210可以在任意點引入到聚合系統。例如，供料流或補充流210可以被引入到反應區域245中的反應器流化床或被引入到膨大區域250，或者被引導到循環流215內的任意點。優選地，供料流或補充流210在熱交換器275之前或之後被引入到循環流215。在圖6中，供料流或補充流210被描繪為在冷卻器275之後進入循環流215。
如此處所用的術語"供料流"表示在聚合工藝中用於產生聚合物產物的氣相或液相的原料。例如，供料流可以是任意烯烴單體，包括具有二至十二個碳原子的被取代或未被取代的烯烴，例如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基-l-戊烯、己烯、辛烯、癸烯、l-十二烯、苯乙烯，及其衍生物。供料流還可以包括非烯烴氣體，例如氮氣和氫氣。進料可以在多個不同位置進入反應器。例如，單體能夠以各種方式引入到聚合區域，這些方式包括直接通過噴嘴(圖中未示出)注入到床中。供料流還可以包括可在聚合工藝中冷凝以去除反應熱的一種或多種非反應性垸烴。示例性的非反應性垸烴包括但不限於丙垸、丁烷、異丁烷、戊烷、異戊烷、己烷、以及其異構體和衍生物。
流化床一般表現為隨著氣體穿流經過床而產生的大量密集的各自移動的顆粒。經過床的壓降等於或略大於床的重量除以橫截面面積得到的值。其因此依賴於反應器的幾何形狀。為了維持反應區域245中可實現的流化床，經過床的表觀氣體速率必須超過流體化所需的最低流率。優選地，表觀氣體速率至少是最低流動速率的兩倍。通常，表觀氣體速率不超過5.0ft/sec，並且通常2.5ft/sec以下就足夠了 。
一般來說，反應區域245的高度與直徑的比例可以在從約2:1到約5:1的範圍內改變。當然，該範圍可以改變為更大或更小的比率，並取決於所期望的生產能力。減速區域250的橫截面面積通常在反應區域245的橫截面面積乘以約2到約3的範圍內。
減速區域250具有比反應區域245更大的內徑。如其名稱所表示的，減速區域250由於增大的橫截面面積而使氣體的速率減慢。氣體速率的這種減慢允許在向上移動的氣體中被帶動的顆粒回落到床中，可以使得主要僅僅是氣體經過循環氣流215從反應器240上方排出。
循環氣流215可以在壓縮機/壓縮器270中被壓縮，接著經過熱交換器275，在熱交換器275處，在循環氣流返回到床之前將熱量傳走。熱交換器275可以是水平式或豎直式的。如果期望，可以採用數個熱交換器以分級的方式降低循環氣流的溫度。還可以將壓縮機布置在熱交換器下遊或布置在數個熱交換器之間的中間點。在冷卻之後，循環氣流215返回到反應器240。冷卻後的循環氣流吸收由聚合反應產生的熱。
優選地，循環氣流215返回到反應器240，並通過氣體分配板280返回到流化床。氣體分配板280優選地安裝在反應器的入口處，以防止所包含的聚合物沉降並團聚成為固體物質，並防止反應器底部處的液體蓄積，便於在循環氣體中包含液體的工藝與在循環氣體中不包含液體的工藝之間(反之亦然)的容易轉換。在美國專利第4,933,415和6,627,713中描述了適用於此目的的示例性導流板。
催化劑或催化劑體系優選地通過所述與流230流體連通的一個或多個注入噴嘴100被引入反應器240內的流化床。催化劑或催化劑體系優選地作為在一種或多種液體載體中的預先形成的顆粒(例如，催化劑漿料)來被引入。合適的液體載體包括礦物油和液體烴(包括但不限於丙烷、丁烷、異戊垸、己垸、庚垸和辛垸、或其混合物)。對於催化劑漿料而言是惰性的氣體(例如，氮氣或氬氣)也可以用於將催化劑漿料運載到反應器240內。在一個或多個實施例中，催化劑或催化劑體系可以是乾粉。在一個或多個實施例中，催化劑或催化劑體系可以溶解在液體載體中並作為溶液被引入反應器240。
在給定的一組操作條件下，通過以顆粒聚合物產品的形成速率來取出床中的一部分作為產品，將流化床維持在基本恆定高度。因為熱產生速率正比於產品形成的速率，所以如果在入口流體中不存在或存在可忽略的可蒸發液體，則在恆定流體速率的情況下反應器兩端的流體溫度升高(入口流體溫度與出口流體溫度之間的差)的測量值指示顆粒聚合物形成的速率。
