專利名稱：從高固體含量聚合淤漿中連續(xù)取料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及烯烴單體的淤漿聚合。更具體地說，本發(fā)明涉及從環(huán)管反應(yīng)段連續(xù)取出一部分流體淤漿以及操作有多個連續(xù)取料管的環(huán)管反應(yīng)器的改進技術(shù)。
背景技術(shù)：
聚烯烴例如聚乙烯和聚丙烯可通過顆粒形式聚合來生產(chǎn)，也稱為淤漿聚合。在這一技術(shù)中，將進料例如稀釋劑、單體和催化劑送入環(huán)管反應(yīng)段，而將液體介質(zhì)(通常為惰性稀釋劑和/或未反應(yīng)的單體)中的含固體聚烯烴顆粒的流體淤漿循環(huán)通過環(huán)管反應(yīng)段。將一部分流體淤漿從反應(yīng)段取出，從而可回收固體聚烯烴顆粒。
在連續(xù)環(huán)管反應(yīng)器中，可將各種進料以各種方式送入環(huán)管反應(yīng)段。例如，可將單體和催化劑在送入環(huán)管反應(yīng)段以前與不同數(shù)量的稀釋劑混合。也可先將單體與循環(huán)的稀釋劑合并，然后送入環(huán)管反應(yīng)段。在環(huán)管反應(yīng)段中，單體和催化劑分散在流體淤漿中。隨著流體淤漿通過環(huán)管反應(yīng)段循環(huán)，單體在聚合反應(yīng)中在催化劑處反應(yīng)。聚合反應(yīng)在流體淤漿中生成固體聚烯烴顆粒。
在環(huán)管反應(yīng)段中的淤漿聚合已證明在商業(yè)上是成功的。淤漿聚合技術(shù)已取得世界范圍的成功，每年生產(chǎn)數(shù)十億磅烯烴聚合物。由于這一成功，在一些國家已有建設(shè)更大型反應(yīng)器的需求。更大型的反應(yīng)器產(chǎn)生更高的流體淤漿流速。環(huán)管反應(yīng)器中的流速可高達1000000加侖(3785410升)/分或更大。
在連續(xù)取料方法中，取出的淤漿通常為環(huán)管反應(yīng)器中的小部分流體淤漿。這一較小部分的取出淤漿的流速通常為50加侖(189升)/分至3000加侖(11356升)/分鐘。在反應(yīng)器中大的流速可使聚合物以很小淤漿顆粒的形式轉(zhuǎn)移，而且也使較大的聚合物顆粒或熔合的聚合物塊轉(zhuǎn)移。較大的聚合物塊或顆粒其中一些的直徑大于取料閥的開口，它們可使取料閥堵塞。當(dāng)這樣的大顆粒試圖通過取料閥時，或者顆粒破碎，或者取料閥的流動受限。
流動受限引起通過取料閥的流量損失，從而可使更多的聚合物顆粒積累。這就可使反應(yīng)器的壓力增加，因為它通常用取料閥開啟多少來控制(至少部分控制)。如果聚合物顆粒的積累比通過開啟取料閥來控制壓力的控制機構(gòu)的動作要快，那么就可能產(chǎn)生堵塞的管線和過高的反應(yīng)器壓力。這對于可在環(huán)管反應(yīng)器中生長的和尺寸比最大的聚合物顆粒尺寸大得多的熔合聚合物塊或不規(guī)則的聚合物塊來說可能尤其嚴(yán)重。堵塞的反應(yīng)器取料閥可使反應(yīng)器的壓力過高，使反應(yīng)器停工，產(chǎn)量下降，而在極端情況下，通過工藝安全閥使反應(yīng)器壓力減壓。
柱塞閥可用于關(guān)閉未使用的連續(xù)取料機構(gòu)。柱塞閥的優(yōu)點是，防止聚合物在淤漿取料管線中積累。但是，如果希望使用連續(xù)取料機構(gòu)，那么需要一些時間(例如10-20分鐘)來使它準(zhǔn)備操作，而柱塞閥必需人工開啟。

發(fā)明內(nèi)容
作為一個方面，提供一種聚合方法。所述的方法包含將含有至少一種烯烴單體的進料送入環(huán)管反應(yīng)段，然后使烯烴單體聚合，生成含有固體烯烴聚合物顆粒的流體淤漿。所述的方法還包含通過多個啟用的連續(xù)取料管連續(xù)取出一部分流體淤漿以及使取出淤漿部分通過取料閥。所述的方法還包含監(jiān)測進料的壓力和根據(jù)監(jiān)測的進料壓力來調(diào)節(jié)取料閥。所述的方法還包含通過最后一個未啟用的連續(xù)取料管沖洗稀釋劑。當(dāng)啟用的連續(xù)取料管之一至少部分堵塞時，可啟動未啟用的連續(xù)取料管。所述的方法還包含當(dāng)取料閥關(guān)閉時，判斷和用稀釋劑自動沖洗與取料閥有關(guān)的淤漿取料管線。
作為另一方面，提供一種環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備。所述的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備包含多個主要段和多個次要段。主要段中的每一個在第一端與一個次要段相連，而在第二端與另一個次要段相連。因此，主要段和次要段形成適合輸送流體淤漿的連續(xù)流道。所述的連續(xù)流道基本上沒有內(nèi)部障礙物。所述的環(huán)管反應(yīng)器還包含用于將烯烴單體和/或液體介質(zhì)(例如惰性稀釋劑)送入連續(xù)流道的設(shè)備、用于將聚合催化劑送入連續(xù)流道的設(shè)備以及至少兩個用于從連續(xù)流道中連續(xù)取出一部分流體淤漿的設(shè)備。另一方面，。所述的環(huán)管反應(yīng)器包含至少四個用于連續(xù)取出一部分流體淤漿的設(shè)備。這樣的環(huán)管反應(yīng)器的體積可大于30000加侖，另一方面可大于35000加侖，另一方面可大于40000加侖，另一方面可大于45000加侖，另一方面可大于50000加侖，另一方面可大于75000加侖，另一方面可大于100000加侖。
