專利名稱：以開槽方式引出懸浮體的制作方法
背景技術：
本發(fā)明涉及從一流動的懸浮體液流中引出液體中的固態(tài)懸浮體。
加成聚合經(jīng)常在一種液體中進行，該液體是一種用于合成聚合物的溶劑。當高密度(線性)乙烯聚合物在1950年代首次變成市場上可以買到時，這是常用的方法。很快就發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)這類聚合物的更有效方法，是在懸浮體狀態(tài)下進行聚合。更準確地說，精選的聚合技術變成在一管道回路反應器中的連續(xù)懸浮體聚合，同時利用沉降支管引出產(chǎn)品，上述沉降支管根據(jù)分批原理操作，以便回收產(chǎn)品，上述沉降支管根據(jù)分批原理操作，以便回收產(chǎn)品。這項技術已經(jīng)享有具有每年那樣生產(chǎn)數(shù)以十億磅計乙烯聚合物的國際成果。對一規(guī)定的設備生產(chǎn)能力來說，與較大量的小反應器相反，獲得這種成果已變成需要建造較小數(shù)量的大反應器。
然而，沉降支管存在兩個問題。首先，它們顯示將一種“分批式”技術強加到一種基本上連續(xù)的過程上。每次沉降支管達到它“傾倒”或“排放”累積的聚合物懸浮體的階段，它都造成干擾上游回路反應器和下游回收系統(tǒng)中懸浮體的擾動。另外，必須周期性密封上游反應器和下游回收系統(tǒng)中沉降支管的閥機構(gòu)，由于大直徑閥需要自始至終，例如每年20萬次循環(huán)密封支管的情況下，難以保持緊密封，所以閥機構(gòu)需要經(jīng)常維護。
其次，當反應器已經(jīng)變得更大(例如，目前每年10億磅)時，由沉降支管產(chǎn)生一些邏輯問題。因為反應器的體積增加，則需要更多的抽出能力。然而，由于包括閥機構(gòu)，所以沉降支管的尺寸不能很容易地進一步增加。因此所需的支管數(shù)開始超過實際可用的空間。
盡管有這些限制，沉降支管還繼續(xù)應用，此處烯烴聚合物作為液體稀釋劑中的懸浮體形成。這是由于，不象本體懸浮體聚合(亦即，這里單體是稀釋劑)，此處常規(guī)得到超過60％的固體濃度，一般在乙烯均聚作用和乙烯/高級1-烯烴共聚作用中，低得多的固體濃度是可能的。因此相信沉降支管必須在通向足夠高固體濃度的沉降支管出口處產(chǎn)生最終的懸浮體產(chǎn)品是工業(yè)上可行的。這是由于，顧名思義，沉降在支管中發(fā)生，以便這樣增加最終作為產(chǎn)品懸浮體回收的懸浮體中固體濃度。壓縮和/或冷卻大量稀釋劑用于再循環(huán)到反應區(qū)，簡直在工業(yè)上是不可行的。
已知通過加熱懸浮體流出物使稀釋劑汽化并使產(chǎn)生的固/汽懸浮體轉(zhuǎn)到高壓閃蒸區(qū)，來減少價格昂貴的稀釋劑壓縮作用，在上述高壓閃蒸區(qū)，大部分稀釋劑在高壓下過熱回收，以便能夠冷凝。然后將這種過熱通過冷卻和再循環(huán)冷凝。然后從高壓閃蒸區(qū)底部轉(zhuǎn)到低壓閃蒸區(qū)，上述高壓閃蒸區(qū)包括固體聚合物和進入的液體。這是十分有效的，但需要兩個分開的閃蒸操作，這種情況加到設備的投資費用上，并且還采用兩個分開的閃蒸系統(tǒng)額外的空間考慮和操作費用。
影響最大實際反應器固體的另一個因素是循環(huán)速度，同時對規(guī)定的反應器直徑，較高的速度可供較高的固體用。然而，由沉降支管“排放”所引起的周期性擾動限制了可以利用的速度。
發(fā)明概述希望在固體濃度顯著高于流動液流中固體濃度時，從流動的液流中引出懸浮體；另外希望簡化稀釋劑回收和再循環(huán)；及另外還希望提供一種具有連續(xù)引出裝置的回路反應器裝置。
按照本發(fā)明，利用一種通向連續(xù)引出裝置的槽形入口，從流動的液流中連續(xù)地提取懸浮體。
按照本發(fā)明一種更特殊的情況，在烯烴聚合過程中一部分循環(huán)的懸浮體在槽形出口區(qū)中濃縮，并連續(xù)地提取和轉(zhuǎn)到一個閃蒸分離區(qū)。
附圖的簡要說明在構(gòu)成本說明書一部分的各附圖中，