在從反應器240排出顆粒聚合物產品時，期望並優選的是，將流體與
產品分離，並將流體返回到循環管線215。在一個或多個實施例中，當流體和產品離開反應器240並通過閥257進入排出罐255 (示出了一個)時實現此分離，閥257可以是被設計為當打開時具有對流動的最小限制的球闊。位於產品排出罐255的上方和下方的是常規的閥259、 267。閥267允許產品經過以進入產品緩衝罐260 (僅示出了一個)。
在至少一個實施例中，為了從反應器240排出顆粒聚合物，閥257打開，而閥259、 267處於關閉位置。產品和流體進入到產品排出罐255。閥257關閉，並使得產品在產品排出罐255中沉降。接著，閥259打開，允許流體從產品排出罐255流動到反應器240。接著，閥259關閉，且閥267打開，產品排出罐255中的任何產品都流入產品緩衝罐260。然後，閥267關閉。接著，產品通過閥264從產品緩衝罐260排出。產品還可以經由吹洗流263進一步吹洗，以去除殘留的烴並輸送到造粒系統(pelletizing system)或儲存器(未示出)。通過使用本領域公知的常規可編程控制器，來實現閥257、 259、 267、 265的具體時序。
能夠可替換地採用的另一種優選的產品排出系統是美國專利第4,621,952號中公開並要求保護的一種。這種系統採用至少一對(並聯的)罐，包括串聯布置的沉降罐和轉移罐，並將分離的氣相從沉降罐的頂部返回到反應器中位於流化床的頂部附近的點。
流化床反應器配備有合適的通風系統(未示出)，以在起動和關閉期間對床進行通風。反應器不需要使用攪拌和/或壁的刮擦。循環管線215和其中的元件(壓縮機270、熱交換器275)應該是表面光滑的，並且不會不必要地阻塞，以不會阻擋循環流體或所夾帶的顆粒的流動。
可以使用用於防止反應器的結垢和聚合物結塊的各種技術。這些技術的示例是如美國專利第4,994,534和5,200,477號所述，引入細分顆粒物質以防止結塊的技術；如美國專利第4,803,251所述，添加負電荷產生化學物質以平衡正電勢或添加正電荷產生化學物質以中和負電勢。也可以連續或間歇地添加抗靜電物質，以防止靜電荷產生或中和靜電荷。還可以使用如美國專利第4,543,399和4,588,790號所公開的冷凝模式工作來幫助從流化床聚合反應器去除熱。
用於聚合的條件根據單體、催化劑、催化劑體系以及設備可用性而改變。具體條件對於本領域的技術人員是公知或容易獲取的。例如，溫度在從約-l(TC到約120。C的範圍內，通常在約15。C到約110。C的範圍內。壓力在約O.lbar到約100bar的範圍內，例如約5bar到約50bar。可以在美國專利第6,627,713號中找到關於聚合的額外細節，其中至少將其所公開的關於聚合的細節結合於此。
催化劑體系
催化劑體系可以包括齊格勒-納塔催化劑(Ziegler-Natta catalysts)、鉻基催化劑、茂金屬催化劑和其他單活性中心催化劑(包括含15族元素催化劑)、雙金屬催化劑，以及混合催化劑。催化劑體系還可以包括A1C13、鈷、鐵、鈀、鉻/氧化鉻、或"菲利普"催化劑。任何催化劑均可以單獨使用或與其他催化劑組合使用。在一個或多個實施例中，"混合"的催化劑是優選的。
術語"催化劑體系"包括至少一種"催化劑成分"和至少一種"活化劑"(可替換地為至少一種助催化劑)。催化劑體系還可以包括其他成分(例如載體)，並不限於單獨或組合的催化劑成分和/或活化劑。催化劑系統可以包括以根據期望的任意方式組合的任意數量的催化劑成分，以及以根據期望的任意方式組合的活化劑。
術語"催化劑成分"包括一旦被合適地活化就能夠對烯烴的聚合或低聚進行催化的任意成分。優選地，催化劑成分包括至少一個3族或12族原子，並可選地包括鍵合於其的至少一個離去基團。
術語"離去基團"表示鍵合於催化劑成分的金屬中心的一個或多個化學基團，其可以由活化劑從催化劑成分離去，從而產生對於烯烴聚合或低
23聚的活性種。以下詳細說明合適的活化劑。
如本文所使用的，涉及元素周期表的元素"族"時，如CRC