作為另一方面，提供一種環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備。所述的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備包含多個主要支管和多個次要段。次要段中的每一個與兩個主要支管彼此相連，通過這些連接，支管和段構(gòu)成連續(xù)流道。將單體進料管與一個支管或段連接。而將至少一個催化劑進料管與一個支管或段連接。連續(xù)取料管與一個支管或段連接。連續(xù)取料管包含與反應(yīng)器流體相通的淤漿取料管線、沿淤漿取料管線安裝的用于調(diào)節(jié)淤漿通過淤漿取料管線流量的取料閥以及與稀釋劑送入淤漿取料管線流體相連的沖洗管線。
在上述環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備中，至少兩個次要部分形成連續(xù)的彎道。至少兩個連續(xù)的彎道有一個或多個連續(xù)取料機構(gòu)或設(shè)備與它相連。環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備可基本上沒有水平的流道，因為所有的主要支管通過連續(xù)彎道相連。
所述的設(shè)備還可包含至少一個用于連續(xù)取出產(chǎn)品淤漿的共用的連續(xù)取料機構(gòu)或設(shè)備。優(yōu)選的是，連續(xù)取料機構(gòu)或設(shè)備包含公稱主體尺寸為至少1英寸的V型球閥。連續(xù)取料閥可用控制器自動控制，后者根據(jù)送入環(huán)管反應(yīng)器的單體進料管上的壓力傳感器(或用于將烯烴單體送入環(huán)管反應(yīng)器的其他設(shè)備)的一個或多個輸入信號來調(diào)節(jié)連續(xù)取料閥。此外，可將壓力傳感器安裝在連續(xù)取料閥的淤漿取料管線的下游?？稍诓僮魃线B接壓力傳感器，為控制器提供信號?？梢赃@樣的方式自動控制一個或全部連續(xù)取料機構(gòu)或設(shè)備。
連續(xù)取料機構(gòu)或設(shè)備可能是唯一的取出部分淤漿的設(shè)備；也就是說，本方法和設(shè)備能從反應(yīng)器中消除沉降支管。
作為另一方面，提供了一種用于環(huán)管聚合反應(yīng)器的連續(xù)取料機構(gòu)。所述的機構(gòu)包含一個與反應(yīng)器流體相通的淤漿取料管線、一個沿淤漿取料管線安裝的用于調(diào)節(jié)通過淤漿取料管線的淤漿流量的取料閥、一個與淤漿取料管線流體相通的用于提供稀釋劑的沖洗管線以及一個控制器?？刂破饔脕斫邮諄碜园惭b在單體進料管和取料閥的淤漿取料管線下游的壓力傳感器的輸入信號。控制器也用來輸送調(diào)節(jié)取料閥的輸出信號。
作為另一方面，提供一種啟動環(huán)管聚合反應(yīng)器的方法。所述的方法包含將乙烯送入反應(yīng)器以及將異丁烷送入反應(yīng)器。送入反應(yīng)器的乙烯與異丁烷的質(zhì)量比足夠低，以便避免連續(xù)取料機構(gòu)的堵塞。
作為另一方面，提供一種操作環(huán)管聚合反應(yīng)器的方法。所述的方法包含將乙烯送入反應(yīng)器、將異丁烷送入反應(yīng)器、將聚合催化劑送入反應(yīng)器、將異丁烷中含有未反應(yīng)的乙烯和固體聚乙烯顆粒的流體淤漿通過反應(yīng)器循環(huán)、通過多個連續(xù)取料機構(gòu)連續(xù)取出一部分流體淤漿以及通過未啟用的連續(xù)取料機構(gòu)的淤漿取料管線連續(xù)沖洗異丁烷。在這一方法中，為反應(yīng)器提供“熱備用”。


圖1a和b表示環(huán)管反應(yīng)器和聚合物回收體系。
圖2為表示連續(xù)取料機構(gòu)的沿圖1a的2-2線剖面圖。
圖3為沿圖2的3-3線表示在連續(xù)取料機構(gòu)中的柱塞閥設(shè)備的剖面圖。
圖4為連續(xù)取料機構(gòu)和控制體系。
圖5為表示連續(xù)取料機構(gòu)的環(huán)管反應(yīng)器彎管的側(cè)視圖。
圖6為表示兩個連續(xù)取料機構(gòu)取向的沿圖5的6-6線的剖面圖。
圖7為表示替代多個連續(xù)取料機構(gòu)的環(huán)管反應(yīng)器彎管的側(cè)視圖。
圖8為部分環(huán)管反應(yīng)器和兩個連續(xù)取料機構(gòu)的剖面圖。
具體實施例方式
本方法和設(shè)備涉及連續(xù)取出環(huán)管反應(yīng)器中的部分流體淤漿。它便于在高得多的固體濃度下環(huán)管反應(yīng)器的操作。具體地說，，本方法和設(shè)備特別涉及連續(xù)取料代替沉降支管的大型環(huán)管反應(yīng)器。本技術(shù)便于這樣的大型反應(yīng)器的可靠操作和產(chǎn)品的可靠取出。
本方法和設(shè)備適用于在液體介質(zhì)中生成固體聚烯烴顆粒淤漿的環(huán)管反應(yīng)器中的任何烯烴聚合。適合的烯烴單體為每個分子有直到8個碳原子的和比4位更靠近雙鍵處沒有分支的1-烯烴。本方法和設(shè)備特別適用于乙烯的均聚和乙烯與更高級1-烯烴例如丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或1-癸烯的共聚。特別優(yōu)選的是乙烯以及按乙烯和共聚單體的總重計0.01-10％(重量)、優(yōu)選0.01-5％(重量)、最優(yōu)選0.1-4％(重量)更高級烯烴。另一方面，足夠的共聚單體可用來得到上述加入聚合物中的共聚單體數(shù)量。在這里，這樣的聚合物也稱為聚乙烯。
