專利名稱：使用環(huán)管反應(yīng)器的連續(xù)淤漿聚合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請是中國專利申請02828583. 2的分案申請。本發(fā)明涉及在淤漿 聚合方法中用于連續(xù)地從包含惰性稀釋劑和未反應(yīng)單體的液體介質(zhì)中分 離聚合物固體的裝置。具體地，本發(fā)明涉及用于連續(xù)地從液體介質(zhì)中分離 聚合物固體、千燥所述聚合物、和回收所述稀釋劑和未反應(yīng)單體的裝置， 減少了使稀釋劑蒸氣冷凝成液體稀釋劑以再用于所述聚合過程所需的壓 縮。另一方面，本發(fā)明涉及連續(xù)地從液體介質(zhì)中分離聚合物固體的方法。 具體地，本發(fā)明涉及連續(xù)地從液體介質(zhì)中分離聚合物固體、千燥所述聚合 物、和回收所述惰性稀釋劑和未反應(yīng)單體以再用于所述聚合過程的方法。
本發(fā)明還涉及用于在連續(xù)淤漿環(huán)管反應(yīng)器中生產(chǎn)聚合物的方法，包括 將催化劑、單體、以及可選擇地，共聚單體、助催化劑、稀釋劑、聚合物 改性劑或它們的混合物中的至少 一種送入所述反應(yīng)器；其中從多個催化劑 入口將催化劑送入所述反應(yīng)器；并且從反應(yīng)器中回收聚合物。
本發(fā)明還涉及用于在連續(xù)淤漿環(huán)管反應(yīng)器中生產(chǎn)聚合物的方法，該方
合淤漿；通過至少兩個卸料管將^合'游漿的一部分作為漿液流出液排出， 該漿液流出液包括在排出的液體介質(zhì)中的排出的聚合物固體淤漿；將來自 至少兩個卸料管的所述流出液合并；在第一閃蒸罐中閃蒸合并后的流出
液，以形成第一閃蒸蒸氣和第一閃蒸漿液；以及在不壓縮的情況下將所述 第一閃蒸蒸氣的至少一部分冷凝。
本發(fā)明還涉及一種淤漿環(huán)管反應(yīng)器，其包括多個催化劑入口；至少一 個原料入口；至少一個卸料管；以及在所述反應(yīng)器中的至少一個循環(huán)器； 其中將催化劑入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器對稱點的45 %范圍內(nèi)。
背景技術(shù)：
在用于生產(chǎn)聚合物的許多聚合工藝中，生成聚合流出液，它是懸浮于 液體介質(zhì)(通常為反應(yīng)稀釋劑和未反應(yīng)單體)中的顆粒狀聚合物固體的漿
液。此類方法的典型實例公開在Hogan和Bank的US2 285 721中，該文 獻引入本文供參考。雖然Hogan文獻中所述聚合工藝采用包含氧化鉻和載 體的催化劑，但本發(fā)明適用于產(chǎn)生包含懸浮于包含稀釋劑和未反應(yīng)單體的 液體介質(zhì)中的顆粒狀聚合物固體漿液的流出液的任何工藝。這種反應(yīng)過程 包括本領(lǐng)域稱為粒形聚合的那些方法。
多數(shù)工業(yè)操作中，希望以不使液體介質(zhì)受到污染的方式分離所述聚合 物和包含惰性稀釋劑和未反應(yīng)單體的液體介質(zhì)，從而可將所述液體介質(zhì)再 循環(huán)至聚合區(qū)，即使有任何提純的話也是最少。迄今已使用的特別有利的 技術(shù)是Scoggin等的US3 152 872中所公開的那些技術(shù)，更具體地是結(jié)合 該專利的圖2所說明的實施方案。該方法中，反應(yīng)稀釋劑、溶解的單體和 催化劑在環(huán)管反應(yīng)器中循環(huán)，其中聚合反應(yīng)的壓力為約100至700psia。 所產(chǎn)生的固體聚合物也在反應(yīng)器中循環(huán)。聚合物和液體介質(zhì)的漿液收集在 所述淤漿環(huán)管反應(yīng)器的一或多個沉降支管中，使?jié){液周期性地從中排放至 閃蒸室中，在其中使所述混合物閃蒸至低壓如約20psia。雖然所述閃蒸 導(dǎo)致所述液體介質(zhì)基本上完全從聚合物中除去，但必須將氣化的聚合稀釋 劑(如異丁烷)再壓縮以使所回收的稀釋劑冷凝成適用于作為液體稀釋劑 循環(huán)回所述聚合區(qū)的液體形式。壓縮設(shè)備的成本及其操作所需功用通常占
生產(chǎn)聚合物所需費用的很大一部分。
一些聚合工藝在稀釋劑循環(huán)回反應(yīng)器之前蒸餾所述液化稀釋劑。蒸餾
的目的是除去單體和輕餾分污染物。然后使蒸餾后的液體稀釋劑通過處理 器床除去催化劑毒物，然后進入所述反應(yīng)器。蒸餾和處理所用設(shè)備及功用 成本可能是所述聚合物生產(chǎn)成本的很大一部分。
在工業(yè)操作中，希望以最小的成本使所述稀釋劑蒸氣液化。迄今所用 的這種技術(shù)之一公開在Hanson和Sherk的US4 424 341中，其中中壓閃
本更高的壓縮步驟而是通過熱交換使此稀釋劑的閃蒸部分液化。
6發(fā)明概述
本發(fā)明涉及在連續(xù)淤漿環(huán)管反應(yīng)器中生產(chǎn)聚合物的方法，包括將催 化劑、單體、以及可選擇地，共聚單體、助催化劑、稀釋劑、聚合物改性
劑或它們的混合物的至少 一種送入所述反應(yīng)器；其中從多個催化劑入口將 催化劑送入所述反應(yīng)器；并且從反應(yīng)器中回收聚合物。
按照本發(fā)明的一種實施方案，該方法還包括用于單體、共聚單體、助 催化劑、稀釋劑、聚合物改性劑、工藝添加劑或它們的混合物中的至少一 種的至少一個原料入口。優(yōu)選地，該方法包括多個原料入口。
在按照本發(fā)明的另 一種實施方案中，該方法還包括在反應(yīng)器中的至少 一個循環(huán)器。優(yōu)選地，所述至少一個循環(huán)器包括泵。還優(yōu)選地，所述至少 一個循環(huán)器包含馬達驅(qū)動裝置，以增加環(huán)管反應(yīng)器中循環(huán)漿液的壓力。
按照本發(fā)明的一種實施方案，將至少一個催化劑入口設(shè)置在至少一個 循環(huán)器的吸入端。按照本發(fā)明的另 一種實施方案，將至少一個原料入口設(shè) 置在至少一個循環(huán)器的排出端。優(yōu)選地，將至少一個催化劑入口和至少一 個原料入口分別設(shè)置在同 一循環(huán)器的吸入端和排出端。
一般地，將催化劑入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點的45%范圍 內(nèi)。優(yōu)選地，將催化劑入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點的25%范圍 內(nèi)。更優(yōu)選地，將催化劑入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點的10%范 圍內(nèi)。最優(yōu)選地，將催化劑入口"i殳置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點。
一般地，將循環(huán)器設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點的45%范圍內(nèi)。 優(yōu)選地，將循環(huán)器設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點的25%范圍內(nèi)。更優(yōu) 選地，將循環(huán)器設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點的10%范圍內(nèi)。最優(yōu)選 地，將循環(huán)器設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點。
還一般地，將原料入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點的45%范圍 內(nèi)。優(yōu)選地，將原料入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點的25%范圍內(nèi)。 更優(yōu)選地，將原料入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點的10%范圍內(nèi)。 最優(yōu)選地，將原料入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點。
按照本發(fā)明的另一種實施方案，所述環(huán)管反應(yīng)器的長度至少為750 英尺，優(yōu)選至少為1000英尺，更優(yōu)選至少為1400英尺。在另一種實施方案中，所述環(huán)管反應(yīng)器至少有6根支管，優(yōu)選至少有8根支管，更優(yōu)選至 少有12根支管。在另一種實施方案中，所述環(huán)管反應(yīng)器的體積至少為 10000加侖，優(yōu)選至少為20000加侖，更優(yōu)選至少為35000加侖，最優(yōu)選 至少為40000加侖。
按照本發(fā)明的一種實施方案，以w"計，沿所述環(huán)管反應(yīng)器的任何兩 點采集的反應(yīng)單體的濃度差在高值的20%以內(nèi)。在一優(yōu)選實施方案中， 以wt。/。計，沿所述環(huán)管反應(yīng)器的任何兩點釆集的反應(yīng)單體的濃度差在高值 的10%以內(nèi)。在一更優(yōu)選的實施方案中，以wt。/。計，沿所述環(huán)管反應(yīng)器的 任何兩點采集的反應(yīng)單體的濃度差在高值的5%以內(nèi)。
本發(fā)明還涉及用于在連續(xù)淤漿環(huán)管反應(yīng)器中生產(chǎn)聚合物的方法，該方
合淤漿；通過至少兩個卸料管將聚合淤漿的一部分作為漿液流出液排出， 該漿液流出液包括在排出的液體介質(zhì)中的排出的聚合物固體淤漿；將來自 至少兩個卸料管的所述流出液合并；在第 一 閃蒸罐中閃蒸合并后的流出 液，以形成第一閃蒸蒸氣和第一閃蒸漿液；以及在不壓縮的情況下將所述 第 一 閃蒸蒸氣的至少 一部分冷凝。
按照本發(fā)明的一種實施方案，至少通過一個卸料管的漿液流出液的排 出是連續(xù)的。優(yōu)選地，至少通過兩個卸料管的漿液流出液的排出是連續(xù)的。 還優(yōu)選地，將來自所有卸料管的所述流出液合并到 一個傳料導(dǎo)管。
按照本發(fā)明的另 一種實施方案，將卸料管設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對 稱點的45%范圍內(nèi)。優(yōu)選地，將卸料管設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點 的25%范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，將卸料管設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點的 10%范圍內(nèi)。最優(yōu)選地，將卸料管設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對稱點。