Handbook of Chemistry and Physics (David R. Lide, ed.， CRC Press 81st ed. 2000)中那樣，使用元素周期表族的"新"編號方案。
術語"取代"表示該術語後跟著的基團具有替代任意位置中的一個或 多個氫的至少一個基團，這些基團選自例如滷素基(例如，Cl、 F、 Br)、羥基、羰基、羧基、胺基、膦基、垸氧基、苯基、萘基、Cl至CIO 烷基、C2至CIO烯烴基及其組合。被取代的垸基和芳基的示例包括但不 限於醯基、垸氨基、烷氧基、芳氧根、垸基硫基、二烷氨基、垸氧羰基、 芳氧羰基、氨基甲醯基、烷基和二垸基氨基甲醯基、醯氧基、醯氨基、芳 氨基、及其組合。
鉻催化劑
合適的鉻催化劑可以包括二取代鉻酸酯，例如Cr02(OR)2;其中R是 三苯矽垸或叔聚脂環族垸基(tertiary polyalicyclic alkyl)。鉻催化劑體系 還可以包括Cr03、 二茂鉻(chromocene)、鉻酸甲矽垸酯、二氯二氧化鉻 (Cr02Cl2)、鉻-2-己酸乙酯(chromium-2-ethyl-hexanoate)、乙醯丙酮化 鉻(Cr(AcAc)3)等。
茂金屬
茂金屬在例如l&2 Metallocene畫Based Polyolefms (John Scheirs & W. Kaminsky, eds., John Wiley & Sons, Ltd. 2000) ; G.G Hlatky in 181 Coordination Chem. Rev. 243-296(1999)中有一般性描述，尤其在1 Metallocene-Based Polyolefms 261-377 (2000)中描述了在聚乙烯的合成中的 應用。如本文所述的茂金屬催化劑化合物包括具有鍵合到至少一個3族到 12族金屬原子的一個或多個Cp配體(環戊二烯基或與環戊二烯基等瓣 (isolobal)的配體)以及鍵合到至少一個金屬原子的一個或多個離去基團 的"半夾心(half sandwich)"和"全夾心(foil sandwich)"化合物。此 後，這些化合物將被稱為"茂金屬"或"茂金屬催化劑成分"。茂金屬催化劑成分在一個實施例中被擔載在載體材料上，並可以與其他催化劑成分 一起被擔載，或者不與其他催化劑成分一起被擔載。
Cp配體是單環或多環或環體系，其至少一部分包括7T鍵體系，例如環
二烯(cycloalkadienyl)配體和雜環配體。(一個或多個)環或(一個或多 個)環系催化劑體系通常包括選自13族到16族原子的原子，或者構成Cp 配體的原子選自碳、氮、氧、矽、硫、磷、鍺、硼和鋁及其組合，其中碳 構成環部分的至少50%。或者， 一個或多個Cp配體選自被取代或未被取 代的環戊二烯(cyclopentadienyl)配體和與環戊二烯等瓣的配體，其非限 制性的示例包括環戊二烯基、茚基、芴基和其他結構。這種配體的其他非 限制性示例包括環戊二烯基、環戊菲基(cyclopentaphenanthreneyl)、茚 基、苯並茚基、芴基、八氫芴基、環辛四烯基、環戊並環十二烯基 (cyclopentacyclododecene)、 菲基(phenanthrindenyl) 、 3,4-苯並荷基 (3,4-benzofluorenyl) 、 9-苯銜基(9-phenylfluorenyl) 、 8-H-環戊[a]苊烯基(8-H-cyclopent[a]acenaphthylriyl) 、 7H-二苯並荷基(7H-dibenzofluorenyl)、 茚並 [1，2-9]蒽烯(indeno[l,2-9]anthrene)、噻吩並銜基
(thiophenofluorenyl )、其氫化形式(例如，4,5,6,7-四氫化茚基，或
"H4Ind")、其被取代的形式、以及其雜環形式。
含15族元素的催化劑