在本專業(yè)中，適合的稀釋劑(與溶劑或單體相對)是大家熟悉的，它們包括在反應(yīng)條件下為惰性液體的烴類。適合的烴類包括異丁烷、丙烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷和正己烷，異丁烷是特別優(yōu)選的。
此外，本技術(shù)可用于單體為烯烴聚合的液體介質(zhì)的場合。例如，本技術(shù)可用于丙烯聚合，在那里丙烯為液體介質(zhì)，而沒有任何重要數(shù)量的惰性稀釋劑。稀釋劑仍可用于催化劑。為了說明但不作為限制，本發(fā)明將結(jié)合使用惰性稀釋劑作為液體介質(zhì)的聚乙烯法進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明也可在單體用作液體介質(zhì)的場合使用，在以下描述中它將代替稀釋劑。
在本專業(yè)中，適合的催化劑是大家熟悉的。特別適合的是氧化鉻/載體例如氧化硅催化劑，例如在US 2825721中廣泛公開的，在這里作為參考并入。也可使用齊格勒催化劑、金屬茂和其他大家熟悉的聚烯烴催化劑以及共催化劑。
有關(guān)環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備和聚合法的其他詳情可在US 4674290、5183866、5565174、5624877、6005061、6045661、6051631、6114501和6420497中找到，在這里作為參考并入。
現(xiàn)在參考附圖，圖1(a)表示有8個豎直段12、多個上部水平段14和多個下部水平段16的環(huán)管反應(yīng)器10。水平段可被彎曲段或連續(xù)彎道代替，以致反應(yīng)器基本上沒有水平流道，如圖1(b)所示。在圖1(a)中，這些上部和下部水平段確定了水平流的上段和下段。在圖1(b)中，上下彎曲段14a和16a代替水平段。反應(yīng)器用管12和套管18形成的換熱器來冷卻。每一段通過平滑的彎頭或彎管20與下一段相連，從而提供基本上沒有內(nèi)部障礙的連續(xù)流道。用馬達24驅(qū)動的葉片使流體淤漿循環(huán)。將單體(和共聚單體，如果有的話)和新鮮稀釋劑分別通過管線26和28送入，它們可直接在一個(如圖1(a)中所示)或多個(如圖1(b)所示)位置進入，或如所示的可與管線30的循環(huán)稀釋劑合并。在圖1(b)中，循環(huán)稀釋劑管線分成4個進料點30a、30b、30c和30d。在帶有一個或多個連續(xù)取料機構(gòu)的環(huán)管反應(yīng)器最初啟動的過程中，已發(fā)現(xiàn)相對于送入反應(yīng)器的乙烯，希望提高送入反應(yīng)器的循環(huán)稀釋劑的數(shù)量。例如，已發(fā)現(xiàn)在最初啟動過程中，乙烯與循環(huán)異丁烷的1∶1質(zhì)量流速比使連續(xù)取料機構(gòu)的堵塞減少。也可使用更小的質(zhì)量流速比，例如4∶5或2∶3。將催化劑通過催化劑送入設(shè)備32送入，后者提供一個催化劑送入段(位置)。
廣義上用參數(shù)34表示取出中間產(chǎn)品淤漿的連續(xù)取料機構(gòu)。連續(xù)取料機構(gòu)34位于末端或靠近末端，優(yōu)選一個下部水平段16或下部彎曲段16a或靠近連接彎管或在連接彎管20的下游末端。連續(xù)取料機構(gòu)34的一個優(yōu)點是，它可不需要水平段。沉降支管通常與水平段連接。使用連續(xù)取料機構(gòu)便于使用優(yōu)選的彎曲段。連續(xù)取料機構(gòu)34示在環(huán)管反應(yīng)器的下部水平段的下游末端。這一位置可在靠近催化劑送入點以前流動變成向上的環(huán)管中最后點的區(qū)域，以便使新鮮催化劑通過取料點以前在反應(yīng)器中保留盡可能最長的時間。特別優(yōu)選連續(xù)取出口在向上流的彎頭處(流體淤漿變成向上流動到豎直段的彎頭)。但是，連續(xù)取料機構(gòu)可與任何段、彎頭或彎道連接。
正如US 6239235中公開的，使用連續(xù)取料代替常規(guī)沉降支管用于淤漿取出的聚合法有利于大型反應(yīng)器。US 6239235(在這里作為參考并入)公開了這樣一種烯烴聚合法，其中將單體、稀釋劑和催化劑在連續(xù)環(huán)管反應(yīng)器中循環(huán)，而使用連續(xù)取料機構(gòu)將淤漿取出。所述的方法可用于大于30000加侖的環(huán)管反應(yīng)段。此外，還公開了反應(yīng)器的聚合物固體濃度大于40％(重量)、優(yōu)選大于50％(重量)。
連接連續(xù)取料機構(gòu)的反應(yīng)器段可有更大的直徑，以便使流速變慢，因此進一步形成層流，以致使取出的淤漿可有更大的固體濃度。