按照本發(fā)明的另一種實施方案，將至少一個卸料管設(shè)置在所述環(huán)管反 應(yīng)器的底部管道(run)上。優(yōu)選地，所述底部管道是180。彎管。還優(yōu)選 地，將該卸料管設(shè)置在所述180。彎管中心的45。范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，將該 卸料管設(shè)置在所述180。彎管中心的25。范圍內(nèi)。還更優(yōu)選地，將該卸料管 設(shè)置在所述180。彎管中心的10。范圍內(nèi)。最優(yōu)選地，將該卸料管設(shè)置在所 述180。彎管中心。.>，
中分離聚合物固體的裝置。另一方面，本發(fā)明涉及用于連續(xù)地從液體介質(zhì) 中分離聚合物固體、干燥所述聚合物、和回收所述稀釋劑和未反應(yīng)單體的
壓縮。另一方面，本發(fā)明涉及連續(xù)地從液體介質(zhì)中分離聚合物固體的方法。 另一方面，本發(fā)明涉及連續(xù)地從液體介質(zhì)中分離聚合物固體、干燥所述聚
法。 。 、 1 ; 、 、、夕 '、、
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于連續(xù)地從包含在含有惰性稀釋劑和未反 應(yīng)單體的液體介質(zhì)中的聚合物固體漿液的聚合流出液中回收所述聚合物
固體的裝置。所述裝置包括位于淤漿反應(yīng)器(其例子包括淤漿環(huán)管反應(yīng)
器和攪拌釜式淤漿反應(yīng)器)上的卸料閥，用于將所述淤漿反應(yīng)器的一部分
內(nèi)容物連續(xù)排放至第一傳料導(dǎo)管；具有由以等于或大于所述漿液/聚合物
固體的滑動角的角度向水平方向傾斜的基本上直的側(cè)面限定的底部的第 一閃蒸罐，其中所述第一閃蒸罐的壓力和所述聚合流出液的溫度是這樣的
以致約50至約100%的所述液體介質(zhì)將氣化而且所述蒸氣的惰性稀釋劑
組分可在不壓縮的情況下通過與溫度在約65至約135。F的流體熱交換而
冷凝；與所述第一閃蒸罐相通的第一閃蒸罐出口密封室，其長度(l)和
直徑(d)使這樣水平的濃縮聚合物固體/漿液在所述第一閃蒸罐出口密
封室中積累而形成壓力密封；密封室出口減壓器，用于使?jié)饪s聚合物固體
/漿液的活塞流連續(xù)排放至第二傳料導(dǎo)管，將所述濃縮聚合物固體/漿液
傳送至第二閃蒸罐，其中所述第二閃蒸罐的壓力和所述濃縮聚合物固體/
漿液的溫度是這樣的以致任何殘留的惰性稀釋劑和/或未反應(yīng)單體基本
上全部氣化而從塔頂除去用于通過壓縮和熱交換而冷凝，所述聚合物固體
從所述第二閃蒸罐底部排出用于其它加工或儲存。
本發(fā)明還提供一種方法，包括通過卸料閥連續(xù)地從淤漿反應(yīng)器中排
出聚合流出液流；在所述聚合流出液通過所述第一傳料導(dǎo)管期間增加其熱
含量至低于所述聚合物熔點的溫度，同時將所述聚合流出液連續(xù)地傳送至 第一閃蒸罐，所述第一閃蒸罐具有由以等于或大于所述濃縮的聚合物固體/漿液的滑動角的角度向水平方向傾斜的基本上直的側(cè)面限定的底部；在 所述第一加熱的閃蒸罐中連續(xù)地使約50至約100%的所述液體介質(zhì)氣化
135°F的流體熱交換而冷凝；將所述濃縮聚合物固體/漿液連續(xù)地從所述 第一閃蒸罐排放至第一閃蒸罐出口密封室，其長度(1)和直徑(d)使大 量濃縮聚合物固體/漿液持續(xù)保持在所述第一閃蒸罐出口密封室中而形 成壓力密封；使所述濃縮聚合物固體/漿液從所述第一閃蒸罐出口密封室 通過密封室出口減壓器連續(xù)排放，所述減壓器由以等于或大于從中除去約 50 - 100 %惰性稀釋劑后保留的所述聚合物固體的滑動角的角度向水平方 向傾斜的基本上直的側(cè)面限定；將濃縮聚合物固體/漿液的連續(xù)活塞流從 所述第一閃蒸罐出口密封室經(jīng)所述密封室出口減壓器傳送至第二傳料導(dǎo) 管，將所述濃縮聚合物固體/漿液的連續(xù)活塞流傳送至第二閃蒸罐；在比 所述第 一 閃蒸罐更低的壓力下操作的第二閃蒸罐中使任何殘留的惰性稀 釋劑和/或未反應(yīng)單體基本上全部連續(xù)地氣化；通過壓縮和熱交換使來自 所述第二閃蒸罐的氣化的惰性稀釋劑和/或未反應(yīng)單體冷凝；使基本上干 燥的聚合物漿液連續(xù)地從所述第二閃蒸罐排出用于其它加工或儲存。
體的重量百分率更高重量百分率的聚合物固體的裝置。所述裝置包括有第 一端的導(dǎo)管，其中所述第一端向所述環(huán)管反應(yīng)器中延伸一^巨離。所述導(dǎo) 管還有限定開口的部分，其中所述開口相應(yīng)于所述循環(huán)漿液的方向設(shè)置。 理想地，所述開口可面向所述循環(huán)漿液的流動方向。此外， 一部分導(dǎo)管可 從環(huán)管反應(yīng)器向外延伸用于從環(huán)管反應(yīng)器中連續(xù)或不連續(xù)地排放聚合物 固體。
合物固體的重量百分率更高重量百分率的聚合物固體的方法。該方法包括 使具有限定開口的部分的導(dǎo)管向環(huán)管反應(yīng)器中延伸 一粉巨離的步驟，其中 所述開口延伸至所述循環(huán)漿液中。此外，該方法可包括通過從環(huán)管反應(yīng)器
T巧
10當(dāng)然，本發(fā)明還可以包括本文所公開的實施方案的各種結(jié)合。 本發(fā)明還提供一種用于從與環(huán)管反應(yīng)器相連并與所述環(huán)管反應(yīng)器流 體相通的導(dǎo)管中清除聚合物固體的裝置。該裝置包括一個傳感器、與所述 導(dǎo)管流體相通的第 一閥門、位于第 一惰性稀釋劑和所述導(dǎo)管之間的第二閥 門，其中所述第一惰性稀釋劑與所述環(huán)管反應(yīng)器和所述第一閥門之間的導(dǎo) 管流體相通，根據(jù)所述傳感器所產(chǎn)生的信號，關(guān)閉所述第一閥門，打開所 述第二閥門，使所述第一惰性稀釋劑在足以從導(dǎo)管中清除聚合物固體的壓
力下以足夠的量進入所述導(dǎo)管。該裝置還可進一步包括位于第二惰性稀釋 劑和所述導(dǎo)管之間的第三閥門，其中所述第二惰性稀釋劑與所述環(huán)管反應(yīng) 器和所述第 一 閥門之間的導(dǎo)管流體相通。這樣當(dāng)打開所述第 一 閥門并關(guān)閉 所述第二閥門時，打開所述第三閥門使第二惰性稀釋劑進入所述導(dǎo)管。
本發(fā)明還提供一種用于從與環(huán)管反應(yīng)器相連并與所述環(huán)管反應(yīng)器流
體相通的導(dǎo)管中清除聚合物固體的方法。該方法包括以下步驟(1 )響 應(yīng)于來自第一傳感器的第一信號關(guān)閉第一閥門，其中所述第一閥門與所述 導(dǎo)管相連并與之流體相通；(2)響應(yīng)于來自第二傳感器的第二信號打開 第二閥門，其中所述第二閥門與第一惰性稀釋劑和所述導(dǎo)管之間流體相 通，其中所述第一惰性稀釋劑與所述環(huán)管反應(yīng)器和所述第一閥門之間的導(dǎo) 管流體相通；和(3)在足以從所述導(dǎo)管中清除聚合物固體的壓力下使足 量的第一惰性稀釋劑流入所述導(dǎo)管。該方法中，所述第一和第二傳感器可 以是一個共用傳感器，所述第 一和第二信號可以是一個共用信號。
本發(fā)明還提供一種用于使細料返回環(huán)管反應(yīng)器中的聚合漿液中的裝置。 該裝置包括用于將一部分聚合漿液從環(huán)管反應(yīng)器排入第 一傳料導(dǎo)管的卸 料閥。所述第一傳料導(dǎo)管將所述聚合漿液傳送至第一閃蒸罐中。所述第一 閃蒸罐使一部分聚合漿液轉(zhuǎn)化成第 一流體如蒸氣。所述第 一流體包含來自 所述聚合漿液的一部分稀釋劑和細料。第二傳料導(dǎo)管將所述第一流體傳送 至第一旋風(fēng)分離器中，所述第一旋風(fēng)分離器使一部分第一流體轉(zhuǎn)化成第二 流體如蒸氣。所述第二流體包含一部分稀釋劑和細料。第三傳料導(dǎo)管將所 述第二流體傳送至換熱器中，所述換熱器使所述第二流體轉(zhuǎn)化成包含所述稀釋劑和細料的液體。第四傳料導(dǎo)管使所述液體返回所述環(huán)管反應(yīng)器中的 聚合漿液中。該裝置還可包括第一傳料導(dǎo)管加熱器，用于在所述第一傳料 導(dǎo)管加熱器和所述聚合漿液之間換熱。
本發(fā)明還提供一種用于使細料返回環(huán)管反應(yīng)器中的聚合漿液中的方
法。該方法包括(i)從所述環(huán)管反應(yīng)器中排出一部分聚合漿液；(ii) 將所排出的聚合漿液傳送至第一閃蒸罐中；(iii)在所述閃蒸罐中使一 部分聚合漿液轉(zhuǎn)化成第一流體，所述第一流體包含稀釋劑和所述細料；
(i v)將所述第 一流體從所述第 一 閃蒸罐傳送至第 一旋風(fēng)分離器中；(v ) 在所述旋風(fēng)分離器中使一部分第一流體轉(zhuǎn)化成包含所述稀釋劑和所述細 料的第二流體；(vi)將所述第二流體傳送至換熱器中；(vii)在所述 換熱器中使所述第二流體轉(zhuǎn)化成包含所述稀釋劑和所述細料的液體；和
(vi H )使所述液體返回所述環(huán)管反應(yīng)器中的聚合漿液中。
本發(fā)明還提供一種用于從以大于2.8 lbs/hr-gal的時空產(chǎn)率操作 的環(huán)管反應(yīng)器中的聚合漿液中產(chǎn)生聚合物的裝置和方法。在此情況下，在 包含液體介質(zhì)和固體的聚合漿液中形成聚合物。使所述聚合漿液排入第一 傳料導(dǎo)管。離開所述環(huán)管反應(yīng)器時將所述聚合漿液稱為聚合流出液。在第 一傳料導(dǎo)管中將所述聚合流出液加熱至低于所述聚合物固體熔融溫度的 溫度。使加熱后的聚合流出液經(jīng)所述第 一傳料導(dǎo)管傳送至第 一 閃蒸罐中。 在所述第一閃蒸罐中，使約50%至約100%的所述液體介質(zhì)氣化。通過熱 交換使所述蒸氣冷凝。使聚合物固體從第 一 閃蒸罐經(jīng)密封室排入第二閃蒸 罐，所述密封室的尺寸足以使足以保持壓力密封的大量聚合物固體保持在 所述密封室中。然后將所述聚合物固體傳送至第二閃蒸罐中。在第二閃蒸 罐中，使所述聚合物固體受到從第一閃蒸罐中的較高壓力至第二閃蒸罐中 的較低壓力的減壓。然后將所述聚合物固體從第二閃蒸罐中排出。此外， 所述聚合漿液中固體的重量百分率可大于47%。所述環(huán)管反應(yīng)器可在大 于0.15ft/ft的總循環(huán)泵送壓頭/反應(yīng)器距離下操作。所述環(huán)管反應(yīng)器也 可在循環(huán)泵送壓頭大于或等于200 ft下操作，并且具有多于8根立式支 管(leg)、理想地有在10和16根之間的立式支管、更理想地有在10 和12根之間的立式支管、最理想地有12根立式支管。所述環(huán)管反應(yīng)器中聚合漿液的體積可大于20000加侖。
