儲(chǔ)存樹脂的系統(tǒng)與方法
【專利說明】儲(chǔ)存樹脂的系統(tǒng)與方法
[0001]發(fā)明背景
[0002]聚合物和催化劑的進(jìn)展已經(jīng)生產(chǎn)了在寬泛的各種產(chǎn)品和應(yīng)用中有用的具有改進(jìn)的物理和機(jī)械性能的聚合物樹脂。隨著新催化劑的開發(fā)，大大地?cái)U(kuò)展了生產(chǎn)特定聚合物的聚合方法，例如溶液聚合，淤漿聚合，高壓聚合或氣相聚合的選擇。聚合技術(shù)的進(jìn)展還提供了更加有效、高度多產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)增強(qiáng)的方法。
[0003]氣相聚合法是本領(lǐng)域熟知的?？衫缤ㄟ^引入一種或多種氣態(tài)單體到樹脂顆粒和催化劑的攪拌和/或流化床內(nèi)進(jìn)行這種方法。在流化床聚合烯烴中，在流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行聚合，其中借助含氣態(tài)反應(yīng)單體的氣體物流，使樹脂顆粒的床維持在流化狀態(tài)下。在攪拌床反應(yīng)器內(nèi)的烯烴聚合不同于在流化床反應(yīng)器內(nèi)的聚合在于在反應(yīng)區(qū)內(nèi)部機(jī)械攪拌器的動(dòng)作，這有助于樹脂床的流化。本文中所使用的術(shù)語“氣相反應(yīng)器”將包括流化床和攪拌床反應(yīng)器。
[0004]氣相反應(yīng)器的啟動(dòng)通常使用預(yù)成形的聚合物樹脂顆粒，稱為“種床(seedbed) ”。在引發(fā)聚合之后，種床有時(shí)被稱為“反應(yīng)器床”。反應(yīng)器床包括樹脂顆粒床，催化劑，反應(yīng)區(qū)和惰性氣體。通過流化氣體物流從反應(yīng)器底部向上連續(xù)流動(dòng)，維持這一反應(yīng)混合物在流化條件下，所述流化氣體物流包括從反應(yīng)器頂部循環(huán)的循環(huán)氣體物流以及外加的補(bǔ)充反應(yīng)物和惰性氣體。分配器板(distributor plate)典型地位于反應(yīng)器的下端部分，以輔助分配流化氣體到反應(yīng)器床中，且還充當(dāng)反應(yīng)器床的載體，當(dāng)循環(huán)氣體的供應(yīng)被切斷時(shí)。當(dāng)生產(chǎn)新鮮的聚合物樹脂時(shí)，引出聚合物樹脂，基本上維持反應(yīng)器床的高度。樹脂的引出通常借助位于靠近分配器板，在反應(yīng)器下端部分內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)排放出口。從氣相反應(yīng)器中引出的聚合物樹脂可轉(zhuǎn)移到產(chǎn)物吹掃器具內(nèi)。例如聚合物粉末形式的聚合物樹脂然后可轉(zhuǎn)移出聚合物吹掃容器到下游操作，所述下游操作可包括擠出或包裝操作。
[0005]在正常的操作中，聚合物樹脂可間歇地從產(chǎn)物吹掃器具轉(zhuǎn)移到種床容器而不是下游操作中。在一些情況下，聚合物樹脂的側(cè)物流可以轉(zhuǎn)移到種床容器中，同時(shí)繼續(xù)轉(zhuǎn)移到下游操作中，從而例如允許連續(xù)的擠出操作。在種床容器中，可儲(chǔ)存聚合物樹脂以供隨后使用例如作為反應(yīng)器啟動(dòng)的種床。視需要，可將聚合物樹脂從種床容器轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中。對于將要在聚合操作中制造的每一聚合物樹脂來說，典型地期望具有儲(chǔ)存容器，所述儲(chǔ)存容器具有在其內(nèi)儲(chǔ)存的聚合物樹脂。