取出的流體淤漿(中間產(chǎn)品淤漿)部分通過導(dǎo)管36送入下游分離設(shè)備，例如高壓閃蒸室38(也稱為閃蒸氣體分離器)。導(dǎo)管36包含外導(dǎo)管40，向它提供間接加熱沖洗導(dǎo)管36中的淤漿材料的經(jīng)加熱的流體。導(dǎo)管36優(yōu)選有變成各種方式的彎頭。例如，希望任何彎頭的內(nèi)壁半徑(如看作圓的一部分)為至少3英尺、另一方面至少4英尺、另一方面至少5英尺。圖7表示設(shè)想的圓和它的半徑，正如彎道部分確定的。此外，導(dǎo)管36的尺寸可逐步加大，以便出現(xiàn)汽化而不會限制流速。導(dǎo)管36可被幾段外套管40包圍，以便對沖洗管線加熱提供更大的控制。例如，沖洗管線加熱器可有20個或更多段外套管，有共用的或單獨的溫度控制。給外套管40提供低壓蒸汽，以便防止通過沖洗導(dǎo)管36輸送的固體聚合物顆粒熔融。
在使用沖洗加熱器的一些體系中，一些或全部稀釋劑在送入沖洗室28以前先在沖洗管線36中沖洗。但是，術(shù)語“沖洗室”和“沖洗罐”常常仍用于緊隨沖洗管線的罐，在那里汽化的稀釋劑與聚合物固體分離。仍使用“沖洗罐”或“沖洗室”，即使可能在沖洗罐中幾乎沒有沖洗，如果全部或基本上全部稀釋劑在沖洗管線中汽化的話。在較高壓力和沒有下游干燥設(shè)備下有沖洗管線排放的現(xiàn)有設(shè)計中，試圖這樣設(shè)計沖洗管線，以致進入沖洗罐幾乎沒有壓力降，在進入容器以前基本上全部液體汽化。
汽化的稀釋劑通過導(dǎo)管42排出高壓沖洗室38，以便進一步加工，包括通過使用循環(huán)冷凝器50的簡單熱交換冷凝，然后通過循環(huán)稀釋劑管線30返回環(huán)管反應(yīng)器，不需要壓縮。循環(huán)冷凝器50可在本專業(yè)中已知的任何條件下利用在本專業(yè)中已知的任何適合的熱交換流體。但是優(yōu)選的是，使用在可經(jīng)濟提供的溫度下的流體。對于這一流體，希望的溫度范圍為40-130°F。聚合物顆粒通過管線44從高壓沖洗室38中取出，以便用本專業(yè)中已知的技術(shù)加工?？蓪⒕酆衔镱w粒送入低壓沖洗室46(或直接到?jīng)_洗段)，此后通過管線48作為聚合物產(chǎn)品回收。分離的稀釋劑通過壓縮機47送到管線42。這一高壓沖洗設(shè)計在US 4424341中廣泛公開，因此作為參考并入。
連續(xù)取料不僅為反應(yīng)器上游有更高的固體濃度創(chuàng)造了條件，而且也為高壓沖洗的更好操作創(chuàng)造了條件，從而使大部分取出的稀釋劑被沖洗出并在沒有壓縮下循環(huán)。實際上，70-90％或更多的稀釋劑通?？捎眠@一方式回收。優(yōu)選的是，90-95％或更多的稀釋劑用這一方式回收。因為產(chǎn)品淤漿流是連續(xù)的而不是斷續(xù)的，沖洗管線加熱器能更好地起作用。此外，沖洗管線可設(shè)計有適當(dāng)?shù)膲航禂?shù)值，以得到高的速度和高的傳熱系數(shù)以及限制最大的流量。在這樣的設(shè)計中，CTO輸出壓力高于其他方法可能的壓力。連續(xù)取料閥(它調(diào)節(jié)連續(xù)排出反應(yīng)器的流速)以后的壓降不象沉降支管的柱塞閥以后的壓降那樣明顯。使用沉降支管，沖洗管線中的淤漿溫度更高，較少的熱量轉(zhuǎn)移到淤漿中，使沖洗管線加熱器的效率較低。
圖2更詳細(xì)地表示連續(xù)取料機構(gòu)34的彎曲段16a。連續(xù)取料機構(gòu)通常至少包括一個與反應(yīng)器流體相通的淤漿取料管線和一個控制淤漿通過此管線流動的閥。圖2所示的連續(xù)取料機構(gòu)包含用法蘭53連接到反應(yīng)器的取料圓柱管52、一個淤漿取出管線54、一個緊急關(guān)閉閥55(或切換閥)、一個調(diào)節(jié)流量的按比例自動控制閥58(CTO閥)和一個沖洗管線60。圓柱管52不需伸長到反應(yīng)器中；實際上伸長到環(huán)管淤漿反應(yīng)器中的突起可使聚合物在突起周圍積累。但是，在一些情況下，圓柱管可伸到反應(yīng)器中。稀釋劑的進料量通常保持不變，按比例自動控制閥58用來控制連續(xù)取料的速度，以保持反應(yīng)器的總壓在設(shè)計的設(shè)定點內(nèi)。人工沖洗管線也可與按比例自動控制閥58的沖洗管線下游連接?？砂凑沼嬎愫蛯Ρ确磻?yīng)器中的固體重量百分?jǐn)?shù)的邏輯來調(diào)節(jié)稀釋劑進料量。
沿圖2的3-3線選取的圖3更詳細(xì)地表示與連續(xù)取料管34有關(guān)的平滑彎道或彎頭20，因此彎頭20為帶附件的彎頭。正如所示，取出圓柱管52以直角連接到彎頭的外表面。淤漿取料管線54緊接取料圓柱管52。在取料圓柱管52內(nèi)安裝的是柱塞閥62，它有兩個用途。首先，它提供為取料圓柱管一個簡單和可靠的清除機構(gòu)，如果它曾被聚合物弄臟的話。其次，它可作為整個連續(xù)取料組件的一個簡單和可靠的切斷閥。通過關(guān)閉帶柱塞閥的備用的連續(xù)取料機構(gòu)，可避免堵塞。
圖4表示一個連續(xù)取料機構(gòu)的新型的控制流程圖和體系。圖4表示導(dǎo)向切換閥66的淤漿取料管線54，它可通過程序邏輯控制器68操作。切換閥66也可遠(yuǎn)程控制。在某些情況下，切換閥66自動關(guān)閉。例如，在淤漿取料管線54下游存在滲漏的情況下，如果測定出反應(yīng)器中的壓力明顯下降，那么邏輯可使切換閥66關(guān)閉。切換閥66也可用作關(guān)閉的柱塞閥62的備用設(shè)備和防止烴類滲漏。當(dāng)切換閥66關(guān)閉時，連續(xù)取料機構(gòu)不從反應(yīng)器中取出淤漿用于下游回收。