本發(fā)明的目的之一是提供用于使聚合物固體連續(xù)地兩級閃蒸干燥的 裝置和方法，包括通過末端卸料閥(point discharge value)從淤漿 反應(yīng)器中連續(xù)排出包含聚合物固體和含惰性稀釋劑和未反應(yīng)單體的液體 介質(zhì)的聚合流出液，連續(xù)控制第 一閃蒸罐出口密封室中的固含量以提供壓 力密封，使所述第一閃蒸罐在比所述第二閃蒸罐明顯更高的壓力下操作， 同時通過所述密封室出口減壓器將聚合物固體連續(xù)排放至第二傳料導(dǎo)管 并進一步地傳送至第二閃蒸罐中(其避免第一閃蒸罐堵塞)，并通過熱交 換而非壓縮使約50%至約100%的惰性稀釋劑蒸氣連續(xù)液化。
本發(fā)明的另 一 目的是消除淤漿反應(yīng)器上對沉降支管的需要和周期性 地排放所述沉降支管的內(nèi)容物所致淤漿反應(yīng)器中間歇的高壓脈沖。本發(fā)明 的另一 目的是通過消除沉降支管中堵塞的可能性改善安全性。
本發(fā)明的另 一 目的是避免所述卸料閥下游設(shè)備堵塞。在聚合反應(yīng)器的 沉降支管中繼續(xù)聚合，反應(yīng)熱進一 步加熱所述液體介質(zhì)并有可能使一 些聚 合物固體溶解或熔融在一起。沉降支管的內(nèi)容物離開所述卸料閥時，所述
物沉淀而趨于堵塞下游設(shè)備。不需要沉降支管的本發(fā)明還通過避免聚合物 固體開始溶解或熔融而消除下游設(shè)備堵塞的可能性。
本發(fā)明的另 一 目的是通過連續(xù)卸料和增加反應(yīng)器出口處液體介質(zhì)的 乙烯濃度(例如大于或等于4 % (重)、理想地為4至8 % (重)、更理 想地為5至7% (重))提高反應(yīng)器的生產(chǎn)量。沉降支管因沉降支管內(nèi)反 應(yīng)加速導(dǎo)致下游設(shè)備堵塞的趨勢增加而限制了乙烯濃度。連續(xù)聚合流出漿 液流動使乙烯濃度僅受乙烯在反應(yīng)器中液體稀釋劑中的溶解度限制，從而 增加聚合的比反應(yīng)速率并提高反應(yīng)器的生產(chǎn)量。
本發(fā)明的另一目的是提高在環(huán)管反應(yīng)器的聚合區(qū)內(nèi)循環(huán)的聚合漿液 中聚合物固體的重量百分率(wt%)。理想地，所述聚合漿液中聚合物固 體的wt。/。大于45。/。、更理想地為45至65%、還更理想地為50至65%、 最理想地為55至65%。
本發(fā)明的另一目的是提高時空產(chǎn)率(STY),以磅/小時-加侖(lbs/hr-gal )表示。理想地，所述STY大于2. 6、更理想地為2. 6至4. 0、 最理想地為3. 3至4. 0。
本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點將從以下公開和

圖1和2中體現(xiàn)。 權(quán)利要求的裝置和方法提供幾個優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點，包括(1) 可從聚合漿液流出液的卸料點經(jīng)卸料閥、第一閃蒸罐、密封室、密封室出 口減壓器、至第二閃蒸罐連續(xù)地處理淤漿反應(yīng)器的內(nèi)容物，(2)環(huán)管反 應(yīng)器液體介質(zhì)中乙烯濃度顯著增加從而提高反應(yīng)器生產(chǎn)量，(3 )聚合漿 液中聚合物固體的wt。/。顯著增加，(4)反應(yīng)器的時空產(chǎn)率顯著增加，和 (5 )通過減少壓縮和/或蒸餾反應(yīng)器氣-液流出液的需要而降低能耗。 可減小循環(huán)壓縮機和其它下游設(shè)備的尺寸或省去。
附圖簡迷
圖1和2是本發(fā)明用于連續(xù)地從稀釋劑和未反應(yīng)單體中分離聚合物固 體的裝置的示意圖。
圖3是有延伸至環(huán)管反應(yīng)器和循環(huán)的聚合漿液中的開口的卸料導(dǎo)管 的i文大剖面圖。
圖4是壓力控制系統(tǒng)的示意圖。
圖5是具有多個催化劑入口、進料口、循環(huán)器和卸料管的環(huán)管反應(yīng) 器的示意圖。
圖6是三個原料入口的"對稱點"的示意圖例。 圖7是環(huán)管反應(yīng)器底部管道的一種類型的示意圖。
發(fā)明詳述
本文所用術(shù)語"聚合漿液"主要意指在環(huán)管反應(yīng)器中循環(huán)的包括聚合 物固體和液體的兩相組合物。所述固體包括催化劑和聚合的烯烴如聚乙 烯。所述液體包括惰性稀釋劑如異丁烷及溶解的單體、共聚單體、分子量 控制劑如氫氣、抗靜電劑、防污劑、清除劑、和其它加工助劑。
本文所用術(shù)語"時空產(chǎn)率"(STY)意指單位環(huán)管反應(yīng)器體積或聚合 漿液體積的聚合物產(chǎn)率。本文所用術(shù)語"催化劑生產(chǎn)能力"意指產(chǎn)生的聚合物重量/引入環(huán)管 反應(yīng)器中的催化劑重量。
本文所用術(shù)語"聚合物停留時間，，意指聚合物顆粒保留在環(huán)管反應(yīng)器
內(nèi)的平均持續(xù)時間。
本文所用術(shù)語"多個"意指大于一個。
本文所用術(shù)語"恒定反應(yīng)動力學(xué)，，意指以w"計，沿所述環(huán)管反應(yīng)器
的任何兩點采集的單體的濃度差在高值的20%以內(nèi)。
本文所用術(shù)語"對稱點"意指沿所述環(huán)管反應(yīng)器的整個長度是等距的。
例如，對于1200英尺長的環(huán)管反應(yīng)器，兩個對稱點相距600英尺，三個 對稱點相距400英尺，四個對稱點相距300英尺設(shè)置，等等。作為非限制 性的例子，對于1200英尺的反應(yīng)器，設(shè)置在該反應(yīng)器對稱點的三個催化 劑入口應(yīng)相距400英尺。作為非限制性的進一步的例子，對于1200英尺 的反應(yīng)器，設(shè)置在它們的對稱點25%范圍內(nèi)的三個原料入口，應(yīng)被分別 設(shè)置在400英尺對稱點的25 %范圍內(nèi)，即相距300 - 500英尺的范圍內(nèi)， 因此，這些部件中的一個或多個與其它部件將是不等距的。例如，對于具 有三個催化劑入口的1200英尺的環(huán)管反應(yīng)器，第一和第二催化劑入口相 距400英尺，第三入口與第二催化劑入口相距300英尺，第三入口與第一 入口相距500英尺，這種情況也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
本文所用術(shù)語"閃蒸漿液"意指含夾帶的(被吸收的)液體介質(zhì)和夾 帶的閃蒸蒸氣(如果有的話)的聚合物固體和/或混合在"自由流動的" 液體介質(zhì)中的聚合物固體。
本發(fā)明適用于包含聚合物固體和含惰性稀釋劑和未反應(yīng)的可聚合單 體的液體介質(zhì)的漿液，包括烯烴聚合所得漿液。 一般用于此反應(yīng)的烯烴單 體理想地包括每分子有2至8個碳原子的l-蜂烴。典型實例包括乙烯、 丙烯、丁埽、戊烯、己烯和辛烯。其它例子包括乙烯基芳族單體(如苯乙 烯和烷基取代的苯乙烯)、成對分布的單體(如異丁烯)和環(huán)烯烴(如降 冰片烯和乙烯基降冰片烯)。用于此烯烴聚合的典型稀釋劑包括每分子有 3至8、優(yōu)選3至4個碳原子的飽和脂族烴，如丙烷、異丁烷、丙烯、正 丁烷、正戊烷、異戊烷、正己烷、異辛烷等。這些稀釋劑中，優(yōu)選每分子有3至4個碳原子的那些，最優(yōu)選異丁烷。
按照本發(fā)明的一個實施方案，聚合流出液的卸料速度應(yīng)使來自淤漿環(huán) 管反應(yīng)器的連續(xù)工藝物流從液化聚合流出液的卸料點通過單點卸料閥并 通過第 一閃蒸罐和相聯(lián)的蒸氣回收和固體回收系統(tǒng)。聚合流出液的卸料速 度應(yīng)使所述淤漿反應(yīng)器內(nèi)保持恒壓并消除淤漿反應(yīng)器上的沉降支管內(nèi)發(fā) 生的與 一部分反應(yīng)器內(nèi)容物的排放相伴的間歇高壓脈沖。
從反應(yīng)器中排出的聚合流出液在傳送至第 一 閃蒸罐用于氣化期間被 加熱至低于聚合物熔融溫度的溫度。這可通過適當(dāng)加熱此第一傳料導(dǎo)管實 現(xiàn)。在聚合流出液通過此第 一導(dǎo)管傳送至第 一 閃蒸罐期間向所述聚合流出 液供應(yīng)的熱量優(yōu)選至少等于要在第 一 閃蒸罐中閃蒸氣化的惰性稀釋劑量 的蒸發(fā)熱。這將使在第 一 閃蒸罐中形成的要通入第二閃蒸罐的濃縮聚合物 固體以更高的固體溫度通入第二閃蒸罐，從而利于通過第二閃蒸罐的操作 除去該聚合物固體孔中殘留的稀釋劑。聚合流出液通過第一傳料導(dǎo)管傳送 至第一閃蒸罐期間傳遞給聚合流出液的熱量甚至可能更高，只要如此傳遞
的熱量不使其中的聚合物固體被加熱至它們趨于熔融或相互附聚的溫度。
所述濃縮聚合物固體/漿液從第一閃蒸罐排放至這樣長度(1)和直 徑(d)的第一閃蒸罐出口密封室中使足以在所述出口密封室中保持壓力 密封的足量的濃縮聚合物固體/漿液保持在所述出口密封室中。所述濃縮 聚合物固體/漿液從所述出口密封室經(jīng)出口密封室減壓器排放至第二傳 料導(dǎo)管中，將所迷濃縮聚合物固體/漿液以活塞流傳送至第二閃蒸罐中。 所迷出口密封室減壓器由以等于或大于所述濃縮聚合物固體/漿液的滑 動角的角度向水平方向傾斜的基本上直的側(cè)面限定。
用于第一閃蒸步驟的壓力將隨稀釋劑和未反應(yīng)單體的性質(zhì)和聚合流 出液的溫度而改變。典型地，可采用在約140至約315psia范圍內(nèi)的壓力； 更優(yōu)選約200至約270psia;最優(yōu)選約225至約250psia。
用于冷凝來自第一閃蒸步驟的蒸氣的換熱流體溫度在約65至約 150。F的范圍內(nèi)。優(yōu)選實施方案使用溫度約75至約140。F的換熱流體。最 優(yōu)選的實施方案使用溫度約85至約130°F的換熱流體。
當(dāng)使用大型環(huán)管反應(yīng)器時，希望保持恒定反應(yīng)動力學(xué)。在大型環(huán)管反應(yīng)器中，諸如未反應(yīng)單體的反應(yīng)物濃度在原料入口的下游比較高。隨著反 應(yīng)的進行，沿環(huán)管長度方向的反應(yīng)物的濃度降低。這種現(xiàn)象產(chǎn)生了沿環(huán)管 的反應(yīng)物濃度梯度，可以導(dǎo)致產(chǎn)率降低，最終產(chǎn)品的質(zhì)量問題，以及反應(yīng) 器控制難度。因此，希望使用多個反應(yīng)物的原料入口來降低濃度梯度。為 了類似的原因，希望通過使用多個入口以便催化劑、助催化劑、聚合物改 性劑和/或工藝添加劑平均分布。