"含15族元素的催化劑"可以包括3族到12族金屬複合物，其中該 金屬是2到8配位的，配位基團(moiety)包括至少兩個15族原子，並多 至四個15族原子。在一個實施例中，含15族元素的催化劑成分是4族金 屬和一到四個配體的複合物，使得4族金屬是至少2配位的，配位的一個 或多個基團(moiety)包括至少兩個氮。代表性的含15族元素的化合物在 例如WO 99/01460; EP Al 0 893 454; US 5, 318,935; US 5,889,128、 US 6,333,389 B2和US 6,271,325 Bl中公開。在一個實施例中，含15族元素 的催化劑包括4族亞氨基-苯酚複合物、4族二(氨基)複合物、以及4族吡 啶基-氨基複合物，其在任意程度上對於烯烴聚合是活性的。活化劑
術語"活化劑"包括被擔載或未被擔載的任意化合物或化合物的組 合，其能夠例如通過由催化劑成分產生陽離子種來使單活性中心催化劑化 合物(例如，茂金屬、含15族元素的催化劑)活化。通常，這涉及從催 化劑成分的金屬中心減去至少一個離去基團(在以上化學式/結構中的X 基團)。因此使用這種活化劑將所述實施例的催化劑成分對於烯烴聚合反 應進行活化。這些活化劑的實施例包括諸如環化或低聚的聚合物(烴基鋁 氧化物)之類的路易斯酸和所謂非配位的活化劑("NCA")(或者，
"電離活化劑"或"化學當量活化劑")，或者能夠將中性茂金屬催化劑 成分轉變為對於烯烴聚合反應而言活性的茂金屬陽離子的任意其他成分。
如所述的，路易斯酸可以用於活化茂金屬。示例性的路易斯酸包括但
不限於鋁氧垸(alumoxane，例如，"MAO")、改性的鋁氧垸(例如， "TIBAO")、以及垸基鋁化合物。還可以使用例如四(五氟苯基)硼酸三 (n-丁基)銨之類的電離活化劑(中性或離子的)。此外，可以使用三氟苯 基硼準金屬前驅體。這些活化劑/前驅體中的任一者均可以單獨使用或與其 他成分組合使用。
MAO和其他鋁基活化劑是本領域公知的。電離活化劑是本領域公知 的，並由例如Eugene YouXian Chen & Tobin J. Marks的Cocatalysts for Metal-Catalyzed Olefin Polymerization: Activators, Activation Processes, and Structure-Activity Relationships 100(4) Chemical Reviews 1391陽1434(2000)描 述。活化劑可以與載體締合或鍵合，或者與催化劑成分(例如，茂金屬) 締合或者與催化劑成分分離，例如由Gregory G. Hlatky的Heterogeneous Single-Site Catalysts for Olefin Polymerization 100(4) Chemical Reviews 1347-1374(2000)所描述的。
齊格勒-納塔催化劑
示例性的齊格勒-納塔催化劑成分在Ziegler Catalysts 363-386 (G. Fink, R. Mulhaupt, H.H. Brintzinger, eds. Springer-Verlag 1995);或在EP 103 120; EP 102 503; EP 0 231 102; EP 0 703 246; RE 33,683; US4,302,565; US 5,518,973; US 5,525,678; US 5,288,933; US 5,290,745; US 5,093,415和US 6,562,905中公開。這些催化劑的示例包括4、 5或6族過 渡金屬氧化物、醇化物和滷化物，或者鈦、鋯或釩的氧化物、醇化物和滷 化物；可選地與鎂化合物、內部或外部給電子體(乙醇、乙醚、矽氧烷 等)、鋁或硼烷和滷代烷、以及無機氧化物載體組合使用。
常規類型的過渡金屬催化劑是本領域公知的那些傳統的齊格勒-納塔催 化劑。常規類型的過渡金屬催化劑在美國專利第4,115,639、 4,077，904、 4,482,687、 4,564,605、 4,721,763、 4,879,359和4,960,741號中進行了i寸 論。可以使用的常規類型的過渡金屬催化劑化合物包括元素周期表中從3 族到17族、或從4族到12族、或從4族到6族的過渡金屬化合物。