已發(fā)現(xiàn)希望通過關(guān)閉切換閥66(或另外的下游閥)而不是關(guān)閉柱塞閥62來保持至少一個連續(xù)取料機構(gòu)處于暫時不用的狀態(tài)。如果連續(xù)取料管不用來取出產(chǎn)品淤漿作為正常的聚烯烴商業(yè)生產(chǎn)的一部分，那么它就暫時不用。如果下游閥或切換閥關(guān)閉或堵塞時，也可操作沖洗管線70和沖洗閥72，以便使稀釋劑自動送入淤漿取料管線54。通過關(guān)閉切換閥66或其他下游閥但保留柱塞閥62開啟，可使連續(xù)取料機構(gòu)保持“熱備用設(shè)備”或“熱備用設(shè)備”，如果需要的話，它們可迅速地、基本上瞬間地、遠(yuǎn)程地和/或自動地投入使用。通過連續(xù)取料機構(gòu)保持為“熱備用設(shè)備”，在某些情況下，另外的連續(xù)取料機構(gòu)可迅速的(1分鐘內(nèi)或更短)投入操作，并防止在反應(yīng)器中出現(xiàn)高壓。當(dāng)切換閥66關(guān)閉時，可通過沖洗管線70和沖洗閥72連續(xù)沖洗稀釋劑，將連續(xù)取料機構(gòu)保持為熱備用設(shè)備。另一方面，熱備用設(shè)備可能有切換閥開啟和其他下游閥(例如按比例自動控制閥58或CTO閥74)關(guān)閉。在這種情況下，沖洗管線70和沖洗閥72可在切換閥66的下游。如果連續(xù)取料機構(gòu)關(guān)閉或堵塞，也可操作沖洗管線70和沖洗閥72，將稀釋劑自動送入淤漿取料管54。在使用的連續(xù)取料機構(gòu)堵塞的情況下，在操作過程中這是很危險的，十分希望環(huán)管反應(yīng)器裝有至少一個連續(xù)取料機構(gòu)作為備用出口。
在圖4中，在切換閥66以后，沖洗管線去連續(xù)取料(CTO)閥74(它可為按比例自動控制閥)。CTO閥74可為適用于淤漿的任何閥，但優(yōu)選V型球閥。從Fisher Controls International，Inc.ofMarshalltown，Iowa可得到Vee-ballRotary Control valves。有關(guān)V型球閥的詳細(xì)內(nèi)容可在US 5016857中找到，在這里作為參考并入。優(yōu)選的是，V型球閥的公稱主體尺寸大于1英寸，例如1英寸或更大。CTO閥74可自動或手動控制。優(yōu)選的是，這樣控制CTO閥，以致它開啟其輸出能力的20-85％，另一方面開啟20-70％。在較低的輸出能力下操作常常產(chǎn)生堵塞，而在較高的輸出能力下操作常常妨礙稀釋劑通過沖洗管線加熱器的沖洗。在圖4中，表示CTO閥74在水平流體管線上，但已發(fā)現(xiàn)CTO閥也可安裝在豎直管線上，而沒有堵塞。
在圖4中，示出程序控制器76形式的自動控制，它根據(jù)一個或多個輸入信號來調(diào)節(jié)CTO閥74。圖4中的輸入信號從進料管線80和81上的壓力傳感器78和79傳送到環(huán)管反應(yīng)器。但是，輸入信號可為反應(yīng)器中或下游設(shè)備中例如沖洗管線或沖洗室中的壓力(或其他參數(shù))的顯示。
壓力傳感器82可在CTO閥74的下游。壓力傳感器82可用來測定CTO閥74的堵塞(通過測定一定流量下壓力或流量的下降或閥開啟的不正常)和壓力顯示器84可能堵塞的信號。優(yōu)選的是，壓力顯示器為隔膜型壓力顯示器。
圖5表示取料圓柱管52的角度取向。示出取出圓柱管與(1)垂直于水平段16的中心線和(2)位于水平段16的下游端的平面有一個角度α。與這一平面的角度按平面的下游方向選取。角度的頂點為圖5所示的彎管半徑的中心點。所述的平面可稱為水平段的橫截面。在這里，所示的角為約24度。其次，它表示多個連續(xù)取料附件34和34a。第三，它表示在下段16的豎直中心線平面上取向的一個附件34，以及位于這樣平面成某一角度的另一附件34a，正如在圖6中更詳細(xì)說明的。
連續(xù)取料圓柱管比傳統(tǒng)的沉積支管小。三個2英寸內(nèi)徑的連續(xù)取料附件可除去象14個8英寸內(nèi)徑的沉降支管一樣多的產(chǎn)品淤漿。這一點是很重要的，因為15000-18000加侖生產(chǎn)能力的商業(yè)環(huán)管反應(yīng)器需要6個8英寸的沉降支管。由于難以制成大直徑的可靠閥門，所以不希望增加沉降支管的尺寸。30000加侖或更大的反應(yīng)器得益于本方法和設(shè)備。通常，連續(xù)取料圓柱管的公稱內(nèi)徑為約1至約8英寸。優(yōu)選的是，它們的內(nèi)徑為約2至約3英寸。作為從反應(yīng)器的延伸管線，其直徑可逐步增加或減小，以便對管線中的壓力和/或流量提供所需的影響。到CTO閥的管線直徑可逐步減小(和在通過CTO閥以后逐步增加)，以便適合控制閥的尺寸、保持高的淤漿速度和/或不產(chǎn)生可使聚合物積累的明顯邊緣。例如，2英寸管線直徑可在CTO閥74以前3英寸距離逐步變細(xì)到1.5英寸，然后在CTO閥74以后類似的距離，反過來逐步從1.5英寸直徑增加到2英寸。在圖4中，表示在CTO閥74前后的逐步變徑的導(dǎo)管86和88。然而，確保管線的直徑?jīng)]有突然的擴大或收縮是重要的，因為這可能引起堵塞。優(yōu)選的是，CTO閥的閥殼為連接取料淤漿流從中通過的中空附件而安裝法蘭。由于相同原因，確保管之間有平滑的連接和管連接之間對準(zhǔn)是重要的。