本文定義的"恒定反應(yīng)動力學(xué)"，意指以Wt。/fl計，沿所述環(huán)管反應(yīng)器
的任何兩點采集的反應(yīng)單體的濃度差在較高值的20%以內(nèi)。作為圖5所 示的非限制性的例子，在反應(yīng)期間的同一時間從兩個取樣口 505、 506采 集兩個樣品，并分析其中未反應(yīng)乙烯的濃度。得到兩個值4. Owt。/。和 3.5wt%。因此，兩個值的差為0. 5wt%，在較高值的20%范圍內(nèi)(4.0wt% 的20%)。這表明該環(huán)管反應(yīng)器具有"恒定反應(yīng)動力學(xué)"。這兩個取樣 口 505、 506的位置可以是沿環(huán)管反應(yīng)器的任何一點。作為濃度分析所使 用的方法可以是任何公知的方法，只要使用同樣的方法來分析兩個樣品即 可。
本發(fā)明方法的一個方面是在具有從多個催化劑入口送入該環(huán)管反應(yīng) 器的催化劑的大型連續(xù)淤漿環(huán)管反應(yīng)器中生產(chǎn)聚合物，作為非限制性的例 子，在502A、 502B、 502C、 502D將催化劑送入該環(huán)管反應(yīng)器。優(yōu)選地， 該方法包括用于單體、共聚單體、助催化劑、稀釋劑、聚合物改性劑、工 藝添加劑或它們的混合物的至少一種的至少一個、優(yōu)選多個原料入口 503A、 503B、 503C、 503D?？梢允褂镁酆衔锔男詣﹣砀淖兙酆衔锏慕Y(jié)構(gòu)和 性能。可以使用工藝添加劑來改善反應(yīng)器的操作性能，諸如降低運行大型 環(huán)管反應(yīng)器的靜態(tài)效應(yīng)(static effect)。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說， 為了得到本發(fā)明公開的優(yōu)點，在本方法中可以使用很多不同的共聚單體、 助催化劑、稀釋劑、聚合物改性劑和工藝添加劑。例如，在典型的乙烯聚 合中，為了在環(huán)管反應(yīng)器l中保持相對恒定的乙烯濃度，可通過一個或多 個原料入口 503A、 503B、 503C、 503D將乙烯送入。該方法優(yōu)選還包括在 環(huán)管反應(yīng)器中的至少一個循環(huán)器501A、 501B、 501C和/或501D。更優(yōu)選 地，所述循環(huán)器是泵和/或包含馬達(507 )驅(qū)動裝置，以增加環(huán)管反應(yīng)器中循環(huán)漿液的壓力。
按照本發(fā)明的一種實施方案，將至少一個催化劑入口 502A、 502B、 502C和/或502D設(shè)置在循環(huán)器501A、 501B、 501C和/或501D的吸入端。 將至少一個原料入口 503A、 503B、 503C和/或503D優(yōu)選地設(shè)置在至少一 個循環(huán)器的排出端。更優(yōu)選地，將至少一個催化劑入口和至少一個原料入 口分別設(shè)置在同一循環(huán)器的吸入端和排出端。
沿環(huán)管反應(yīng)器合理地設(shè)置催化劑入口、循環(huán)器和原料入口的位置，以 沿環(huán)管反應(yīng)器方向保持恒定反應(yīng)動力學(xué)， 一般在對稱點的45%范圍內(nèi)， 優(yōu)選在25 %范圍內(nèi)，更優(yōu)選在10 %范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選地是設(shè)置在它們 的對稱點。"對稱點"意指沿所述環(huán)管反應(yīng)器的整個長度是等距的那一點。 例如，對于1200英尺長的環(huán)管反應(yīng)器，兩個對稱點相距600英尺，三個 對稱點相距400英尺，四個對稱點相距300英尺設(shè)置，等等。作為非限制 性的例子，對于1200英尺的反應(yīng)器，設(shè)置在該反應(yīng)器對稱點的三個催化 劑入口應(yīng)相距400英尺。
這可以通過非限制性的圖6所示進一步來理解。圖6示出了一個1200 英尺的反應(yīng)器，其中對稱點U、 B、 C)相距400英尺。A和A1之間的距 離是400英尺的25°/。，即100英尺。A和A2之間的距離是400英尺的10 %，即40英尺。在對稱點的25%范圍內(nèi)設(shè)置的三個原料入口均被設(shè)置在 400英尺對稱點的25%范圍內(nèi)，即相距300 (Al-B之間)至500 (C-A1
之間)英尺。因此，這些部件中的一個或多個與其它部件是不等距的。例 如，對于具有三個催化劑入口的1200英尺環(huán)管反應(yīng)器，第一和第二催化 劑入口相距400英尺，第三入口與第二催化劑入口相距300英尺，第三入 口與第一入口相距500英尺，這種情況也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
環(huán)管反應(yīng)器的長度至少為750英尺，優(yōu)選至少1000英尺，更優(yōu)選至 少1400英尺。另外，環(huán)管反應(yīng)器至少有6根支管，優(yōu)選至少8根支管， 更優(yōu)選至少12根支管。并且，環(huán)管反應(yīng)器的體積至少為10000加侖，優(yōu) 選至少20000加侖，更優(yōu)選至少35000加侖，最優(yōu)選至少40000加侖。
再回到圖5，例如，沿1000英尺長的環(huán)管反應(yīng)器1合理地設(shè)置4個 循環(huán)器501A， 501B, 501C, 501D,這4個循環(huán)器的對稱點相距250英尺。循環(huán)器501A， 501B， 501C， 501D的最優(yōu)選的位置是在對稱點。這4個循 環(huán)器彼此相距約250英尺。催化劑入口 502A， 502B， 502C， 502D和原料 入口 503A， 503B, 503C, 503D也凈皮合理并均勻地^:置在它們的沿環(huán)管反 應(yīng)器的對稱點，并且優(yōu)選地設(shè)置在同一循環(huán)器的吸入和排出端。雖然圖5 所示的例子中4個循環(huán)器的每一個在其吸入和排出端都分別設(shè)有催化劑 入口和原料入口，但不必都處于運行狀態(tài)。恒定反應(yīng)動力學(xué)可以通過將循 環(huán)器、催化劑入口和原料入口進行多種聯(lián)合操作來實現(xiàn)，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員容易實現(xiàn)這種布置以達到本發(fā)明公開的優(yōu)點。例如，恒定反應(yīng)動力 學(xué)可以在具有兩個循環(huán)器、三個催化劑入口和四個原料入口的一些應(yīng)用中 來實現(xiàn)。
雖然"恒定反應(yīng)動力學(xué)，，被定義為以wt。/。計，沿所述環(huán)管反應(yīng)器的任 何兩點采集的反應(yīng)單體的濃度差在高值的20%以內(nèi)，但優(yōu)選為這兩個反 應(yīng)單體濃度差在高值的10%以內(nèi)，更優(yōu)選在高值的5%以內(nèi)。這可以通過 合理地設(shè)置如上文公開的催化劑入口、原料入口和循環(huán)器，以及通過將循 環(huán)器、催化劑入口和原料入口進行多種聯(lián)合操作來實現(xiàn)，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員容易實現(xiàn)這種布置以達到本發(fā)明公開的優(yōu)點。
本發(fā)明的另一方面涉及在連續(xù)淤漿環(huán)管反應(yīng)器中生產(chǎn)聚合物，包括
過至少兩個卸料管將聚合二漿的一部分作為流:液排出，該;出液;包括在
排出的液體介質(zhì)中的排出的聚合物固體淤漿；將來自至少兩個卸料管的所 述流出液合并；在第一閃蒸罐中閃蒸合并后的流出液，以形成第一閃蒸蒸 氣和第一閃蒸漿液；以及在不壓縮的情況下將所述第一閃蒸蒸氣的至少一 部分冷凝。非限制性的多個卸料管的圖例如圖5的504A和504B所示。優(yōu) 選地，至少通過一個卸料管504A和504B的漿液流出液的排出是連續(xù)的， 更優(yōu)選地，至少通過兩個卸料管的漿液流出液的排出是連續(xù)的。由于有多 個卸料管，因此即使從幾個卸料管中斷開一個，生產(chǎn)也可以繼續(xù)進行。
還優(yōu)選地，將來自所有卸料管的流出液合并到一個傳料導(dǎo)管508?？?以理解的是，多漿液排出方式可被單獨地考慮或與本文描述的本發(fā)明的所 有其它方式結(jié)合來考慮。將卸料導(dǎo)管合理地沿環(huán)管反應(yīng)器設(shè)置， 一般在對稱點的45%以內(nèi)， 優(yōu)選地在25 %以內(nèi)，更優(yōu)選地在10 %以內(nèi)，最優(yōu)選地在它們的對稱點設(shè) 置。圖5表示的設(shè)計中，兩個卸料管504A和504B被設(shè)置在環(huán)管反應(yīng)器1 的底部管道上或接近底部管道上。環(huán)管反應(yīng)器的至少 一個底部管道優(yōu)選為 180°彎管。雖然在每個彎管上都可以設(shè)置卸料管，但優(yōu)選的是至少兩個卸 料管被分別設(shè)置在反應(yīng)器中不同的180。彎曲的底部管道中，即， 一個卸 料管/每個底部管道。來自兩個卸料管的漿液優(yōu)選地被合并到一個傳料導(dǎo) 管508。
如圖7所示，卸料管優(yōu)選地設(shè)置在底部管道(在7A和7B之間)中心 (7C)的45。范圍內(nèi)，優(yōu)選地設(shè)置在180。彎管中心的25。范圍內(nèi)，更優(yōu)選 地，卸料管在180。彎管中心的10。范圍內(nèi)。最優(yōu)選地，卸料管在180。彎管 (7C)的中心。
如上所述，環(huán)管反應(yīng)器的長度可以至少為750英尺，優(yōu)選至少1000 英尺，更優(yōu)選至少"00英尺。獨立地，環(huán)管反應(yīng)器可以至少有6根支管， 優(yōu)選至少8根支管，更優(yōu)選至少12根支管。并且，環(huán)管反應(yīng)器的體積也 可以至少為10000加侖，優(yōu)選至少20000加侖，更優(yōu)選至少35000加侖， 最優(yōu)選至少40000加侖。按照具有公開的所有特征的本發(fā)明的一種實施方 案，長度大于1350、優(yōu)選大于1400、更優(yōu)選大于1450英尺的環(huán)管反應(yīng)器 可凈皮有效地操作。在另一種優(yōu)選實施方案中，支管數(shù)大于8個、優(yōu)選大于 10個、更優(yōu)選大于12個的環(huán)管反應(yīng)器可被有效地操作。