這些常規類型的過渡金屬催化劑可以由分子式MRx表示，其中M 是從3族到17族的金屬，或者從4族到6族的金屬，或者4族的金屬，或 者鈦；R是滷素或烴氧基團；並且x是金屬M的化合價。R的示例包括烷 氧基、苯氧基、溴、氯和氟。在M是鈦的情況下常規類型的過渡金屬催化 劑包括TiCl4 、 TiBr4 、 Ti(OC2H5)3Cl 、 Ti(OC2H5)Cl3 、 Ti(OC4H9)3Cl 、 Ti(OC3H7)2Cl2、 Ti(OC2H5)2Br2、 TiCl3 1/3A1C13以及Ti(OCl2H25)Cl3。
基於鎂/鈦給電子體複合物的常規類型的過渡金屬催化劑化合物在例如 美國專利第4,302,565和4，302，566號中描述。也可以想到從Mg/Ti/Cl/THF 得到的催化劑，其對本領域的普通技術人員是公知的。製備這種催化劑的 通用方法的一個示例包括以下步驟將TiCV溶解在THF中，使用Mg將 成分還原為TiCl3，添加MgCl2，以及去除溶劑。
用於以上傳統類型的金屬催化劑化合物的常規類型的催化劑化合物可 以由分子式M3M4vX2cR3b-c表示，其中M3是元素周期表的從1族到3 族和12族到13族的金屬；M4是元素周期表的l族的金屬；v是0到1的 數值；每個X2是任意滷素；c是從0到3的數值；每個R3是單價烴基團 或氫；b是從l到4的數值；並且其中b減c至少為l。用於以上常規類型 的過渡金屬催化劑的其他常規類型的有機金屬助催化劑化合物具有M3R3k 的分子式，其中M3是IA、 IIA、 IIB或IIA族金屬，例如鋰、鈉、鈹、 鋇、硼、鋁、鋅、鎘和鎵；k取決於M3的化合價而等於1、 2或3， M3的化合價又接著通常取決於M3所屬的特定族；並且每個R3可以是任意單 價基團，包括烴基團和包含13到16族元素(例如氟、鋁或氧，或其組 合)的烴基團。
混合催化劑體系
混合催化劑可以是雙金屬催化劑組合物或多催化劑組合物。如本文所 使用的，術語"雙金屬催化劑組合物"和"雙金屬催化劑"包括含有兩種 或更多種不同催化劑成分且每種催化劑成分都具有不同的金屬基團的任意 組合物、混合物或體系。術語"多催化劑組合物"和"多催化劑"包括含 有兩種或更多種不同催化劑成分但無論是否含有金屬的任意組合物、混合 物或體系。因此，除非另外註明，術語"雙金屬催化劑組合物"、"雙金 屬催化劑"、"多催化劑組合物"和"多催化劑"將在本文統稱為"混合 催化劑"。在一個優選實施例中，混合催化劑包括至少一種茂金屬催化劑 成分和至少一種非茂金屬成分。
已經使用一組數字上限和一組數字下限描述了某些實施例和特徵。應 該理解，除非另外指明的，其意在表示從任一下限到任一上限的範圍。某 些下限、上限和範圍在一個或多個權利要求中出現。全部數值是所表示值 的"大約"或"近似"，並且將本領域的普通技術人員能夠預計的實驗誤 差和波動考慮在內。
以上界定了各種術語。對於權利要求中使用的以上未定義的術語，應
該賦予己經由本領域的技術人員如在至少一個已印刷的公開或授權專利中
所反映的那樣所賦予該術語的最寬定義。此外，全部專利、測試過程、以 及本申請涉及的其他文獻均在該公開不會與此申請不一致的程度上並在允
許結合的權限內被完整地結合於此。
雖然前文針對本發明的實施例，但是在不偏離本發明的基本範圍的情 況下可構思本發明的其他和進一步的實施例，並且本發明的範圍由所附權 利要求確定。
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權利要求
1.一種噴嘴，其用於烯烴聚合所用的催化劑注入，所述噴嘴包括第一管道，其包括主體、錐形部分、和注入末端；第二管道，其具有內表面和外表面，其中所述第一管道繞所述第二管道布置，以在其兩者之間界定了第一環形空間；以及支撐構件，其至少部分地繞所述第一管道的外表面布置，以在其兩者之間界定了第二環形空間，所述支撐構件在其第一端部處具有收縮的外表面。
2. 根據權利要求1所述的噴嘴，其中，所述第一管道的所述主體繞所 述第二管道布置。