圖6沿圖5的6-6線取得，表示連接在對含有反應(yīng)器中心線的豎直平面成β角的平面的取料圓柱管34a。這一平面可稱為反應(yīng)器的豎直中心面。這一角度可從平面一側(cè)或從兩側(cè)選取，如果它不是零的話。角的頂點在反應(yīng)器的中心線上。正如圖6所示，角包含在垂直于反應(yīng)器中心線的平面中。應(yīng)當(dāng)指出，在這里有3個取向概念。首先是連接角(換句話說，反應(yīng)器表面和取料圓柱管之間的角)，例如約30度(如圖2所示)和約90度(垂直)(如圖3所示)。連接角可為0度角或直角或0-90度之間的任何角，另一方面為約20至約80度角、另一方面為約30至約60度角。其次是彎道角，也就是相對于連接彎頭的彎道多遠(yuǎn)取向，正如α角表示的(圖5)。彎道角可為0-90度中任何一個角，但優(yōu)選20-70度、另一方面優(yōu)選40至60度角、另一方面優(yōu)選45至70度角。不同的角可根據(jù)許多因素來選擇，其中包括淤漿流的方向(向上或向下)。例如，彎道角可為45度。作為另一例子，彎道角可為70度。第三是離縱向段的中心平面的β角(圖6)。這一中心平面角可為0-60度、優(yōu)選0-45度、更優(yōu)選0-20度、最優(yōu)選約0度。
圖7為表示多個連續(xù)取料機構(gòu)方位的環(huán)管反應(yīng)器彎頭的側(cè)視圖。示出4個連續(xù)取料機構(gòu)，雖然只有兩個啟用；另外兩個連續(xù)取料機構(gòu)供選擇或備用。在圖7中，連續(xù)取料管34d和34e在向下流動支管上成30度和60度彎道角(也就是，通過支管的流體淤漿向下流動)，連續(xù)取料管34f和34g在向上流動支管上成70度和40度彎道角(也就是，通過支管的流體淤漿向上流動)。通常，在向下流動支管上優(yōu)選為0-60度，而在向上流動支管上優(yōu)選為30-90度、更優(yōu)選70-90度。
圖8表示環(huán)管反應(yīng)器和兩個連續(xù)取料機構(gòu)34b和34c的剖面圖。這些連續(xù)取料機構(gòu)34b和34c沿環(huán)管反應(yīng)器10的水平段安裝，并與水平段的底邊形成γ角。γ角大于0度和小于或等于90度。這一排列特別適合于沒有向上或向下流動彎頭的水平環(huán)管反應(yīng)器。換句話說，這一排列適用于主要段和次要段都處于基本上水平面的水平環(huán)管反應(yīng)器。水平段不需要沿理想水平軸而可沿基本上水平的軸延伸。例如，水平段可與真正水平面有0-15度的斜角。
由于反應(yīng)器體積更大和固體濃度更高，必需不斷確保連續(xù)取料閥不被堵塞。更高的固體濃度使更大聚合物顆粒或團聚物在流體淤漿中的機會增加，所以使連續(xù)取料閥堵塞的危險增加。由于閥堵塞的結(jié)果造成產(chǎn)量損失，所以更大的反應(yīng)體積使經(jīng)濟損失增加。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，連續(xù)取料閥自動和/或有規(guī)律移動適用于減少或避免在閥中的堵塞。連續(xù)取料閥的有規(guī)律移動可減少連續(xù)取料閥堵塞的情況。連續(xù)取料閥的移動產(chǎn)生的短時局部壓力脈沖可強制積累的聚合物塊或顆粒通過閥門來減少堵塞。但是，所述的壓力脈沖的時間和大小不會大到明顯影響環(huán)管反應(yīng)器的平均壓力。通過在有規(guī)律的時間間隔內(nèi)移動連續(xù)取料閥，不管堵塞的側(cè)定，操作人員都可了解連續(xù)取料閥，確保聚合物的規(guī)律生產(chǎn)和在堵塞問題出現(xiàn)以前避免堵塞問題。
作為本方法和設(shè)備的另一選擇方案，可根據(jù)反應(yīng)器的壓力來調(diào)節(jié)連續(xù)取料閥。通過特定的信號用控制器來啟動連續(xù)取料閥的方法來完成調(diào)節(jié)，所述的信號可為來自壓力測量設(shè)備的信號。由于這樣的體系，當(dāng)閥門更大開啟時，更大的顆粒或團聚物可通過閥門，而當(dāng)閥門較小開啟時，保持反應(yīng)器壓力控制和較小流動。有規(guī)律的移動確保閥門按正?；A(chǔ)有最大生產(chǎn)能力，從而當(dāng)在以前描述的關(guān)閉/開啟控制形態(tài)中提供許多更大的聚合物顆粒或團聚物通過的正常機會。
雖然已參考一些附圖描述了本發(fā)明，但熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不違背本發(fā)明的范圍前題下可作出各種改變和可替代各種等價物。此外，在不違背本發(fā)明的范圍前題下可作出各種改進，以適應(yīng)本發(fā)明公開內(nèi)容的特定的情況或材料。所以，不打算將本發(fā)明限制到所述的具體實施方案，而本發(fā)明將包括在附后權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實施方案。
權(quán)利要求