[0006]種床儲(chǔ)存系統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計(jì)牽涉閉環(huán)(closed-loop)、氣動(dòng)式傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)不允許在轉(zhuǎn)移到種床容器的過程中冷卻聚合物樹脂。由于聚合物樹脂在高溫(例如，約60°C -約110°C )下轉(zhuǎn)移，因此該樹脂可燒結(jié)，若在沒有冷卻和/或進(jìn)一步循環(huán)的情況下，允許在種床容器內(nèi)累積。在常規(guī)的傳輸系統(tǒng)內(nèi)高的固體與傳輸流體比影響某種冷卻，但沒有實(shí)現(xiàn)充足的冷卻，以避免燒結(jié)。
[0007]因此，為了避免燒結(jié)，可在轉(zhuǎn)移之后，進(jìn)行冷卻/循環(huán)步驟。在發(fā)生燒結(jié)之前的時(shí)間取決于樹脂的性能，特別地密度，且可從長時(shí)間變化到幾乎O時(shí)間。因此，取決于樹脂，在可能發(fā)生燒結(jié)之前，可能不存在充足的時(shí)間來完成轉(zhuǎn)移。例如，在應(yīng)當(dāng)進(jìn)行冷卻/循環(huán)步驟或者在種床容器內(nèi)的聚合物樹脂可能燒結(jié)之前，對于某些聚合物樹脂來說，具有最大3小時(shí)的轉(zhuǎn)移時(shí)間。因此，典型地必須切斷下游操作，例如擠出，和全部的聚合物樹脂物流典型地必須轉(zhuǎn)移到種床容器中，以便可足夠快速地完成轉(zhuǎn)移到種床容器中，在燒結(jié)之前開始冷卻/循環(huán)步驟。這一方法的缺點(diǎn)包括下游操作的操作連續(xù)性的損失，和不合格的樹脂生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0008]或者，種床儲(chǔ)存系統(tǒng)可包括兩個(gè)稀釋相傳輸系統(tǒng)。例如，可使用傳輸系統(tǒng)，將聚合物樹脂轉(zhuǎn)移到種床容器中，同時(shí)另一傳輸系統(tǒng)再循環(huán)/冷卻在種床容器內(nèi)儲(chǔ)存的聚合物產(chǎn)物。然而，盡管這一方法可允許轉(zhuǎn)移到種床容器中，同時(shí)通過轉(zhuǎn)移僅僅聚合物產(chǎn)物的側(cè)物流，使下游操作，例如擠出繼續(xù)，但與添加第二傳輸系統(tǒng)有關(guān)的昂貴和復(fù)雜性使得這一方法是非所需的。
[0009]因此，需要樹脂儲(chǔ)存的改進(jìn)系統(tǒng)與方法，這一系統(tǒng)和方法能降低燒結(jié)傾向，同時(shí)允許繼續(xù)下游操作。
[0010]發(fā)明概述
[0011 ] 本文公開了儲(chǔ)存樹脂的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。這些系統(tǒng)和方法特別地可用于降低樹脂燒結(jié)的傾向。在聚合工藝中，本文公開的改進(jìn)可降低樹脂燒結(jié)的傾向，同時(shí)還允許繼續(xù)下游操作。
[0012]本文公開了儲(chǔ)存樹脂的方法，該方法包括:
[0013]a.使用載體流體，借助流動(dòng)管線，將樹脂轉(zhuǎn)移到容器內(nèi)，其中該載體流體包括惰性氣體；和
[0014]b.通過從該容器中引出樹脂并將引出的樹脂進(jìn)料到流動(dòng)管線內(nèi)，再循環(huán)該容器內(nèi)的至少一部分樹脂，其中再循環(huán)與轉(zhuǎn)移同時(shí)發(fā)生。
[0015]還公開了一種樹脂儲(chǔ)存系統(tǒng)，它包括:
[0016]a.容器；
[0017]b.與該容器流體連通的樹脂緩沖(surge)器具；和
[0018]c.控制系統(tǒng)，它被配置為輸送信號，引起樹脂從樹脂緩沖器具轉(zhuǎn)移到該容器中，并同時(shí)再循環(huán)該容器內(nèi)的至少一部分樹脂；