圖1是一種回路反應器的示意透視圖，該回路反應器具有一個連續(xù)引出裝置和一個下游聚合物回收系統(tǒng)；圖2是圖1回路反應器的側(cè)視圖，該圖更詳細示出連續(xù)引出機構(gòu)；圖3是沿著圖2的線段3-3所作的斷面圖，該圖更詳細示出槽形的區(qū)域(溝槽)；圖4是一個槽或溝槽結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖5是一種可供選擇的溝槽結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖6是另一種可供選擇的溝槽結(jié)構(gòu)的剖視圖，該圖示出數(shù)個平行的溝槽；圖7a-7d是一種溝槽形狀逐漸改變的剖視圖；圖8a是用于連續(xù)引出機構(gòu)引出圓筒體切向定位的斷面圖；圖8b是類似于圖8a的斷面圖，該圖示出數(shù)個引出圓筒體；圖9是回路反應器其中一個肘形彎管的側(cè)視圖，該圖示出沉降支管和連續(xù)引出圓筒體二者；圖10是沿著圖2中線段10-10所作的斷面圖，該圖示出連續(xù)引出機構(gòu)中的柱塞閥配置；圖11是裝在循環(huán)泵中的葉輪機構(gòu)剖視圖；圖12是示出回路另一種結(jié)構(gòu)的示意圖，其中上面的管段14a是直的水平管段，并且其中垂直管段至少比水平管段長一倍，而圖13是示出水平設置的較長軸線示意圖。
發(fā)明的詳細說明通過簡單地連續(xù)式引出一種懸浮體液流的產(chǎn)品，能夠引起反應器中固體濃度小而顯著的增加，因為在由周期性“排放”分批式沉降支管所引起的流動懸浮體液流中沒有擾動。這種沒有擾動也允許在較高的循環(huán)速度下工作，在較高的循環(huán)速度下工作產(chǎn)生一個附加的小但顯著的反應器固體濃度的增加。
然而，通過采用一種通向連續(xù)引出的槽形入口(溝槽)，能引起固體濃度引人注目的增加。
在利用沉降支管的異丁烷稀釋劑中，歷史上把主要是乙烯聚合物的工業(yè)生產(chǎn)限制到在反應器中一個最大的固體濃度，對密度為0.936-0.970(更典型的是0.945-0.960)的高密度聚乙烯來說，反應器中最大固體濃度為37-40重量百分數(shù)，最大的過程增加可能具有高達24-26重量百分數(shù)的數(shù)值。在較低(0.900-0.935)密度聚合物情況下，過程增加可能高達36-39重量百分數(shù)的數(shù)值(但仍然采用沉降支管)。對一給定的處理條件組來說，無論什么最大值，簡單地通過連續(xù)引出懸浮體改善固體濃度都是可能的。然而，按照本發(fā)明，通過利用一通向連續(xù)引出的槽形入口，可以得到顯著的額外改善。
必須強調(diào)，在工業(yè)操作中，固體濃度少至增加一個百分點都具有重要意義。然而，若用槽形入口，已經(jīng)算出，用別的方法是在42-46重量百分數(shù)范圍內(nèi)的懸浮體密度，可以增加到55-58％。如果利用簡單地通過采用連續(xù)引出本身可能形成的所有好處(如較高的循環(huán)速度)，則高達65重量百分數(shù)是可能的。因此，增加至少10個，或甚至20個百分點是可能的。在較低密度的乙烯聚合物的情況下，此處起點是反應器中36-39重量百分數(shù)的固體，可以達到同樣的增加(亦即，至少10個，或甚至15個百分點)。
現(xiàn)在參見附圖，在圖1中示出一種回路反應器10，該回路反應器10具有若干垂直的管段12，上面的管段14和下面的管段16。這些上面和下面的橫向管段限定了上部和下部水平或一般橫向(與直的垂直流動相反)的流動區(qū)。反應器用雙管熱交換器冷卻，該雙管熱交換器由管道12和套管18形成。每個管段都通過一個平滑的彎管或肘形彎頭20連接到下一個管段上，因此提供一個基本上設有內(nèi)部障礙的連續(xù)流路。如此處所示，所有的上面管段和下面管段的其中兩個是連續(xù)地彎曲，而剩下兩個下面的管段是直的管道，這兩個下面的直管道在每一端處都通過平滑的彎管或肘形彎頭連接到一垂直管段上。連續(xù)彎曲的管段可以是簡單地連接在一起的兩個肘形彎頭。此處涉及的橫向管道打算包括兩個固定在一起的90°肘形彎頭，一個平滑彎曲的管段或一個直管道，該直管道在每一端處通過一肘形彎頭連接到一垂直管道上。涉及的空心抽出附件與橫向管段“彎曲”部分的連接打算包括整個橫向管段弄彎曲的情況，就象兩個肘形彎頭連接在一起那樣，及一根直管道在每一端處都通過一彎曲的肘形彎頭連接到垂直管段的情況。聚合反應混合物通過葉輪22(在圖11中示出)循環(huán)，該葉輪22用電動機24驅(qū)動。單體，共聚用單體，即使有的話也極少，及補充稀釋劑分別通過管線26和28加入，它們可以在一個或多個地點處直接進入反應器，或者可以與如圖所示的冷凝稀釋劑再循環(huán)管線30相結(jié)合。通過催化劑加入裝置32將催化劑加入，該催化劑加入裝置32提供用于催化劑加入的區(qū)域(或地點)。用于連續(xù)引出中間產(chǎn)品懸浮體的細長空心附件概括地用標號34表示。