1.一種聚合方法，所述的方法包含將含有至少一種烯烴單體的進料送入環(huán)管反應(yīng)器段；在環(huán)管反應(yīng)器段中使烯烴單體聚合，生成含有固體烯烴聚合物顆粒的流體淤漿；通過多個啟用的淤漿取料管線連續(xù)取出一部分流體淤漿；監(jiān)測啟用的淤漿取料管線中的壓力；以及根據(jù)一個啟用的淤漿取料管線的監(jiān)測壓力來開啟未啟用的淤漿取料管線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在開啟以前通過未啟用的淤漿取料管線沖洗稀釋劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括當(dāng)一個啟用的淤漿取料管線至少被部分堵塞時，自動啟動未啟用的淤漿取料管線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，還包括在測出堵塞1分鐘內(nèi)使未啟用的淤漿取料管線投入使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中啟用的和未啟用的淤漿取料管線是從環(huán)管反應(yīng)段取出產(chǎn)品淤漿的唯一設(shè)備。
6.一種操作環(huán)管聚合反應(yīng)器的方法，所述的方法包含將至少一種烯烴單體和稀釋劑送入環(huán)管反應(yīng)器段；將聚合催化劑送入反應(yīng)器；將含有未反應(yīng)的乙烯和稀釋劑中的固體聚乙烯顆粒的流體淤漿通過反應(yīng)器循環(huán)；通過多個啟用的淤漿取料管連續(xù)取出一部分流體淤漿；以及通過未啟用的連續(xù)取料管連續(xù)沖洗稀釋劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括當(dāng)至少一個啟用的連續(xù)淤漿取料管至少被部分堵塞時，啟動未啟用的連續(xù)淤漿取料管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包含在測出堵塞1分鐘內(nèi)使未啟用的連續(xù)淤漿取料管線投入使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中啟用的和未啟用的連續(xù)淤漿取料管是從環(huán)管反應(yīng)段取出產(chǎn)品淤漿的唯一取料管。
10.一種啟動環(huán)管聚合反應(yīng)器的方法，所述的方法包含將乙烯送入反應(yīng)器；將異丁烷送入反應(yīng)器；以及其中送入反應(yīng)器的乙烯與異丁烷的質(zhì)量比足夠低，以便避免連續(xù)取料管的堵塞。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中質(zhì)量比為1∶1或更低。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中質(zhì)量比為4∶5或更低。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中質(zhì)量比為2∶3或更低。
14.一種環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，所述的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備包含多個主要段；多個次要段，每一個次要段與兩個主要段彼此相連，從而這些段為連續(xù)流道；與連續(xù)流道流體相連的至少一種單體進料管；與連續(xù)流道流體相連的至少一種催化劑進料管；以及至少兩個啟用的連續(xù)取料管，都與連續(xù)流道相連，每一個連續(xù)取料管包含一個與反應(yīng)器開式相通的淤漿取料管線；以及一個沿淤漿取料管線安裝的取料閥，以調(diào)節(jié)通過淤漿取料管線的淤漿流量；至少一個與連續(xù)流道相連的未啟用連續(xù)取料管，連續(xù)取料管包含一個與反應(yīng)器開式相通的淤漿取料管線；以及一個沿淤漿取料管線安裝的取料閥，以調(diào)節(jié)通過淤漿取料管線的淤漿流量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中未啟動的連續(xù)取料管還包含與淤漿取料管線流體相通以提供稀釋劑的沖洗管線。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中取料閥為公稱主體尺寸為至少11/2英寸的V型球閥。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中連續(xù)取料管還包含在V型球閥的上游和連續(xù)流道的下游沿淤漿取料管線安裝的切換閥。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，還包含安裝在單體進料管線的單體壓力傳感器；以及用來接收來自單體壓力傳感器的輸入信號的控制器，且所述控制器用來傳送輸出信號，以便調(diào)節(jié)至少一個連續(xù)取料管。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，還包含安裝在取料閥下游的淤漿取料管線上并與控制器操作相連以提供信號的壓力傳感器；以及其中取料閥被控制器自動控制，控制器根據(jù)來自單體進料和淤漿取料管線上的壓力傳感器的一個或多個輸入信號來調(diào)節(jié)取料閥。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中淤漿取料管線在取料閥以前變細(xì)，而在在取料閥以后變粗。
21.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中連續(xù)流道的體積大于30000加侖。
22.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中連續(xù)流道的體積大于35000加侖。