[0019]其中樹脂的轉(zhuǎn)移和樹脂的再循環(huán)使用共同的流動(dòng)管線。
[0020]以上公開的儲(chǔ)存樹脂的方法和樹脂儲(chǔ)存系統(tǒng)可用于許多應(yīng)用。例如，在包括在反應(yīng)器內(nèi)，在催化劑存在下聚合烯烴生產(chǎn)聚合物樹脂的聚合工藝中，可根據(jù)以上公開的儲(chǔ)存樹脂和/或使用樹脂儲(chǔ)存系統(tǒng)的方法，來儲(chǔ)存所生產(chǎn)的至少一部分樹脂。
[0021]附圖簡述
[0022]這些附圖闡述了本發(fā)明的某些實(shí)施方案。它們并不意欲且不應(yīng)當(dāng)用于限制或定義本發(fā)明。
[0023]圖1是闡述種床儲(chǔ)存系統(tǒng)的實(shí)例的示意圖。
[0024]圖2是闡述種床儲(chǔ)存系統(tǒng)的另一實(shí)例的不意圖。
[0025]圖3是闡述包括種床儲(chǔ)存系統(tǒng)的例舉聚合工藝的示意圖。
[0026]詳細(xì)說明
[0027]除非另有說明，沒有將本發(fā)明限制到具體的化合物，組分，組合物，反應(yīng)物，反應(yīng)器，反應(yīng)條件，配體，茂金屬結(jié)構(gòu)或類似物上，因?yàn)檫@些可以變化。本文中所使用的術(shù)語的目的是僅僅描述特定的實(shí)施方案且并不意欲限制。
[0028]本文中所使用的所有提及元素周期表及其組是在HAWLEY’S CONDENSED CHEMICALDICT1NARY，第 13 版，John Wi ley&Sons，Inc.，(1997)(得到 IUPAC 允許而復(fù)制)中出版的新的符號，除非提到用羅馬數(shù)字記錄的以前的IUPAC形式(同樣以羅馬數(shù)字出現(xiàn))，或除非另有說明。
[0029]對于降低樹脂燒結(jié)的傾向來說，本文公開的系統(tǒng)與方法通常是有用的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)意識到，這些系統(tǒng)和方法可以有效地應(yīng)用到其中所牽涉的樹脂具有燒結(jié)可能性的許多工藝上。以下相對于在聚合工藝中的種床儲(chǔ)存系統(tǒng)描述了該系統(tǒng)和方法，以證明它們相對于本申請的有效性，但這種描述不應(yīng)當(dāng)理解為限制。
[0030]種床儲(chǔ)存系統(tǒng)
[0031]本文描述的系統(tǒng)和方法使得能同時(shí)再循環(huán)和轉(zhuǎn)移種床樹脂?？蓪⒕酆衔飿渲氲搅鲃?dòng)管線內(nèi)以供轉(zhuǎn)移到種床容器中。載體流體可用作載體，將流動(dòng)管線內(nèi)的聚合物樹脂轉(zhuǎn)移到種床容器中。盡管聚合物樹脂借助流動(dòng)管線轉(zhuǎn)移到種床容器中，但來自種床容器的聚合物樹脂也可引入到流動(dòng)管線內(nèi)并再循環(huán)回到種床容器中。在轉(zhuǎn)移和再循環(huán)過程中，由于例如用載體流體傳熱將冷卻聚合物樹脂。按照這一方式，當(dāng)種床容器被填充時(shí)，轉(zhuǎn)移到種床容器中的聚合物樹脂應(yīng)當(dāng)再循環(huán)并冷卻。因此，可以最小化或者甚至消除在轉(zhuǎn)移到種床容器過程中與燒結(jié)聚合物樹脂有關(guān)的潛在問題。
[0032]在與燒結(jié)有關(guān)的潛在問題最小化的情況下，增加了轉(zhuǎn)移聚合物樹脂到種床容器中的靈活性。例如，可例如通過聚合物樹脂的側(cè)物流，緩慢地填充種床容器，同時(shí)繼續(xù)轉(zhuǎn)移到下游操作中，進(jìn)而允許繼續(xù)擠出操作。而且，在某些情況下，可調(diào)節(jié)種床容器的尺寸大小，以提供緩沖能力(surge capacity)，例如如果發(fā)生下游操作停工的情況的話。由于實(shí)施方案包括使用相同的傳輸系統(tǒng)以供轉(zhuǎn)移和再循環(huán)，因此可在沒有額外的投資成本冷卻聚合物樹脂以防止燒結(jié)的情況下，提供最多若干小時(shí)的緩沖能力。另外，通過在種床容器內(nèi)提供緩沖能力，可通過從這一倉(bin)中降低或甚至消除緩沖能力，來減少產(chǎn)物吹掃器具的尺寸，進(jìn)而潛在地降低產(chǎn)物吹掃器具的高度與成本。