圖2更詳細示出連續(xù)引出附件，并示出它位于一連續(xù)彎曲的管段中，該連續(xù)彎曲的管段是優(yōu)選的地點。然而，連續(xù)引出附件可以設置在任何管段或任何肘形彎頭上。
圖3示出沿著圖2中線段3-3的剖視圖，同時示出溝槽(槽)63。
圖4示出管段16的斷面，同時還示出槽或溝槽63的相對深度(x)和寬度(y)。如此處所示，槽具有一彎曲的形狀，此處垂直壁和底部橫向壁接合，如半徑“r”所示。盡管垂直壁和底部橫向壁可以成直角接合(r等于零)，但這是較少優(yōu)選的。
圖5是類似于圖4的斷面，其中槽的底部是一個連續(xù)的曲線。垂直壁和管道內(nèi)表面的接合處用半徑“r”表示。
因此，“r”通常具有一個在0y-0.5y，優(yōu)選的是從0.01y-0.25的數(shù)值。垂直壁和管道內(nèi)表面的接合處，可以是如圖8所示的直角，或者是一條如圖9所示的曲線。半徑“r”可以具有一個在對“r”所述相同范圍內(nèi)的數(shù)值。然而，不象“r”，這個接合處一般是直角，亦即，“r”是0。
y值可以在1-6英寸(2.5-15cm)，優(yōu)選的是在2-3英寸(5-7.6cm)范圍內(nèi)變化。x值可以在0.1y-4y，優(yōu)選的是在0.5y-1y，最優(yōu)選的是在約0.6-0.7y之間改變。在一個實施例中，r等于0.5y，亦即，槽63是個半圓(假定x至少是0.5y)。槽63底壁的彎曲部分不必是實際半徑，但可以簡單地是任何平滑的彎曲表面。相對于懸浮體在其中流動的管道而言，y可以是管道直徑的0.02-0.5倍，優(yōu)選的是0.04-0.25倍，更優(yōu)選的是0.08-0.13倍。
溝槽越寬，則該溝槽可以提供的流動或容量越多。溝槽越深，則施加在固體上的擠壓力或分離力相對于較輕的液體越多。
圖6示出一種可供選擇的溝槽配置，此處設置多個(這里是兩個)溝槽63a和63b。它們不是具有多個圍繞管道成徑向角設置的溝槽，而優(yōu)選的是處在管道通常平坦的部分，平坦部分的中心線與縱向管段中心平面呈0°的徑向角，如該圖所示。
圖7a、7b、7c和7d示出另一種可供選擇的溝槽結(jié)構(gòu)，此處溝槽63形成為一個平緩的凹坑(圖7a)，逐漸進展到一個類似于圖5中的溝槽(圖7b)，然后進展到一個部分閉合的溝槽(圖7c)。最后，如圖7d所示，溝槽63變成管狀抽出管線(引出圓筒體)52。
圖8a示出引出圓筒體52，該圓筒體52沿切線方向固定到肘形彎頭20的彎曲部分上(該肘形彎頭20與另一個肘形彎頭20結(jié)合形成一彎曲的下面管段)，并且固定在剛好懸浮體流體向上轉(zhuǎn)彎之前的那一點處。槽63剛好在管道開始彎曲時開始，并可以隨著它接近引出圓筒體52而逐漸增加深度，或者可以在一比較短距離范圍內(nèi)增加深度，如圖中所示。
圖8b與圖8a類似，其中平滑彎曲的下面管段16由兩個鄰近的肘形彎頭20形成。在圖8b中示出數(shù)個引出圓筒體52、52b和52c，用于數(shù)個引出機構(gòu)，槽63通過彎管的底部延伸，并且剛好在第一連續(xù)引出機構(gòu)的上游深度向后逐漸減少。
圖9示出三種情況。首先，它示出引出圓筒體52c與一平面呈一個方位角α，上述平面是(1)垂直于下面管段的中心線和(2)如果管段16是直的，則位于管段16的下游端處或者在連續(xù)彎曲的管段16情況下位于曲線的最下面點處。與該平面的角度在下游方向上取自該平面。角度的頂點是肘形彎頭半徑的中點。該平面可以說成是水平或橫向管段橫斷面平面。此處示出的角度約為24°。其次，圖9示出這個引出圓筒體52c定向在下面管段16的垂直中心線平面上。最后，圖9示出連續(xù)引出機構(gòu)和普通沉降支管64的組合，用于分批排出，如果希望的話。優(yōu)選的是，在這種配置中，一個或多個連續(xù)引出機構(gòu)設置在沉降支管的上游，以免沉降支管造成通向上述一個或多個連續(xù)引出機構(gòu)的溝槽中產(chǎn)生湍流。