23.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中至少兩個啟用的連續(xù)取料管和至少一個未啟用的連續(xù)取料管都安裝在一個次要段上。
24.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，包含至少4個連續(xù)取料管。
25.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中連續(xù)流道基本上沒有水平流道。
26.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中次要段為定義了圓的一部分的連續(xù)彎道，且所述圓的半徑為至少3英尺。
27.根據(jù)權(quán)利要求14的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中主要段為基本上水平的。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中次要段為基本上水平的。
29.一種環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，所述的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備包含一個適用于進行烯烴聚合法的環(huán)管反應(yīng)器，所述的方法包含使至少一種烯烴單體在液體稀釋劑中聚合，生成在液體稀釋劑中含有固體烯烴聚合物顆粒的流體淤漿，環(huán)管反應(yīng)器的體積大于30000加侖；與環(huán)管反應(yīng)器直接流體相通的適用于從環(huán)管反應(yīng)器中連續(xù)取出一部分流體淤漿的多個細(xì)長的中空附件；將烯烴單體和稀釋劑送入環(huán)管反應(yīng)器的進料設(shè)備；將聚合催化劑送入環(huán)管反應(yīng)器的進料設(shè)備；以及將流體淤漿通過環(huán)管反應(yīng)器循環(huán)的循環(huán)設(shè)備。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，還包含與至少一個細(xì)長中空附件流體相通的壓力傳感器；以及用來接收來自單體壓力傳感器的輸入信號的控制器，且所述控制器用來傳送輸出信號，以便調(diào)節(jié)流體淤漿通過細(xì)長的中空附件的流量。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，還包含一個與烯烴單體進料設(shè)備流體相通的壓力傳感器；以及用來接收來自單體壓力傳感器的輸入信號的控制器，且所述控制器用來傳送輸出信號，以便調(diào)節(jié)流體淤漿通過細(xì)長的中空附件的流量。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，包含4-12個細(xì)長的中空附件。
33.根據(jù)權(quán)利要求29的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，其中環(huán)管反應(yīng)器基本上是水平的，而細(xì)長的中空附件與環(huán)管反應(yīng)器的基本上水平段相連。
34.根據(jù)權(quán)利要求29的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，還包含至少一個有沖洗管線相連的未啟用的細(xì)長中空附件，而沖洗管線適用于通過未啟用的細(xì)長中空附件連續(xù)沖洗稀釋劑。
35.根據(jù)權(quán)利要求29的環(huán)管反應(yīng)器設(shè)備，還包含當(dāng)啟用的細(xì)長中空附件堵塞時開啟未啟用的細(xì)長中空附件的控制器。
36.一種用于環(huán)管聚合反應(yīng)器的連續(xù)取料機構(gòu)，所述的機構(gòu)包含(1)與反應(yīng)器流體相通的淤漿取料管線；(2)沿淤漿取料管線安裝的取料閥，用于調(diào)節(jié)通過淤漿取料管線的淤漿流量；(3)與淤漿流體相連以便提供稀釋劑的沖洗管線；以及(4)用來接收來自至少一個在單體進料設(shè)備上安裝的壓力傳感器的輸入信號的控制器，且所述控制器用來傳送輸出信號，以便調(diào)節(jié)取料閥。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的連續(xù)取料機構(gòu)，還包含(5)沿取料閥上游淤漿取料管線安裝的切換閥。
38.根據(jù)權(quán)利要求36的連續(xù)取料機構(gòu)，其中淤漿取料管線在進入和離開取料閥處有縮小的直徑。
全文摘要
一種改進的聚合法包含通過多個啟用的連續(xù)取料機構(gòu)來取出一部分流體淤漿，監(jiān)測送入反應(yīng)器的進料壓力以及根據(jù)監(jiān)測的進料管線壓力來調(diào)節(jié)連續(xù)取料機構(gòu)。
文檔編號C08F6/00GK1684982SQ03823055
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月25日
發(fā)明者D·W·弗塞爾, D·H·伯恩斯, J·E·海因, G·K·拉賈恩德蘭, J·D·霍托維 申請人:切夫里昂菲利普化學(xué)有限責(zé)任公司