[0033]正如以下更加詳細(xì)地討論的，可從聚合反應(yīng)器傳輸聚合物樹脂到種床容器中。一個(gè)或多個(gè)器具可位于種床容器和聚合反應(yīng)器之間，例如產(chǎn)物吹掃器具和樹脂緩沖器具。來自該反應(yīng)器的聚合物樹脂可以在范圍為約60°C -約110°C，或約70°C -約80°C的溫度下。當(dāng)聚合物樹脂從聚合反應(yīng)器轉(zhuǎn)移到種床容器中時(shí)，應(yīng)當(dāng)冷卻聚合物樹脂。然而，聚合物樹脂一旦首先到達(dá)種床容器，則典型地通常在>60°C的溫度下，結(jié)果燒結(jié)可能仍然是一個(gè)問題。該樹脂典型地必須冷卻到小于或等于50°C，以避免在儲(chǔ)存過程中燒結(jié)。因此，如前所述，進(jìn)一步的冷卻可能是必須的。
[0034]可使用任何合適的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將聚合物樹脂轉(zhuǎn)移到種床容器中。在一些實(shí)施方案中，可使用氣動(dòng)傳輸系統(tǒng)，其中可使用惰性氣體，例如氮?dú)?，將聚合物樹脂轉(zhuǎn)移到種床中。該氣動(dòng)傳輸系統(tǒng)可以是例如具有固體/氣體質(zhì)量比大于約15:1的致密相系統(tǒng)。也可使用稀釋相系統(tǒng)，其中在填充過程中，在超過反應(yīng)器的壓力下，稀釋相系統(tǒng)傳輸聚合物樹脂到反應(yīng)器中。稀釋相系統(tǒng)可例如具有范圍為約1:1到約10:1的固體/氣體質(zhì)量比。對于稀釋相系統(tǒng)來說，在采集點(diǎn)處的載體氣體速率范圍可以是約15-約40米/秒，和或者約25-約30米/秒。也可使用稀釋相真空系統(tǒng)。
[0035]如前所述，在將聚合物樹脂轉(zhuǎn)移到種床容器期間，可再循環(huán)在種床容器內(nèi)的至少一部分聚合物樹脂。這可包括引入來自種床容器的至少一部分聚合物樹脂到流動(dòng)管線中，將聚合物樹脂再循環(huán)回到種床容器中。在流動(dòng)管線內(nèi)，再循環(huán)的聚合物樹脂與轉(zhuǎn)移的聚合物樹脂的重量比范圍可以是約1:10-約20:1，或約1:10-約10:1，或約1: 1-約5:1。甚至在所需量的聚合物樹脂已經(jīng)轉(zhuǎn)移到種床容器中之后，可繼續(xù)再循環(huán)?？衫缋^續(xù)再循環(huán)，直到聚合物樹脂已經(jīng)充分地冷卻，防止燒結(jié)。可再循環(huán)聚合物樹脂，直到聚合物的溫度例如小于或等于約50°C。
[0036]種床容器可以是儲(chǔ)存聚合物樹脂的任何合適的容器。該種床容器可包括能氣密密封的儲(chǔ)料倉或者斗車。該聚合物樹脂可在惰性氣體覆蓋或吹掃下儲(chǔ)存在種床容器內(nèi)，以維持基本上不含污染物的聚合物樹脂。相對于惰性氣體的覆蓋或吹掃，該種床容器可以是開環(huán)或閉環(huán)的。可調(diào)整種床容器的大小，以提供緩沖能力。例如，如果發(fā)生下游操作的停工，則通過該反應(yīng)器生產(chǎn)的全部體積的聚合物樹脂可以被導(dǎo)引到種床容器中，而不是要求反應(yīng)器停工。可調(diào)整種床容器的大小，以提供一小時(shí)或更多小時(shí)的緩沖能力。例如，可調(diào)整種床容器的大小，以提供至少約2小時(shí)的緩沖能力，至少約3小時(shí)的緩沖能力，