正如從相對尺寸可以看出的，連續(xù)引出圓筒體比普通的沉降支管小很多?？墒?個5cm(2英寸)內(nèi)徑(ID)的連續(xù)引出附件可以比6個20.3cm(8英寸)ID的沉降支管排出更多的產(chǎn)品懸浮體。這是很重要的，因為在目前的56,700-68,040升(15,000-18000加侖)容積(或甚至120,960升(32000加侖)或更大)容積的大工業(yè)回路反應器情況下，需要6個20.3cm(8英寸)的沉降支管。不希望增加沉降支管的尺寸，因為對于更大的直徑難以制造可靠的閥。如前所述，管道直徑加一倍使體積增加4倍，并且簡直沒有足夠用于許多沉降支管4倍的房間使定位方便。因此，本發(fā)明使得操縱更大、更有效的反應器成為可能。通過本發(fā)明能制造113,400升(30,000加侖)或更大的反應器。一般連續(xù)引出圓筒體將具有一在2.5cm(1英寸)到少于20.3cm(8英寸)范圍內(nèi)的標稱內(nèi)徑。優(yōu)選的是它們將具有約5-7.6cm(約2-3英寸)的內(nèi)徑。
應該注意，這里有三個取向概念。第一個是固定角，亦即，如圖1、2、8a、8b和10中的相切線，或是如圖9中的垂直線，或者是在0°和90°這兩個極限之間的任何角度。
第二個是相對于沿著設置引出的管段曲線有多遠的方位角，正如用方位角α(圖9)所表示的。該方位角可以是從約-30°到+90°，但優(yōu)選的是0°到+90°之間的任何角度。如果在一特定的管段上只用一個連續(xù)引出機構(gòu)，則該方位角優(yōu)選的是約0°到+90°，如由圖8b的引出圓筒體52、52b或52c所示。如果在一特定的180°肘形彎頭上應用數(shù)個連續(xù)引出機構(gòu)，則一個處于約0°的角度，如圖8b中引出圓筒體52所示，而別的圓筒體處于+20°～+90°之間的角度，如圖8b的引出圓筒體52b和/或52c所表示的。三個以上的引出機構(gòu)可以存在，不過三個或少于三個引出機構(gòu)一般是優(yōu)選的。盡管如此，多達六個以上的引出機構(gòu)可以存在。
第三個是從縱向管段中心平面開始的徑向角，β。這個角度優(yōu)選的是0°或接近0°。即使希望在特定的彎曲管段上以相同的方位角，α，利用數(shù)個連續(xù)的取出機構(gòu)，溝槽區(qū)域優(yōu)選的是如圖8所示成形。也就是說，各溝槽將沿著彎曲管段平坦的最外面(一般是底部)區(qū)域平行延伸。因此平行溝槽區(qū)域(或者在一個溝槽情況下的溝槽)中心的徑向角優(yōu)選的是0。
現(xiàn)在參見圖10，圖10是沿著圖2的剖面線10-10作出，它示出下面管段16的平滑曲線，該管段16具有與其相關的連續(xù)引出機構(gòu)34，此處更詳細示出該連續(xù)引出機構(gòu)。如圖所示，該機構(gòu)34包括一個引出圓筒體52，在這種情況下，引出圓筒體52沿著彎曲管段16外表面的切線固定。離開圓筒體52的是懸浮體抽出管線54。設置在引出圓筒體52內(nèi)的是一個柱塞閥62，該柱塞閥62達到兩個目的。首先，它提供一種簡單而可靠的沖洗機構(gòu)用于引出圓筒體，如果該圓筒體總是弄臟聚合物的話。其次，它可以用作一種簡單而可靠的截止閥用于整個連續(xù)引出組件。圖10示出下面的管段16，該下面的管段16擴展到足以看到形成溝槽63的下面管道部分16中隆起部分的橫斷面65。另外示出的是溝槽63的壁與下面管道部分16底表面一般外形接合處的陰影線67。
圖11詳細示出用于使懸浮體沿著懸浮體的流路連續(xù)地運動的反應器循環(huán)泵裝置。正如可以看到的那樣，在這個實施例中，葉輪22處于管道稍微放大的部分，該稍微放大的部分用作循環(huán)反應劑的推進區(qū)。優(yōu)選的是，操縱該系統(tǒng)以便在標稱61cm(2英尺)直徑的反應器中推進區(qū)的上游端和下游端之間，產(chǎn)生至少225kPa(18psi)，優(yōu)選的是至少239kPa(20psi)，更優(yōu)選的是至少253kPa(22psi)的壓差，上述反應器具有總流路長度約為289m(約950英尺)，同時用異丁烷來制造主要是乙烯聚合物。高達446kPa(50psi)或更高的壓差是可能的。這可以通過控制葉輪的旋轉(zhuǎn)速度，減少葉輪和泵殼內(nèi)壁之間的容隙，或是通過使用如該技術中已知的主動葉輪設計來做到。這種較高的壓差也可以通過使用至少一個附加泵來產(chǎn)生。