下面結(jié)合圖l進一步說明本發(fā)明的其它方面，圖1示出包含本發(fā)明實 施方案的系統(tǒng)。
在圖1所示實施方案中，聚合在環(huán)管反應(yīng)器1中進行。應(yīng)理解雖然所 示環(huán)管反應(yīng)器l有四根立式支管，但環(huán)管反應(yīng)器l可配有更多的支管，理 想地為8或更多支管、優(yōu)選在8和20之間、更優(yōu)選在8和16之間、最優(yōu) 選有12根支管。聚合漿液通過一或多個泵如軸流泵2A和2B如箭頭A-D 所示在整個環(huán)管反應(yīng)器1中循環(huán)。理想地，所述環(huán)管反應(yīng)器1配有多個泵， 其中每個泵專用于偶數(shù)根支管如4根支管、6根支管、8根支管等。稀釋 劑、共聚單體和單體分別從稀釋劑儲存容器40、共聚單體儲存容器41、和單體源42通過它們各自的處理器床37、 38和39通過與導(dǎo)管6相連的 導(dǎo)管5、 4、和3引入環(huán)管反應(yīng)器1。催化劑通過一或多個催化劑加料系統(tǒng) 7A和7B加入環(huán)管反應(yīng)器1。通常在烴類稀釋劑中引入催化劑。
通過卸料導(dǎo)管8A連續(xù)卸料從環(huán)管反應(yīng)器中排出聚合漿液。應(yīng)理解所 述環(huán)管反應(yīng)器1可配有一或多個卸料導(dǎo)管8A。還應(yīng)理解卸料導(dǎo)管8A可以 連續(xù)或不連續(xù)的方式操作，但理想地以連續(xù)方式操作。卸料導(dǎo)管8A穿過 環(huán)管反應(yīng)器1的一部分壁延伸至循環(huán)的聚合漿液中。通過向聚合漿液中延 伸一段距離，所述卸料導(dǎo)管8A可在從鄰近環(huán)管反應(yīng)器1內(nèi)壁至伸入循環(huán) 的聚合漿液中的距離限定的區(qū)域內(nèi)從循環(huán)的聚合漿液中取出聚合流出液， 這樣可在導(dǎo)管8A內(nèi)形成比其它循環(huán)聚合漿液中聚合物固體的重量百分率 更高重量百分率的聚合物固體并最終從環(huán)管反應(yīng)器1中取出。壓力控制系 統(tǒng)(圖1中未示出)與卸料導(dǎo)管8A協(xié)調(diào)地操作。卸料導(dǎo)管8A和壓力控制 系統(tǒng)410更清楚地示于圖3和4中，后面將更詳細地論述。
聚合流出液從卸料導(dǎo)管8A經(jīng)卸料閥8B，再經(jīng)過設(shè)有管道加熱器10 的導(dǎo)管9,通入第一閃蒸罐11中，使氣化的液體介質(zhì)與聚合物漿液/固 體分離。導(dǎo)管9有間接換熱裝置如閃蒸管道加熱器10。
包含稀釋劑和未反應(yīng)單體的氣化的液體介質(zhì)經(jīng)傳料導(dǎo)管12離開第一 閃蒸罐11通入標記13所示分離器如旋風(fēng)分離器中，使夾帶的聚合物固體 與蒸氣分離。通過旋風(fēng)分離器13分離的聚合物固體經(jīng)導(dǎo)管14通過設(shè)計用 于在旋風(fēng)分離器13下面保持壓力密封的雙閥組件14A進入壓力較低的第 二閃蒸罐15。
所述雙閥組件14A包括閥14B和14C。操作與導(dǎo)管14相連的閥門組 件14A周期性地排放從旋風(fēng)分離器13收集在導(dǎo)管14中的聚合物固體。閥 門組件14A還保持旋風(fēng)分離器13中較高的壓力環(huán)境和第二閃蒸罐15中較 低的壓力環(huán)境之間的壓差。操作閥門組件14A中，順序地打開和關(guān)閉閥 14B和14C。此程序開始時，打開閥14B，關(guān)閉閥14C,使聚合物固體從旋 風(fēng)分離器13收集在導(dǎo)管14中。經(jīng)過一定時間和/或?qū)Ч?4中收集了足 量的聚合物固體時，關(guān)閉閥14B，將來自旋風(fēng)分離器13的一部分高壓環(huán) 境截獲在導(dǎo)管14中。閥14B關(guān)閉后，打開閥14C,通過導(dǎo)管14中較高的
21壓力環(huán)境和閃蒸罐15中較低的壓力環(huán)境之間的壓差迫使收集在導(dǎo)管14 中的聚合物固體排放至閃蒸罐15中。聚合物固體從導(dǎo)管14排放至閃蒸罐 15中之后，關(guān)閉閥14C。 一旦閥14C關(guān)閉，即打開閥14B,此時聚合物固 體將再從旋風(fēng)分離器13收集在導(dǎo)管14中。然后重復(fù)上述程序。
再回到第一閃蒸罐11，第一閃蒸罐11底部的濃縮聚合物固體/漿液 通過沿其直線底表面16滑動連續(xù)地沉降至密封室17中(示于放大圖2 中)。在密封室17中保持聚合物固體/漿液液位43以消除第一閃蒸罐 11中堵塞的趨勢并形成壓力密封，使第一閃蒸罐ll可在比第二閃蒸罐15 明顯更高的壓力下操作。聚合物漿液/固體連續(xù)地從密封室17排放至壓 力較低的第二閃蒸罐15中。選擇密封室17的長度(1)、直徑(d)和體 積及密封室出口減壓器18的幾何形狀以提供可變的停留時間并提供濃縮 聚合物固體/漿液的連續(xù)活塞流使"死"空間最小并降低堵塞趨勢。密封 室17的長度必須足以測量和控制顆粒(聚合物固體)的液位。
顆粒液位的測量和控制可由核液位指示系統(tǒng)18D完成。核液位指示系 統(tǒng)18D包括核輻射源(未示出)和接收器或與液位指示控制器18B通信號 的液位元件18A。操作中，液位元件18A產(chǎn)生與密封室17中顆粒液位成 比例的信號。將此信號傳送給液位指示控制器18B。響應(yīng)于此信號和預(yù)定 值，液位指示控制器18B通過導(dǎo)管(用虛線18C表示)給控制閥18E發(fā)送信 號，選擇性地控制聚合物固體向?qū)Ч?9的排放。
濃縮聚合物固體/漿液在密封室17中的停留時間典型地為5秒至10 分鐘，優(yōu)選的停留時間為10秒至2分鐘，最優(yōu)選的停留時間為15-45 秒。濃縮聚合物固體/漿液的連續(xù)活塞流形成壓力密封，其中所述濃縮聚 合物固體/漿液有密封室17內(nèi)的1/d比，典型地為1. 5至8，優(yōu)選l/d 為2至6，最優(yōu)選為2. 2至3。典型地密封室出口減壓器18的側(cè)面相對于 水平線傾斜60 - 85° 、優(yōu)選65 - 80。、最優(yōu)選68 - 75° 。密封室出口減 壓器18的幾何形狀由以等于或大于濃縮聚合物漿液/固體滑動角的角度
向水平方向傾斜的基本上直的側(cè)面限定，將濃縮聚合物固體/漿液傳送至 與閃蒸罐15的進料口相通的第二傳料導(dǎo)管19中。在閃蒸罐15中，殘留導(dǎo)管20由塔頂排入第二旋風(fēng)分離器21中。
現(xiàn)在參見旋風(fēng)分離器13，聚合流出液中的大部分液體介質(zhì)可能以蒸 氣形式進入旋風(fēng)分離器13。已除去一部分夾帶的催化劑和聚合物固體后 的蒸氣經(jīng)導(dǎo)管22通過換熱器系統(tǒng)23A,其中壓力為約140至約315psia 的蒸氣通過與換熱流體間接換熱而冷凝因而不需要壓縮。通過旋風(fēng)分離器 13未除去的夾帶催化劑和聚合物固體部分一般尺寸較小，可稱為"細料"、 "聚合物細粒"和/或"催化劑細粒"。這些細料一般包括未反應(yīng)的和/ 或反應(yīng)不足的(under-reacted)催4匕劑。
換熱器系統(tǒng)23A包括換熱器23E和通過導(dǎo)管23C與換熱器23E相連的 調(diào)合水循環(huán)泵23B。調(diào)合水溫控制岡23D分別通過導(dǎo)管23F和23G與換熱 器23E和水循環(huán)泵23B相連。來自冷卻水源(未示出)的冷卻水通過冷卻 水導(dǎo)管23H輸送至控制閥23D和循環(huán)泵23B之間的導(dǎo)管23G中。溫度指示 控制器(TIC) 23J連接在控制閥23D和導(dǎo)管23C之間。在控制器23J和 導(dǎo)管23C之間存在溫度元件23K。
操作換熱器系統(tǒng)23A來控制在換熱器23E中冷凝的蒸氣量。這通過控 制由導(dǎo)管23H進入導(dǎo)管23G的冷卻水的流動和排出換熱器23E中形成的熱 水實現(xiàn)。來自換熱器23E的熱水經(jīng)導(dǎo)管23F輸送至控制閥23D。該熱水經(jīng) 導(dǎo)管231離開控制閥23D。
更具體地，由導(dǎo)管23H進入導(dǎo)管23G的冷卻水在導(dǎo)管23G中與循環(huán)的 調(diào)合水混-會，其混合物進入泵23B。離開泵23B的水進入導(dǎo)管23C, —部 分接觸至換熱器2 3E線路中的溫度元件2 3K。溫度元件2 3K產(chǎn)生與導(dǎo)管2 3C 中溫度成比例的信號。此信號傳送給溫度指示控制器23J。響應(yīng)于此信號 和預(yù)定溫度值，溫度指示控制器23J通過信號 導(dǎo)管(由虛線23L表示)給 控制閥23D發(fā)送信號，選擇性地控制經(jīng)導(dǎo)管231離開換熱器系統(tǒng)24A的熱 水體積。
在換熱器23E中形成的冷凝液體介質(zhì)包括稀釋劑、未反應(yīng)/反應(yīng)不足 的催化劑、聚合物固體和未反應(yīng)單體。此冷凝液體介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)管22A通入蓄 積器24B。
希望控制在換熱器23E中冷凝的蒸氣量和在蓄積器24B中保持足夠的蒸氣壓。為此壓力控制閥24A可在蓄積器24B上保持足夠的背壓。通過 在蓄積器24B上保持足夠的背壓，在第一閃蒸罐ll中保持適合的操作壓 力。壓力控制閥24A由與壓力元件24D協(xié)作的壓力指示控制器24C操作。 壓力元件24D與蓄積器24B保持傳感聯(lián)系。壓力元件24D產(chǎn)生與蓄積器 24B中壓力成比例的信號。響應(yīng)于此信號和預(yù)定壓力值，壓力指示控制器 24C通過信號導(dǎo)管(由虛線24E表示)給控制閥24A發(fā)送信號，選擇性地 控制蓄積器24B上的背壓。
設(shè)置泵25用于將冷凝的液體介質(zhì)從蓄積器24B經(jīng)導(dǎo)管26送回聚合 區(qū)。這樣，通過旋風(fēng)分離器13未除去的未反應(yīng)/反應(yīng)不足的催化劑和聚 合物固體返回環(huán)管反應(yīng)器1用于進一步聚合。