3. 根據權利要求1或2所述的噴嘴，其中，所述第一管道的所述注入 末端的外表面收縮。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的噴嘴，其中，所述注入末端的 內表面是恆定的。
5. 根據權利要求4所述的噴嘴，其中，所述注入末端的所述內表面界 定了通過其的流路。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的噴嘴，其中，所述第一管道的過渡部分的內表面朝向所述注入末端收縮。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的噴嘴，其中，所述第一管道的 所述主體的內表面是恆定的。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的噴嘴，其中，所述第二管道具 有第一開口端部和第二封閉端部。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的噴嘴，其中，所述第二管道包 括圍繞其的徑向和軸向間隔開的多個孔口。
10. 根據權利要求1至9中任一項所述的噴嘴，其中，所述第二管道 包括繞所述第二管道螺旋地排列的第一列軸向間隔開的孔口。
11. 根據權利要求1至10中任一項所述的噴嘴，其中，所述第二管道 包括第一列軸向間隔開的孔口和第二列軸向間隔開的孔口，其中每排都繞所述第二管道螺旋地排列，使得在所述第一列和所述第二列中軸向對應的 孔口徑向地間隔開。
12. 根據權利要求1至11中任一項所述的噴嘴，其中，所述第一管道 的至少一部分延伸超出所述支撐構件的所述收縮的外表面。
13. 根據權利要求1至12中任一項所述的噴嘴，其中，所述第一管道的所述錐形部分延伸超出所述支撐構件的所述收縮的外表面。
14. 根據權利要求1至13中任一項所述的噴嘴，其中，所述第一管道 的所述注入末端延伸超出所述支撐構件的所述收縮的外表面。
15. 根據權利要求8所述的噴嘴，其中，所述第二管道的所述封閉端 部延伸超出所述支撐構件的所述收縮的外表面。
16. 根據權利要求1至15中任一項所述的噴嘴，還包括布置在所述第 二環形空間內的一個或多個徑向間隔物。
17. 根據權利要求16所述的噴嘴，其中所述一個或多個徑向間隔物包 括繞所述支撐構件的內表面布置的三個或更多個等間隔分布的間隔物。
18. —種噴嘴，其用於烯烴聚合所用的催化劑注入，所述噴嘴包括 第一管道，其包括主體、錐形部分、和注入末端；第二管道，其具有內表面和外表面，其中所述第一管道繞所述第二管 道布置，以在其兩者之間界定了第一環形空間；以及支撐構件，其至少部分地繞所述第一管道的外表面布置，以在其兩者 之間界定了第二環形空間，所述支撐構件在其第一端部處具有收縮的外表 面，其中所述第一管道和所述第二管道的至少一部分延伸超出所述支撐構 件的收縮的所述外表面。
19. 根據權利要求18所述的噴嘴，其中，所述第一管道的所述主體繞 所述第二管道布置。
20. 根據權利要求18或19所述的噴嘴，其中，所述第一管道的所述 注入末端的外表面收縮。
21. 根據權利要求20所述的噴嘴，其中，所述注入末端的內表面是恆 定的。
22. 根據權利要求21所述的噴嘴，其中，所述注入末端的所述內表面界定了通過其的流路。
23. 根據權利要求18至22中任一項所述的噴嘴，其中 道的過渡部分的內表面朝向所述注入末端收縮。
24. 根據權利要求18至23中任一項所述的噴嘴，其中 道的所述主體的內表面是恆定的。
25. 根據權利要求18至24中任一項所述的噴嘴，其中 道具有第一開口端部和第二封閉端部。
26. 根據權利要求18至25中任一項所述的噴嘴，其中 道包括圍繞其的徑向和軸向間隔開的多個孔口 。
27. 根據權利要求18至26中任一項所述的噴嘴，其中 道包括繞所述第二管道螺旋地排列的第一列軸向間隔開的孔口。
28. 根據權利要求18至27中任一項所述的噴嘴，其中，所述第二管 道包括第一列軸向間隔開的孔口和第二列軸向間隔開的孔口，其中每排都 繞所述第二管道螺旋地排列，使得在所述第一列和所述第二列中軸向對應 的孔口徑向地間隔開。