另外，與采用沉降支管的系統(tǒng)相比，可以應用更不怕阻力的循環(huán)和/或更大直徑的反應器。一般操縱該系統(tǒng)，以便產(chǎn)生一個至少0.07的壓差，該壓差以每單位反應器長度的壓力損耗表示，對于標稱61cm(24英寸)直徑的反應器，一般每英尺反應器長度產(chǎn)生0.07-0.15英尺的壓降。優(yōu)選的是，對于61cm(24英寸)直徑的反應器，這個每單位長度的壓降是0.09-0.11。對于更大的直徑，必須有更高的懸浮體速度和更高的每單位反應器長度的壓降。壓力的單位是ft/ft，二者抵消。這假定懸浮體的密度一般約為0.45-0.6g/cc。
現(xiàn)在參見圖12，各上面的管段顯示為直的水平管段14a，這些水平管段14a通過肘形彎頭20連接到垂直管段上。垂直管段長度至少是水平管段長度的一倍，一般約為7-8倍。例如，垂直流路可以是57.7m-68.4m(190-225英尺)而水平(或一般是橫向)管段流路長度是7.6m-9.1m(25-30英尺)。除了此處所示的4個和圖1所示的8個回路之外，任何數(shù)目的回路都可以用，但一般使用4或6個回路。涉及的標稱61cm(2英尺)直徑意思是指約55.6cm(約21.9英寸)的內(nèi)徑。流動長度一般大于152m(500英尺)，一般大于274m(900英尺)，在約286m-410m(約940-1350英尺)情況下是十分令人滿意的。
圖13示出較長軸線水平設置的可供選擇的方法。
在整個本說明書中，在涉及管段時，作為與“垂直”相對的術語“橫向”打算一般包括連接垂直管段的上面或下面的直水平管段或者上面或下面的彎曲管段。
供如在閉合回路反應器中使反應劑循環(huán)用的工業(yè)泵常規(guī)由它們的制造廠家試驗，并且避免成穴作用的必要壓力方便而常規(guī)測定。
溝槽63可以看作是一個小的橫向濃縮區(qū)，用于濃縮在一較大流動區(qū)如聚合作用反應器管道部分16或者概括地說一種轉(zhuǎn)移管道中流動的懸浮體固體。在沉降支管中的簡單橫向流動或者靜止狀態(tài)情況下，有1g使較重固體與較輕液體分離的力。然而，當這類分離通常用靜止系統(tǒng)進行時，快速流動的液流有很少時間讓固體濃縮，并且必須克服湍流懸浮體。但通過將引出裝置安放在一彎曲部分處或者靠近該彎曲部分，隨著主區(qū)域降落和然后彎曲到一個一般是橫向方向上，并且然后向上朝后彎曲，則由于向心力的結(jié)果，可以得到高達5g或更多的力。因此較快的流速增強，而不是限制分離。在0.94-0.95密度乙烯聚合物(聚合物密度用ASTMD 1505-68測量)情況下，在標稱200F(93℃)溫度下，異丁烷液體只具有約0.45g/cc的密度。這種差別，被可以產(chǎn)生的若干g力擴大，形成極好的固體濃縮。這個濃縮區(qū)一般從主流區(qū)開始彎曲的那點延伸并延伸到一個出口區(qū)，例如如圖8a和8b中所示。這個區(qū)域從起點開始，很緩慢地成錐形到出口區(qū)域的那一點，或者如有一個以上的出口區(qū)域，如圖8b中所示，則成錐形到第一出口區(qū)域，在該處達到它的最大深度。寬度也可以成錐形(在下游方向上變得更寬)，但一般寬度保持固定不變或基本上固定不變?？晒┻x擇地，該區(qū)域可以快速成錐形到它的最終深度，例如在它的寬度0.5-5倍的距離范圍內(nèi)。這個區(qū)域的長度可以高達象圖8b中那樣的是濃縮區(qū)半徑的π倍到象圖8a中那樣的半徑的0.5π倍。概括地說，長度可以是半徑的0.01-1π倍。
這個濃縮區(qū)與整個反應器相比十分小，一般具有總?cè)莘e為0.076-18.9升(0.02-5加侖)，優(yōu)選的是1.9-3.78升(0.5-1加侖)。對反應區(qū)域容積而言，濃縮區(qū)容積將只占反應區(qū)容積的約0.00005-0.05％，優(yōu)選的是占0.0001-0.025％。一般在懸浮體穿過反應區(qū)一次循環(huán)期間，只有約0.5-10，優(yōu)選的是只有約1-2％的反應器循環(huán)體積通過連續(xù)引出區(qū)域抽出。
反應器的懸浮體流速一般是在37,800-151,200升/min，優(yōu)選的是在94,500-132,300升/min(10,000-40,000，優(yōu)選的是25,000-35,000加侖/分鐘)范圍內(nèi)。用于使懸浮體一次完全通過反應區(qū)的平均時間，一般是在20-90秒，優(yōu)選的是在30-60秒范圍內(nèi)。