較低壓力的第二閃蒸罐15中的聚合物固體經(jīng)導(dǎo)管27通入常規(guī)干燥器 28。離開第二旋風(fēng)分離器21的蒸氣在過濾裝置29中過濾后經(jīng)導(dǎo)管30通 入壓縮器31以及壓縮蒸氣通過導(dǎo)管32通入冷凝器33，使蒸氣冷凝，冷 凝液經(jīng)導(dǎo)管34通入儲存容器35。儲存容器35中的冷凝液體介質(zhì)典型地 在塔頂放空以除去輕質(zhì)污染物。惰性稀釋劑可通過處理器床37除去催化 劑毒物后返回或在裝置36中蒸餾以更完全地除去輕餾分，然后通過處理 器床返回。
現(xiàn)參見圖3,示出卸料導(dǎo)管8A穿過的一部分環(huán)管反應(yīng)器1的壁310。 卸料導(dǎo)管8A可以不同角度延伸至反應(yīng)器中。理想地，卸料導(dǎo)管8A基本上 與壁310成直角延伸至環(huán)管反應(yīng)器中。
壁310包括內(nèi)表面312和外表面314。內(nèi)表面312支撐用方向箭頭318 表示的循環(huán)聚合漿液。卸料導(dǎo)管8A有頂部316A和連續(xù)的側(cè)面316B。部 分側(cè)面316B限定開口 320。開口 320有由側(cè)面316B的壁320A和320B限 定的垂直開口尺寸vl和v2。理想地，vl的尺寸大于v2的尺寸。開口 320 有水平開口尺寸hl和h2 (未示出)。開口 320可形成任何適合的形狀， 如矩形、橢圓形或其組合。 一實施方案中，開口 320可以是圓錐形或杓形。
開口 320與由頂部316A和側(cè)面316B的內(nèi)表面限定的通道322相通。 通道322將捕獲的聚合物漿液如方向箭頭324所示輸送至卸料閥88B (未 示出)。
24相對于循環(huán)聚合漿液318的移動方向確定開口 320的尺寸和位置。理 想地，開口 320在基本上面對循環(huán)聚合漿液318方向的適當(dāng)位置。更理想 地，開口 320面向循環(huán)漿液318的方向。這樣，在從鄰近環(huán)管反應(yīng)器1 的內(nèi)壁312至伸入循環(huán)聚合漿液318中的距離限定的區(qū)域內(nèi)從循環(huán)聚合漿 液318中取出一部分含有聚合物固體的聚合流出液324。這樣可在導(dǎo)管8A 內(nèi)形成比其它循環(huán)聚合漿液中聚合物固體的重量百分率更高重量百分率 的聚合物固體。
聚合物固體的重量百分率增加可能取決于卸料導(dǎo)管8A沿環(huán)管反應(yīng)器 1的位置、卸料導(dǎo)管8A在環(huán)管反應(yīng)器內(nèi)的插入深度、開口 320的大小和 構(gòu)型、開口 320相對于循環(huán)聚合漿液方向的取向、和循環(huán)聚合漿液318 中聚合物固體的重量百分率。例如，使用vl尺寸為約5英寸和hl尺寸為 約1英寸的卸料導(dǎo)管8A時觀察到計算的重量百分率增加1至5%。卸料 導(dǎo)管8A位于與地面相鄰的環(huán)管反應(yīng)器壁314部分中環(huán)管反應(yīng)器1中90° 彎曲的下游10英尺處。卸料導(dǎo)管8A向循環(huán)聚合漿液流中延伸約5. 5英寸。 循環(huán)聚合漿液的速率在28至34ft/sec的范圍內(nèi)，聚合物固體的重量百 分率在48至53的范圍內(nèi)。
參見圖4，示出壓力控制系統(tǒng)410。操作壓力控制系統(tǒng)410通過控制 來自環(huán)管反應(yīng)器1的聚合流出液通過卸料導(dǎo)管8A的排放保持環(huán)管反應(yīng)器 1內(nèi)壓力基本上均勻。控制系統(tǒng)410還在環(huán)管反應(yīng)器1內(nèi)壓力波動期間和 /或聚合流出液從卸料導(dǎo)管8A至導(dǎo)管9的流動中斷和/或停止時起到防 止卸料導(dǎo)管8A被聚合物固體堵塞的作用。
壓力控制系統(tǒng)410包括第一惰性稀釋劑源412 (如異丁烷)和與環(huán)管 反應(yīng)器導(dǎo)管416相通的惰性稀釋劑導(dǎo)管414。通過與流量元件420和流量 指示控制器422協(xié)作的控制閥418控制惰性稀釋劑通過惰性稀釋劑導(dǎo)管 414至環(huán)管反應(yīng)器導(dǎo)管416的流動。計量惰性稀釋劑從第一惰性稀釋劑源 412至環(huán)管反應(yīng)器1的流量的目的是防止導(dǎo)管416被聚合物固體堵塞。這 樣，與環(huán)管反應(yīng)器導(dǎo)管416相通的環(huán)管反應(yīng)器壓力元件441 (后面論述) 可更精確地監(jiān)測環(huán)管反應(yīng)器1中的壓力。
壓力控制系統(tǒng)410還包括第二惰性稀釋劑源424和第三惰性稀釋劑源426。惰性稀釋劑如異丁烷從第二惰性稀釋劑源424流入導(dǎo)管428，流向 與導(dǎo)管432流體相通的控制閥430。控制閥430與流量元件431和流動指 示控制器433協(xié)作計量惰性稀釋劑從第二惰性稀釋劑源424至導(dǎo)管432 的流動。導(dǎo)管432與導(dǎo)管434和卸料導(dǎo)管8A流體相通，終止于卸料導(dǎo)管 8A中在環(huán)管反應(yīng)器1和卸料閥8B之間的點。計量惰性稀釋劑從第二惰性 稀釋劑源422至導(dǎo)管432的流動的目的是防止導(dǎo)管432被聚合物固體堵 塞，否則可能從卸料導(dǎo)管8A反向流入導(dǎo)管432中。此外，來自第二惰性 稀釋劑源422的惰性稀釋劑的流動還防止導(dǎo)管434和控制閥440被可能從 卸料導(dǎo)管8A反向流入導(dǎo)管432中的聚合物固體堵塞。
來自第三惰性稀釋劑源426的惰性稀釋劑流入導(dǎo)管438，流向與導(dǎo)管 434流體相通的控制閥440。如后面將更詳細地解釋的，如果環(huán)管反應(yīng)器 1內(nèi)發(fā)生足夠的壓力波動，則控制閥440操作使足量流量的惰性稀釋劑在 足夠的壓力下從第三惰性稀釋劑源426流出以從卸料導(dǎo)管8A中清除聚合 物固體和/或排入環(huán)管反應(yīng)器1中。在此情況下，從第三惰性稀釋劑源 426流入導(dǎo)管432的惰性稀釋劑流量一般大于從第二惰性稀釋劑源424流 入導(dǎo)管432的惰性稀釋劑流量。例如，從第二惰性稀釋劑源424流入卸料 導(dǎo)管8A的惰性稀釋劑流量可在0. 5至低于2. Ogal/min的范圍內(nèi)。從第 三惰性稀釋劑源426流入卸料導(dǎo)管8A的惰性稀釋劑流量可在2.0至 20gal/min的范圍內(nèi)。
環(huán)管反應(yīng)器壓力元件441和壓力指示控制器442完成幾個功能。如前 面所述，壓力元件441通過導(dǎo)管416監(jiān)測環(huán)管反應(yīng)器1的壓力。響應(yīng)于此 壓力，環(huán)管反應(yīng)器壓力元件441產(chǎn)生與導(dǎo)管416中壓力成比例的信號。此 信號傳送給壓力指示控制器442。響應(yīng)于此信號和預(yù)定壓力值，壓力指示 控制器442通過信號導(dǎo)管(由虛線444表示)給卸料閥8B和控制閥440 發(fā)送信號。
在環(huán)管反應(yīng)器正常操作期間，卸料閥8B設(shè)置在允許聚合流出液從卸 料導(dǎo)管8A流入導(dǎo)管9的位置。與此同時，關(guān)閉控制閥440防止惰性稀釋 劑從第三惰性稀釋劑源426流入卸料導(dǎo)管。發(fā)生足夠的壓力波動和/或通 過環(huán)管反應(yīng)器壓力元件441檢測到環(huán)管反應(yīng)器1中部分壓降時，壓力指示控制器442產(chǎn)生信號使卸料閥8B關(guān)閉，控制閥440打開。通過關(guān)閉卸料 閥8B，從而中斷從環(huán)管反應(yīng)器1卸料，可恢復(fù)環(huán)管反應(yīng)器1內(nèi)的壓力。 通過打開控制閥440，使足夠體積的惰性稀釋劑在足夠的壓力下從第三惰 性稀釋劑源426流入卸斜導(dǎo)管8A,可從卸料導(dǎo)管8A中沖出和/或清除留 在卸料閥8B和環(huán)管反應(yīng)器1之間的卸料導(dǎo)管8A中的聚合物固體而返回環(huán) 管反應(yīng)器1中。此外，通過在關(guān)閉卸料閥8B的同時保持足量的惰性稀釋 劑(連續(xù)或不連續(xù))流入和/或通過卸料導(dǎo)管8A，防止環(huán)管反應(yīng)器1內(nèi) 的聚合物固體進入和/或明顯地收集在卸料導(dǎo)管8A中和/或堵塞卸料導(dǎo) 管8A。恢復(fù)正常操作時，控制閥440關(guān)閉，終止來自第三惰性稀釋劑源 426的惰性稀釋劑的流動，卸料閥8B打開，聚合流出液重新開始通過卸 料導(dǎo)管8A流入導(dǎo)管9。
相信結(jié)合以下實施例將更好地理解本發(fā)明。應(yīng)理解這些實施例僅用于 說明而不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明。
實施例 實施例1
典型的乙烯聚合工藝可在約215°F的溫度和565psia的壓力下進行。 此工藝的一例產(chǎn)生約83000 lb/hr的聚合流出液，包含約45000 lb/hr 聚乙烯聚合物固體和約38000 lb/hr異丁烷和未反應(yīng)單體。連續(xù)排放的 聚合流出液在壓力約240psia和溫度約180。F的第一閃蒸罐中閃蒸，以從 塔頂排出約35000 lb/hr稀釋劑和未反應(yīng)單體蒸氣和夾帶的顆粒。在卸 料閥和第 一 閃蒸罐之間傳送期間通過適合的加熱裝置給所述聚合流出液 提供附加量的熱量。除去細料之后，在不壓縮的情況下通過在約240psia 的壓力和約135叩的溫度下?lián)Q熱使所述異丁垸蒸氣冷凝。聚合物漿液/固 體從第一閃蒸罐底部排入密封室形成濃縮聚合物漿液/固體的連續(xù)活塞 流，1/d之比為2. 5的聚合物漿液/固體塞在1/d之比為5. 5的8，4"長的 密封室中形成壓力密封，所述密封室具有在所述密封器出口減壓器上為約 68°的錐角。濃縮聚合物漿液/固體的連續(xù)活塞流的停留時間為約16秒。 所述濃縮聚合物漿液/固體從溫度約180。F和壓力約240psia的第一閃蒸罐底部連續(xù)排出，通過密封室、密封室出口減壓器和第二傳料導(dǎo)管至第二 閃蒸罐上的原料入口。傳送至第二閃蒸罐的濃縮聚合物漿液/固體中剩余
的液體介質(zhì)在約175。F的溫度和約25psia的壓力下閃蒸除去約4300 lb /h異丁烷和未反應(yīng)單體，通過加壓和換熱使之冷凝。 實施例2