29. 根據權利要求18至28中任一項所述的噴嘴，其中，所述第一管 道的所述錐形部分延伸超出所述支撐構件的所述收縮的外表面。
30. 根據權利要求18至29中任一項所述的噴嘴，其中，所述第一管 道的所述注入末端延伸超出所述支撐構件的所述收縮的外表面。
31. 根據權利要求25所述的噴嘴，其中，所述第二管道的所述封閉端 部延伸超出所述支撐構件的所述收縮的外表面。
32. 根據權利要求18至31中任一項所述的噴嘴，還包括布置在所述 第二環形空間內的一個或多個徑向間隔物。
33. 根據權利要求32所述的噴嘴，其中所述一個或多個徑向間隔物包 括繞所述支撐構件的內表面布置的三個或更多個等間隔分布的間隔物。
34. —種用於將催化劑注入到氣相聚合反應器中的方法，包括 向反應器提供一個或多個噴嘴，至少一個噴嘴包括第一管道，其包括主體、錐形部分、和注入末端;，所述第一管 ，所述第一管 ，所述第二管 ，所述第二管 ，所述第二管第二管道，其具有內表面和外表面，其中所述第一管道繞所述第二管道布置，以在其兩者之間界定了第一環形空間；以及支撐構件，其至少部分地繞所述第一管道的外表面布置，以在其兩者之間界定了第二環形空間，所述支撐構件在其第一端部處具有收 縮的外表面；使催化劑漿料流動通過所述第一環形空間並進入所述反應器； 使一種或多種單體流動通過所述第二環形空間並進入所述反應器；並且使一種或多種惰性氣體通過所述第二管道的環形空間流入所述第一環 形空間並流入所述反應器。
35. 根據權利要求34所述的方法，其中，所述催化劑漿料包括一種或 多種催化劑顆粒以及一種或多種液體。
36. 根據權利要求34或35所述的方法，其中，所述催化劑漿料包括 選自齊格勒-納塔催化劑、鉻基催化劑、茂金屬催化劑、含15族元素的催 化劑、雙金屬催化劑和混合催化劑的一種或多種催化劑成分。
37. 根據權利要求34至36中任一項所述的方法，其中，所述催化劑 漿料包括一種或多種含15族元素的催化劑。
38. 根據權利要求34至37中任一項所述的方法，其中，所述催化劑 漿料包括選自4族亞氨基-苯酚複合物、4族二(氨基)複合物和4族吡啶基-氨基複合物的一種或多種催化劑成分。
39. 根據權利要求34至38中任一項所述的方法，其中，所述一種或 多種單體通過所述第二環形空間的流率為約455kg/hr到約2，273kg/hr。
40. 根據權利要求34至39中任一項所述的方法，其中，所述催化劑 槳料通過所述第一環形空間的流率為約1.4kg/hr到約14kg/hr。
41. 根據權利要求34至40中任一項所述的方法，還包括將所述一種 或多種惰性氣體和所述催化劑漿料在所述第一環形空間內混合。
42. 根據權利要求34至41中任一項所述的方法，還包括使所述一種 或多種惰性氣體和所述催化劑漿料通過所述第一管道的所述注入末端流動 到所述反應器中。
43.根據權利要求34至42中任一項所述的方法，還包括隨著所述一種或多種單體通過所述第二環形空間的的流動，使所述一種或多種惰性氣 體和所述催化劑漿料的混合物在所述反應器中霧化。
全文摘要
本發明提供了一種噴嘴，其用於烯烴聚合所用的催化劑注入。在一個或多個實施例中，所述噴嘴包括第一管道，其包括主體、錐形部分、和注入末端。所述噴嘴還包括第二管道，其具有內表面和外表面。所述第一管道繞所述第二管道布置，以在其兩者之間界定了第一環形空間。所述噴嘴還包括支撐構件，其至少部分地繞所述第一管道的外表面布置，以在其兩者之間界定了第二環形空間。所述支撐構件在其第一端部處具有收縮的外表面。
文檔編號C08F2/01GK101553507SQ200780037117
公開日2009年10月7日 申請日期2007年9月26日 優先權日2006年10月3日
發明者丹尼爾·P·茲爾克, 布魯斯·J·薩瓦特斯凱, 查爾斯·W·利普, 科斯特恩·A·泰瑞, 約翰·H·奧斯卡姆, 蒂莫西·R·林恩, 馬克·B·戴維斯, 馬克·W·布拉德 申請人:尤尼威蒂恩技術有限公司