現(xiàn)在回過頭參見圖1，使連續(xù)抽出的中間產(chǎn)品懸浮體經(jīng)由管道36進入一個高壓閃蒸室38中。管道36包括一個環(huán)繞的管道40，該管道40裝有熱的流體，該熱的流體對閃蒸管線的管道36中的懸浮體材料提供間接加熱。高壓閃蒸室可以在100-1500psia(7-105kg/cm2)，優(yōu)選的是在100-275psia(7-19kg/cm2)，更優(yōu)選的是在125-200psia(8.8-14kg/cm2)范圍內(nèi)的壓力下工作。高壓閃蒸室可以在100-250°F(37.8-121℃)，優(yōu)選的是在130-230°F(54.4-110℃)，更優(yōu)選的是在150-210°F(65.6-98.9℃)范圍內(nèi)的溫度下工作。較窄的范圍特別適合于用1-己烯共聚用單體和異丁烷稀釋劑的聚合作用，在較寬的范圍情況下，一般適合于高級的1-烯烴共聚用單體類和烴類稀釋劑。
低壓閃蒸室可以在1-50psia(0.07-3.5kg/cm2)，優(yōu)選的是在5-40psia(0.35-2.8kg/cm2)，更優(yōu)選的是在15-20psia(1.1-1.4kg/cm2)范圍內(nèi)的壓力下工作。低壓閃蒸室區(qū)可以在100-250°F(37.8-121℃)，優(yōu)選的是在130-230°F(54.4-110℃)，更優(yōu)選的是在150-210°F(65.6-98.9℃)范圍內(nèi)的溫度下工作。一般在低壓閃蒸室區(qū)中的溫度與高壓閃蒸室區(qū)中的溫度相同或者低1-20°F(0.6-11℃)，不過在更高溫度下工作也是可能的。較窄的范圍特別適合于用1-己烯共聚用單體和異丁烷稀釋劑的聚合作用，在較寬范圍情況下，一般適合于高級的1-烯烴共聚用單體類和烴類稀釋劑。
汽化了的稀釋劑通過管道42排出閃蒸室38，用于進一步處理，這些處理包括用再循環(huán)冷凝器50通過簡單的熱交換冷凝，并且在不必壓縮情況下，通過再循環(huán)稀釋劑管線30返回系統(tǒng)。再循環(huán)冷凝器50可以在該技術已知的任何條件下利用任何在該技術中已知的任何合適的熱交換流體。然而優(yōu)選的是使用一種能低成本提供溫度的流體。這種流體的合適溫度范圍是4.4℃-54.4℃(40°F-130°F)。將聚合物微粒和進入的液體通過管線44從高壓閃蒸室38中抽出用于用該技術中已知的工藝作進一步處理。優(yōu)選的是將它們轉(zhuǎn)到低壓閃室蒸46，并在此后通過管線48作為聚合物產(chǎn)品回收。進入的液體(主要是稀釋劑)閃蒸過熱并穿過壓縮機47轉(zhuǎn)到管線42，因此形成聯(lián)合的管線49。這種高壓/低壓閃蒸設計在Hanson和Sherk的美國專利US 4,424,341(1984.1.3)中概括地公開了，其公開內(nèi)容此處作為參考文獻一并參考。
因此，按照本發(fā)明的其中一個實施例，通向連續(xù)引出裝置的槽形入口與高壓/低壓閃蒸系統(tǒng)相結(jié)合工作。連續(xù)引出不僅可供反應器中較高的固體濃度用，而且還能更好的操作高壓閃蒸，因此能讓大部分抽出的稀釋劑閃蒸出來，并且在沒有壓縮作用情況下再循環(huán)。這是由于有許多因素。首先，由于流動是連續(xù)的而不是間斷的，所以閃蒸管線加熱器工作更好。另外，隨后的壓降更有效，因為這樣連續(xù)流動得到更好的冷卻。
按照本發(fā)明的另一個實施例，反應器流出物通過管線45直接轉(zhuǎn)到低壓閃蒸室46。當用兩個閃蒸室工作時，關閉閥37并打開閥41，43和51。然而按照本發(fā)明這個可供選擇的實施例，關閉閥41，43和51并打開閥37，或者根本沒有高壓閃蒸室。通向連續(xù)引出的槽形入口允許這樣高的固體濃度，以致只用低壓閃蒸并壓縮存在的小量稀釋劑是可行的。在這個單個閃蒸實施例中，由管道40所形成的閃蒸管線加熱器可以取消，然而，如果希望的話，閃蒸管線加熱器可以和單個閃蒸室(亦即，閃蒸室46)結(jié)合使用，上述單個閃蒸室可以在反應器壓力下或者在低壓區(qū)的典型壓力下操作。
現(xiàn)在再參見圖2，圖2示出一個平滑彎曲的管道部分，該管道部分具有更詳細示出的連續(xù)引出機構(gòu)34。連續(xù)引出機構(gòu)包括一個引出圓筒體52，一個懸浮體抽出管線54，一個備用的截止閥55，一個比例電動機閥58，以便調(diào)節(jié)流量和閃蒸管線60。反應器是使全部“液體”運轉(zhuǎn)。由于溶解的單體，液體具有輕微的可壓縮性，因此能用閥進行整個液體系統(tǒng)的壓力控制。稀釋劑輸入一般保持固定不變，利用比例電動機閥58來控制連續(xù)抽出的速度，以保持在指定的固定點內(nèi)的總反應器壓力。