典型的乙烯聚合工藝可還在約215°F的溫度和565psia的壓下進行。 此工藝的一例產(chǎn)生約83000 lb/hr的聚合流出液，包含約45000 1b/hr 聚乙烯聚合物固體和約38000 lb/hr異丁烷和未反應(yīng)單體。連續(xù)排放的聚 合流出液在壓力約240psia和溫度約175。F的第一閃蒸罐中閃蒸，從塔頂 排出約23000 lb/hr稀釋劑和未反應(yīng)單體蒸氣和夾帶的顆粒。除去細料 之后，在不壓縮的情況下通過在約240psia的壓力和約112叩的溫度下?lián)Q 熱使所述異丁烷蒸氣冷凝。聚合物漿液/固體從第一閃蒸罐底部排入密封 室形成濃縮聚合物漿液/固體的連續(xù)活塞流，1/d之比為2. 5的聚合物漿 液/固體塞在1/d之比為5.5的8，4"長的密封室中形成壓力密封，所述 密封室具有在密封室出口減壓器上為約68°的錐角。濃縮聚合物漿液/ 固體的連續(xù)活塞流在密封室中的停留時間為約16秒。約60000 lb/hr 的濃縮聚合物漿液/固體從溫度約175。F和壓力約240psia的第一閃蒸罐 底部連續(xù)排入通過密封室、密封室出口減壓器和第二傳料導(dǎo)管至第二閃蒸 罐上的原料入口。傳送至第二閃蒸罐的濃縮聚合物漿液/固體中剩余的液 體介質(zhì)在約125。F的溫度和約25psia的壓力下閃蒸除去約16000 lb/hr 異丁烷和未反應(yīng)單體，通過加壓和換熱使之冷凝。
實施例3
典型乙烯聚合工藝的一例在8支管的20英寸有沉降支管的反應(yīng)器中 進行，總長度為833英尺，體積為11500 gal。該反應(yīng)器配有單閃蒸罐(需 要100%壓縮從反應(yīng)器中排出的所有稀釋劑)和一個460 - 480kw的循環(huán)泵， 泵壓頭在85至110ft的范圍內(nèi)，產(chǎn)生在21000至28000gal/min (gpm) 范圍內(nèi)的循環(huán)速度，以間歇卸料方式操作。反應(yīng)器中聚合溫度在約215。F 至218。F之間，壓力為565psia。
在實施例3的工藝中，反應(yīng)器漿液密度在O. 555至0. 565gm/cc的范圍內(nèi)，聚合物生產(chǎn)率在28000至31000 lb/hr的范圍內(nèi)，同時反應(yīng)器固體 濃度的重量百分率保持在46至48的范圍內(nèi)，聚合物停留時間在0. 83至 0. 92小時的范圍內(nèi)。時空產(chǎn)率(STY)在2.4至2. 7的范圍內(nèi)。實施例3 的數(shù)據(jù)和結(jié)果進一步示于表1中。 實施例4
說明高聚合物固體載荷的典型乙烯聚合工藝的另一例在8支管的20 英寸反應(yīng)器中進行，總長度為833f t，體積為11500gal。實施例4的反應(yīng) 器配有雙閃蒸罐、單卸料導(dǎo)管和兩個串聯(lián)的循環(huán)泵，共890至920kw，總 的泵壓頭在190至240ft的范圍內(nèi)，產(chǎn)生在23000至30000gpm范圍內(nèi)的 循環(huán)速度，以連續(xù)卸料方式操作。反應(yīng)器中聚合溫度在約217。F至218。F 之間，壓力為565psia。
在實施例4的工藝中，反應(yīng)器漿液密度在0. 588至0. 5929gm/cc的 范圍內(nèi)，聚合物生產(chǎn)率在38000至42000 lb/hr的范圍內(nèi)，同時反應(yīng)器固 體濃度的重量百分率保持在54至57的范圍內(nèi)，聚合物停留時間在0. 68 至O. 79小時的范圍內(nèi)。時空產(chǎn)率(S1T)在3. 3至3. 7的范圍內(nèi)。實施例 4的數(shù)據(jù)和結(jié)果進一步示于表1中。
連續(xù)排放的聚合流出液在壓力約240psia和溫度約175。F的第一閃蒸 罐中閃蒸從塔頂排出約16000 lb/hr稀釋劑和未反應(yīng)單體蒸氣和夾帶的 顆粒。除去細料之后，在不壓縮的情況下通過在約240psia的壓力和約 112°F的溫度下?lián)Q熱使所述異丁烷蒸氣冷凝。聚合物漿液/固體從第一閃 蒸罐底部排入密封室形成濃縮聚合物漿液/固體的連續(xù)活塞流，1/d之比 為2. 5的聚合物漿液/固體塞在1/d之比為5. 5的8M"長的密封室中形 成壓力密封，所述密封室具有在所述密封室出口減壓器上角為約68°的 錐。濃縮聚合物漿液/固體的連續(xù)活塞流在密封室中的停留時間為約16 秒。濃縮聚合物漿液/固體從溫度約175。F和壓力約240psia的第一閃蒸 罐底部連續(xù)排出，通過密封室、密封室出口減壓器和第二傳料導(dǎo)管至第二 閃蒸罐上的原料入口 。傳送至第二閃蒸罐的濃縮聚合物漿液/固體中剩余 的液體介質(zhì)在約125°F的溫度和約25psia的壓力下閃蒸除去約16000 1b/hr異丁烷和未反應(yīng)單體，通過加壓和換熱使之冷凝。表l 乙烯聚合數(shù)據(jù)
實施例3實施例4
公稱泵尺寸，in.2020
反應(yīng)器固體濃度，wt%46-4854 - 57
聚合物生產(chǎn)率，Klbs./hr28-3138-42
反應(yīng)器循環(huán)泵功率，KW460 - 480890 - 920
循環(huán)泵壓頭，ft.85-110190 - 240
循環(huán)速率，GPM21000 - 2800023000 - 30000
反應(yīng)器漿液密度，gm/cc0. 555 - 0. 5650.588 - 0.592
反應(yīng)器溫度，。F215-218217-218
乙烯濃度，wt%4. 0-4. 45. 0-6. 0
己烯濃度，wt%0.13-0.190.13-0. 19
傳熱系數(shù)，btu/hr-f-ft215 - 225230 - 245
反應(yīng)器體積，gal.1150011500
反應(yīng)器長度，ft.833833
循環(huán)泵壓頭/反應(yīng)器長度，ft/ft0.100-0.1320.228 - 0. 288
催化劑生產(chǎn)率，lb/lb2700 - 30002700 - 3000
聚合物停留時間，hr.0. 83-0. 920. 68-0. 79
時空產(chǎn)率，lbs/hr-gal2.4-2.73. 3 - 3. 7
壓縮和循環(huán)的異丁烷，％10045-60
討論
基于以上描述和實施例，對所述裝置和方法可能有幾個觀察結(jié)果。 已觀察到通過提高環(huán)管反應(yīng)器循環(huán)泵的壓頭和流量，可使更高重量百
分率的固體在反應(yīng)器中循環(huán)。還觀察到在45wt。/。以上增加固體的重量百
分率和/或增加反應(yīng)器長度時由一個泵獲得必需的壓頭和流量的難度增 加。因此，使用兩個串聯(lián)的泵可使泵送壓頭和所得固體百分率成倍增加。環(huán)管反應(yīng)器中固體的重量百分率增加使催化劑的停留時間延長，對于氧化 鉻和齊格勒-納塔催化劑，使催化劑生產(chǎn)率增加。在降低催化劑進料速度 并改善催化劑產(chǎn)率的情況下通過保持生產(chǎn)率不變可以選擇利用較高百分 率的固體和較長的停留時間?；蛘弑３执呋瘎┻M料速度不變，增加反應(yīng)器
生產(chǎn)量，從而在催化劑生產(chǎn)率幾乎不變的情況下增加STY。較高的固體還 增加從反應(yīng)器中排出的固體的重量百分率，降低循環(huán)設(shè)備中異丁烷的加工 成本。理想地，連續(xù)地排出所述較高的固體?？赏ㄟ^單點卸料管線進行連 續(xù)卸料。
在環(huán)管反應(yīng)器中，不可能始終使所述連續(xù)卸料管線位于最佳位置以利 用離心力增加固體的重量百分率從而降低聚合物固體中夾帶異丁烷的量。 已觀察到圖3所示專門設(shè)計的管插入環(huán)管反應(yīng)器中可增加從反應(yīng)器中排 出固體的重量百分率。此插管將在環(huán)管反應(yīng)器的任何部分中起作用，在直 管部分中將使固體的重量百分率增至等于利用離心力濃縮固體的位置。
在環(huán)管反應(yīng)器和兩級閃蒸中高重量百分率固體循環(huán)能力的進展，與有 低固體循環(huán)、單級閃蒸、連續(xù)卸料管線和連續(xù)卸料等傳統(tǒng)環(huán)管反應(yīng)器操作 相比，反應(yīng)器卸料中濃縮固體的需要降低。固此，設(shè)計使卸料之前聚合物 固體濃度最大的傳統(tǒng)環(huán)管反應(yīng)器沉降支管可用連續(xù)卸料管線代替，機械上 使該系統(tǒng)簡化，降低投資成本，改善安全性，減少保養(yǎng)并改變反應(yīng)器的控 制。沉降支管因其堵塞傾向需要常規(guī)保養(yǎng)，可能形成堵塞下游聚合物處理 設(shè)備的物質(zhì)。在卸料之間乙烯濃度升高的情況下聚合物在支管中生長而堵 塞支管的傾向?qū)е颅h(huán)管反應(yīng)器的最大乙烯濃度受沉降支管限制。連續(xù)卸料 消除了此傾向。連續(xù)卸科的另 一優(yōu)點是更好地響應(yīng)于反應(yīng)器壓力的突降 (如果乙烯流量迅速下降則可能發(fā)生壓力突降)。在此情況下，沉降支管 將停止卸料而可能在幾分鐘內(nèi)被聚合物堵塞。
增加所述兩級閃蒸系統(tǒng)效率的逸艮是連續(xù)閃蒸管加熱器。該加熱器將 使高達100%的從反應(yīng)器中與聚合物一起排出的稀釋劑氣化，這將使通過 中等壓力冷凝器回收稀釋劑的回收率更高。通過所述第 一 閃蒸罐回收稀釋 劑將降低應(yīng)用和投資成本。傳統(tǒng)的低壓單級稀釋劑回收系統(tǒng)包括壓縮、蒸 餾和處理，有很高的投資和操作成本。閃蒸管加熱器將增加下游干燥器系
31統(tǒng)中聚合物的溫度，使最終產(chǎn)品中揮發(fā)分含量可能較低，降低可變成本、 改變安全性并有利于達到環(huán)境標準。
所述第 一 閃蒸罐提供中壓閃蒸步驟，可使稀釋劑簡單冷凝而返回反應(yīng)
器。所述閃蒸管加熱器能提供足夠的熱量使高達100%的稀釋劑在第一閃
蒸罐中氣化。
部進入旋風(fēng)分離器。聚合物主體從第一閃蒸罐底部經(jīng)密封室至第二閃蒸 罐。
與第 一 閃蒸罐底部相連的是密封室，其提供低停留時間的活塞流區(qū)域 以控制聚合物含量，保持第一閃蒸罐中的壓力。密封室設(shè)計用于容納由濃 縮漿液形成的一些聚合物以干燥聚合物。
旋風(fēng)分離器接收來自第一閃蒸罐的塔頂餾出物流，其除去大部分聚合 物細料，并通過雙閥系統(tǒng)使之返回第二閃蒸罐中的聚合物主流，雙閥系統(tǒng) 使所述細料在兩閥之間積累，然后通過下面的閥排放，同時保持第一閃蒸 系統(tǒng)中的壓力。來自旋風(fēng)分離器的塔頂餾出物流含有一些未反應(yīng)/反應(yīng)不 足的催化劑和聚合物細料。這些顆粒被稀釋劑蒸氣帶入冷凝器中，被冷凝 后的液體稀釋劑夾帶，收集在累積器中，而在稀釋劑中返回所述反應(yīng)器。 設(shè)計和操作所述冷凝和累積器系統(tǒng)以適應(yīng)細料。
所述冷凝器提供了通過第 一 閃蒸罐與聚合物一起從反應(yīng)器中排出的 稀釋劑的低可變和投資成本的液化。傳統(tǒng)的單閃蒸罐系統(tǒng)使聚合流出液閃 蒸至剛高于環(huán)境壓力，在循環(huán)至環(huán)管反應(yīng)器之前需要壓縮使稀釋劑液化。 中壓閃蒸可用常用的冷卻介質(zhì)如裝置冷卻水冷凝。所述冷凝器系統(tǒng)用稀釋 劑沖洗，設(shè)計成適應(yīng)細料水平而不積聚或堵塞。所述冷凝器用調(diào)合水
(tempered water)系統(tǒng)冷卻，控制冷凝溫度以在累積器中獲得適當(dāng)?shù)恼?氣壓從而可通過累積器排氣口上的壓力控制閥有效地控制壓力。所述冷凝 器的調(diào)合水系統(tǒng)是圍繞環(huán)管泵送的冷卻水，其溫度通過按需要計量新鮮的 冷卻水控制。
累積器接收冷凝的稀釋劑和催化劑/聚合物細料，基于累積器中的液 位控制將混合物泵送回環(huán)管反應(yīng)器。所述累積器有設(shè)計成適應(yīng)細料的底部形狀。累積器上的排氣口清除所累積稀釋劑的輕餾分/未冷凝物，并控制 第一閃蒸系統(tǒng)的壓力。
第二閃蒸罐(在剛高于環(huán)境壓力下操作)接收來自第 一 閃蒸罐密封室
的聚合物。如果在第一閃蒸罐中未實現(xiàn)完全氣化，則在第二閃蒸罐中將發(fā) 生完全氣化。聚合物離開笫二閃蒸罐的底部至干燥器系統(tǒng)。所述閃蒸管加 熱器將提高聚合物的溫度，使所述干燥器系統(tǒng)能更有效地除去殘佘的揮發(fā) 分。第二閃蒸罐的塔頂餾出物將是第 一 閃蒸系統(tǒng)中未回收的稀釋劑蒸氣， 且將^皮過濾和壓縮而返回環(huán)管反應(yīng)器。
雖然已結(jié)合具體實施方案描述和說明了本發(fā)明，但本發(fā)明適于本文未 說明的許多不同改變對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。為此，只應(yīng)根據(jù) 所附權(quán)利要求書確定本發(fā)明的真實范圍。
雖然所述權(quán)利要求書根據(jù)美國專利法是單從屬的，但任何從屬權(quán)利要 求中的每一特征都可與其它從屬或獨立權(quán)利要求的每一特征組合。
權(quán)利要求
1.一種在連續(xù)淤漿環(huán)管反應(yīng)器中生產(chǎn)聚合物的方法，包括將催化劑，單體，以及可選擇地，共聚單體、助催化劑、稀釋劑、聚合物改性劑或它們的混合物中的至少一種送入所述反應(yīng)器；其中從多個催化劑入口將催化劑送入所述反應(yīng)器；并且從反應(yīng)器中回收聚合物。
2. 權(quán)利要求l的方法，還包括用于單體、共聚單體、助催化劑、稀 釋劑、聚合物改性劑、工藝添加劑或它們的混合物中的至少一種的至少一 個原料入口。
3. 如權(quán)利要求1或2的方法，包括多個原料入口。
4. 如權(quán)利要求l-3的方法，還包括在反應(yīng)器中的至少一個循環(huán)器。
5. 如權(quán)利要求4的方法，其中將至少一個催化劑入口設(shè)置在至少一 個循環(huán)器的吸入端。
6. 如權(quán)利要求4的方法，其中將至少一個原料入口設(shè)置在至少一個 循環(huán)器的排出端。
7. 如權(quán)利要求4的方法，其中將至少一個催化劑入口和至少一個原 料入口分別設(shè)置在循環(huán)器的吸入端和排出端。
8. 如權(quán)利要求l的方法，其中將催化劑入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器 的對稱點的45%范圍內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求8的方法，其中將催化劑入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器 的對稱點的25%范圍內(nèi)。
10. 如權(quán)利要求9的方法，其中將催化劑入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器 的對稱點的10%范圍內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求10的方法，其中將催化劑入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng) 器的對稱點。
12. 如權(quán)利要求4的方法，其中將循環(huán)器設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的對 稱點的45%范圍內(nèi)。
13. 如權(quán)利要求12的方法，其中將循環(huán)器設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的 對稱點的25%范圍內(nèi)。
14. 如權(quán)利要求13的方法，其中將循環(huán)器設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的 對稱點的10%范圍內(nèi)。
15. 如權(quán)利要求14的方法，其中將循環(huán)器設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器的 對稱點。
16. 如權(quán)利要求2-4的方法，其中將原料入口設(shè)置在所述環(huán)管反應(yīng)器 的對稱點的45%范圍內(nèi)。
17. 如權(quán)利要求l-3的方法，其中所述環(huán)管反應(yīng)器的長度至少為750 英尺。
18. 如權(quán)利要求l-3的方法，其中所述環(huán)管反應(yīng)器至少有6根支管。
19. 如權(quán)利要求1-3的方法，其中所述環(huán)管反應(yīng)器的體積至少為10000 力口侖。
20. 如權(quán)利要求1的方法，其中所述環(huán)管反應(yīng)器的長度至少為750 英尺，至少有6根支管，體積至少為10000加侖。
21. 如權(quán)利要求l的方法，包括以在所述反應(yīng)器內(nèi)保持恒定反應(yīng)動力 學(xué)的方式操作所述環(huán)管反應(yīng)器。
22. 如權(quán)利要求21的方法，進一步包括多個原料入口。
23. 如權(quán)利要求33和34的方法，進一步包括至少一個循環(huán)器。
24. —種在連續(xù)淤漿環(huán)管反應(yīng)器中生產(chǎn)聚合物的方法，包括使在烴 稀釋劑中的單體反應(yīng)形成在液體介質(zhì)中的聚合物固體的聚合淤漿；通過至少兩個卸料管將聚合淤漿的一部分作為漿液流出液排出，該漿 液流出液包括在排出的液體介質(zhì)中的排出的聚合物固體淤漿；將來自至少兩個卸料管的所述流出液合并；在第一閃蒸罐中閃蒸合并后的流出液，以形成第一閃蒸蒸氣和第一閃 蒸漿液；以及在不壓縮的情況下將所述第一閃蒸蒸氣的至少一部分冷凝。
25. 如權(quán)利要求24的方法，其中至少通過一個卸料管的漿液流出液 的排出是連續(xù)的。
26. 如權(quán)利要求25的方法，其中至少通過兩個卸料管的漿液流出液 的排出是連續(xù)的。
27. 如權(quán)利要求24、 25或26的方法，進一步包括以保持恒定反應(yīng)動 力學(xué)的方式將催化劑從多個催化劑入口送入反應(yīng)器。
28. 如權(quán)利要求27的方法，進一步包括用于單體、共聚單體、助催 化劑、稀釋劑、聚合物改性劑、工藝添加劑或它們的混合物中至少一種的 至少一個原料入口。
29. 如權(quán)利要求28的方法，包括多個原料入口。
30. 如權(quán)利要求24-26的方法，其中將所述卸料管設(shè)置在所述環(huán)管反 應(yīng)器的對稱點的45%范圍內(nèi)。
31. 如權(quán)利要求28的方法，其中將至少一個卸料管設(shè)置在所述環(huán)管 反應(yīng)器的底部管道中。
32. 如權(quán)利要求31的方法，其中將至少兩個卸料管分別設(shè)置在所述 環(huán)管反應(yīng)器的單獨的底部管道中。
33. 如權(quán)利要求31或32的方法，其中所述底部管道是180°彎管。
34. 如權(quán)利要求28的方法，其中所述環(huán)管反應(yīng)器的長度至少為750 英尺。
35. 如權(quán)利要求28的方法，其中所述環(huán)管反應(yīng)器至少有6根支管。
36. 如權(quán)利要求28的方法，其中所述環(huán)管反應(yīng)器的體積至少為10000 力口侖。
37. 如權(quán)利要求28的方法，其中所述環(huán)管反應(yīng)器的長度至少為750 英尺，至少有6根支管，體積至少為10000加侖。
38. —種在連續(xù)淤漿環(huán)管反應(yīng)器中生產(chǎn)聚合物的方法，其中所述反應(yīng) 器的支管數(shù)大于8個，且其中以wt。/。計，沿所述環(huán)管反應(yīng)器任何兩點采集 的反應(yīng)單體的濃度差在高值的20%以內(nèi)。
39. 如權(quán)利要求38的方法，其中以wt"/。計，沿所述環(huán)管反應(yīng)器任何 兩點采集的反應(yīng)單體的濃度差在高值的10%以內(nèi)。
40. 如權(quán)利要求39的方法，其中以wt。/。計，沿所述環(huán)管反應(yīng)器任何 兩點采集的反應(yīng)單體的濃度差在高值的5%以內(nèi)。
全文摘要
公開了用于從包含稀釋劑、未反應(yīng)單體和聚合物固體的聚合流出液中連續(xù)地分離包含稀釋劑和未反應(yīng)單體的液體介質(zhì)的方法/裝置，包括通過卸料閥和傳料導(dǎo)管將所述聚合流出液連續(xù)地從淤漿反應(yīng)器排入第一中壓閃蒸罐，該第一閃蒸罐具有由以等于或大于所述漿液/聚合物固體的滑動角的角度向水平方向傾斜的基本上直的側(cè)面限定的錐形底部和出口密封室，其長度(1)和直徑(d)使要求體積的濃縮聚合物固體/漿液保持在所述出口密封室中而形成壓力密封，同時將所述第一閃蒸罐的濃縮聚合物固體/漿液底部產(chǎn)品的活塞流連續(xù)地從所述出口密封室經(jīng)密封室出口減壓器排入較低壓力的第二閃蒸罐中，所述減壓器具有由以等于或大于除去約50至100％惰性稀釋劑之后剩余的聚合物固體的滑動角的角度向水平方向傾斜的基本上直的側(cè)面限定的傾斜側(cè)面。
文檔編號B01J4/00GK101596439SQ20091015138
公開日2009年12月9日 申請日期2002年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月19日
發(fā)明者J·A·肯德里克, S·T·羅戈爾, T·W·陶勒斯 申請人:埃克森美孚化學(xué)專利公司