在整個這種應用中，沒有考慮催化劑的重量，因為生產(chǎn)率(尤其是用二氧化硅載體上的氧化鉻)極高。
本發(fā)明可以從穿過弧形物流動的任何懸浮體流中除去固體(此處固體比液體重)，例如就象在濃縮砂漿時那樣。術語“弧形物”此處在其最廣泛的意義上使用，以便包括不僅一個圓的弧，而且還包括任何“舌狀”彎曲路線。
然而，本發(fā)明主要應用在利用稀釋劑的回路反應器中的烯烴聚合作用，以便產(chǎn)生一種聚合物和稀釋劑的產(chǎn)品懸浮體。合適的烯烴單體是每個分子具有高達8個碳原子的1-烯烴類，并且比4-位置更靠近雙鍵處沒有分支。本發(fā)明特別適合于乙烯的均聚作用和乙烯與高級1-烯烴如丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或1-癸烯的共聚作用。特別優(yōu)選的是乙烯和占乙烯與共聚用單體總重量0.01-20，優(yōu)選的是0.01-5，最優(yōu)選的是0.1-4重量百分數(shù)高級烯烴?？晒┻x擇地，可以用足夠的共聚物單體，以便在聚合物中產(chǎn)生上述量的共聚用單體混合。
一些合適的稀釋劑(與溶劑或單體相反)在該技術中是眾所周知的，并且包括烴類，這些烴類在反應條件下是惰性的或至少基本上是惰性的，并且是液體。合適的烴類包括異丁烷、正丁烷、丙烷、正戊烷、異戊烷、季戊烷和正己烷，同時異丁烷是特別優(yōu)選的。
合適的催化劑在該技術中是眾所周知的。特別合適的催化劑是在如二氧化硅載體上的氧化鉻，正如例如在Hogan和Banks的美國專利US 2,285,721(1958.3)中概括公開的，其公開內(nèi)容此處作為參考文獻一并參考。另一些合適的催化劑是有機金屬化合物催化劑，其中包括在該技術中通稱為“Ziegler”或“Ziegler-Natta”催化劑的那些。
盡管為了舉例說明起見，已經(jīng)詳細說明了本發(fā)明，但不是看作用這些說明限制本發(fā)明，而是打算包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有改變。
權利要求
1.一種回路反應器裝置，其包括數(shù)個垂直的管段；數(shù)個上面的橫向管段；數(shù)個下面的橫向管段；其中，每個上述垂直管段都在其一個上端處連接到上述上面的橫管段其中之一上，并在其一個下端處連接到上述下面的橫管段其中之一上，因此限定了適合于輸送流體懸浮體的連續(xù)流路，上述反應器基本上沒有內(nèi)部構(gòu)造；用于將單體反應劑、聚合催化劑和稀釋劑加入上述反應器中的部件；用于使上述懸浮體沿著上述流路連續(xù)地運動的部件；至少一個細長的空心附件，用于連續(xù)抽出產(chǎn)品懸浮體；和在上述管段至少其中之一中的溝槽部件，上述溝槽部件與上述至少一個細長的空心附件成流體連通。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于上述至少一個細長的空心附件固定到上述下面的橫向管段其中之一的彎曲部分上，因此產(chǎn)生一個承載彎曲附件的下面管段。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于上述細長的空心附件以一個0°和90°之間的固定角固定到上述承載彎曲附件的下面管段上。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于上述固定角是0°。
5.如權利要求2所述的裝置，其特征在于上述細長的空心附件在0°徑向角和90°固定角下固定到上述承載彎曲附件的下面管段上。
6.如權利要求2所述的裝置，其特征在于上述溝槽部件具有寬度、深度、半徑r、和半徑r，上述寬度在上述承載附件的下面管段直徑0.04-0.25倍的范圍內(nèi)，深度在上述寬度0.5-1倍的范圍內(nèi)，半徑r具有一在上述寬度0.01-0.25倍范圍內(nèi)的數(shù)值，而半徑r具有一為0的數(shù)值。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于上述方位角在0°和+90°之間。
8.如權利要求2所述的裝置，其特征在于上述至少一個附件是數(shù)個個附件。
9.如權利要求2所述的裝置，另外包括一個細長的閃蒸管線，該閃蒸管線與上述至少一個細長的空心附件成流體連通，用于把產(chǎn)品懸浮體從上述附件轉(zhuǎn)移到一個閃蒸裝置。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于上述閃蒸管線具有一個與它有關的加熱器；并且上述閃蒸管線與一個第一閃蒸區(qū)域流體連通，該第一閃蒸區(qū)具有一個過熱出口和一個底部出口；及上述裝置另外包括一個第二閃蒸區(qū)，上述第二閃蒸區(qū)與上述第一閃蒸區(qū)的底部出口成流體連通。
11.如權利要求9所述的裝置，其特征在于上述閃蒸裝置由單個閃蒸室組成。
12.一種包括管道的裝置，該管道具有一引出裝置，用于連續(xù)地排出在上述管道中流動的懸浮體其中的一部分，上述管道在其中一段中具有一個溝槽，該溝槽通向上述引出裝置，并與該引出裝置成敞開連通，及其中上述管段其中至少一部分呈弧形形狀。
13.一種聚合方法，其包括在一回路反應區(qū)中，使液體稀釋劑中的至少一種烯烴單體聚合，以便產(chǎn)生一種流體懸浮體，該流體懸浮體包括液體稀釋劑和固體烯烴聚合物微粒；使上述懸浮體穿過弧形物循環(huán)并進入小的橫向濃縮區(qū)，以便產(chǎn)生一種濃縮的懸浮體；從上述濃縮區(qū)的至少一個區(qū)域連續(xù)地抽出上述濃縮的懸浮體，包括抽出液體稀釋劑和抽出上述聚合物微粒作為上述過程的中間產(chǎn)品。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于上述烯烴單體包括乙烯和己烯，上述己烯占乙烯和己烯總重量的0.01-5重量百分數(shù)；并且上述液體稀釋劑是環(huán)己烷。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于上述反應區(qū)保持充滿液體。
16.如權利要求13所述的方法，其特征在于上述反應區(qū)具有大于75,600升(20,000加侖)的容積，而上述濃縮區(qū)具有0.076-11.3升(0.02-3加侖)之間的容積。
17.如權利要求13所述的方法，其特征在于把上述過程的中間產(chǎn)品轉(zhuǎn)到一單個閃蒸區(qū)，在該閃蒸區(qū)中上述稀釋劑大部分汽化并因此與上述抽出固體微粒分離，將這樣分離的稀釋劑再循環(huán)。
18.如權利要求13所述的方法，其特征在于使上述過程的中間產(chǎn)品連續(xù)地通過一個加熱區(qū)，在該加熱區(qū)中將上述中間產(chǎn)品加熱，以便產(chǎn)生熱的中間產(chǎn)品，并在此后將熱的中間產(chǎn)品受到高壓閃蒸區(qū)中的壓降作用，上述熱的中間產(chǎn)品加熱到這種程度，以致上述抽出的液體稀釋劑中大部分汽化并因此與上述抽出的固體聚合物微粒分離，然后將這樣分離的抽出液體稀釋劑冷凝，用于在沒有任何壓縮作用情況下，通過熱交換再循環(huán)。
19.如權利要求13所述的方法，其特征在于上述至少一個區(qū)域正好是一個區(qū)域。
20.如權利要求13所述的方法，其特征在于上述至少一個區(qū)域是多個區(qū)域。
全文摘要
用于管道內(nèi)流動的懸浮體液流中提出濃縮懸浮體的裝置,其特征在于管道出口區(qū)域中的一種溝槽,該出口適合于連續(xù)地提出懸浮體。在一個特定的實施例中,顯示了一種烯烴聚合裝置,其中單體,稀釋劑和催化劑在連續(xù)管道回路反應器中循環(huán),而產(chǎn)品懸浮體用一連續(xù)的產(chǎn)品引出裝置回收。管道具有一個通向連續(xù)的產(chǎn)品引出裝置的溝槽或凹槽。在一個實施例中,懸浮體在閃蒸管線加熱器中加熱并轉(zhuǎn)到一個高壓閃蒸室,在這里分離大部分稀釋劑,及在此之后在沒有壓縮作用情況下,通過簡單的熱交換冷凝,并且此后進行再循環(huán),從高壓閃蒸室的底部轉(zhuǎn)到低壓閃蒸室,聚合物在該低壓閃蒸室回收并將進入的液體閃蒸過熱。在另一個實施例中,閃蒸管線進入單個閃蒸室。
文檔編號C08F10/02GK1361794SQ00810387
公開日2002年7月31日 申請日期2000年7月12日 優(yōu)先權日1999年7月15日
發(fā)明者羅伯特·R·麥克爾文, 約翰·D·斯圖爾特, 雷蒙·G·休厄爾, 羅伯特·W·伯默爾, 凱西·T·柯林斯, 特德·辛姆巴魯克 申請人:菲利浦石油公司