專利名稱：能量有效的聚烯烴方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體而言涉及聚烯烴生產(chǎn)，更具體地說，涉及提高聚烯烴生產(chǎn)方法的能量效率的技術(shù)。
背景技術(shù)：
這一部分意欲向讀者介紹可能與在以下描述和/或要求保護(hù)的本發(fā)明的各方面相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)容。這種討論據(jù)信有助于給讀者提供背景技術(shù)信息以利于更好地理解本發(fā)明的各個方面。對應(yīng)地，應(yīng)理解，這些陳述應(yīng)按此目的進(jìn)行閱讀，而不是作為對現(xiàn)有技術(shù)的確認(rèn)。
隨著化學(xué)和石化技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)的產(chǎn)品在社會中已變得日益普遍。特別地，因?yàn)閷⒑唵蔚姆肿訕?gòu)建塊結(jié)合到較長的鏈(或聚合物)中的技術(shù)已經(jīng)取得進(jìn)展，聚合物產(chǎn)品(通常呈各種塑料的形式)已經(jīng)被越來越多地結(jié)合到各種日常生活用品中。例如，聚烯烴聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和它們的共聚物，被用于零售和藥物包裝、食品和飲料包裝(如果汁和碳酸飲料瓶)、家用容器(如桶和盒)、家用物品(如用具、家具、地毯、和玩具)、汽車部件、管道、導(dǎo)管和各種工業(yè)產(chǎn)品。
具體類型的聚烯烴，如高密度聚乙烯(HDPE)，在制備吹塑和注塑制品如食品和飲料容器、薄膜和塑料管中具有特殊的用途。其它類型的聚烯烴，如低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、全同立構(gòu)聚丙烯(iPP)和間同立構(gòu)聚丙烯(sPP)，也適合類似的應(yīng)用。所述應(yīng)用的機(jī)械要求如拉伸強(qiáng)度和密度，和/或化學(xué)要求如熱穩(wěn)定性、分子量和化學(xué)反應(yīng)性，通常決定了何種類型的聚烯烴是適用的。
如從以上所列用途中可推論的，聚烯烴構(gòu)造的一個益處是，它通常不與它所接觸的物品或產(chǎn)品反應(yīng)。這使得聚烯烴產(chǎn)品可以被用于居住、商業(yè)和工業(yè)范圍，包括食品和飲料貯存及運(yùn)輸、消費(fèi)電子產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)、海運(yùn)和車輛制造。聚烯烴的廣泛的居住、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用已轉(zhuǎn)化為對可擠出、注塑、吹塑或以其它方式形成最終消費(fèi)產(chǎn)品或部件的原料聚烯烴的相當(dāng)大的需求。
為滿足這種需求，已存在可將烯烴聚合來形成聚烯烴的各種方法。通常，這些方法在可容易地獲得短鏈烯烴分子(單體和共聚單體)如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯、癸烯和長得多的聚烯烴聚合物的其它構(gòu)建單元的石化裝置處來實(shí)施或接近所述石化裝置。這些單體和共聚單體可在液相聚合反應(yīng)器和/或氣相聚合反應(yīng)器中聚合，以形成包含聚合物(聚烯烴)固體微粒(通常被稱為松散物(fluff)或顆粒)的產(chǎn)物。所述松散物可以具有一種或多種令人感興趣的熔化、物理、流變學(xué)和/或機(jī)械性能，例如密度、熔體指數(shù)(MI)、熔體流動速率(MFR)、共聚物含量、共聚單體含量、模量和結(jié)晶度。在反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)條件，如溫度、壓力、化學(xué)品濃度、聚合物生產(chǎn)率等等可以被選擇，以達(dá)到所需的松散物性能。
除所述一種或多種烯烴單體以外，可向所述反應(yīng)器中添加促進(jìn)單體聚合的催化劑。例如，所述催化劑可以是經(jīng)反應(yīng)器進(jìn)料物流添加的顆粒，且一旦被添加，則懸浮在反應(yīng)器內(nèi)的流體介質(zhì)中。這樣的催化劑的一個實(shí)例是在二氧化硅載體上的含有六價鉻的三氧化二鉻。而且，可向所述反應(yīng)器中引入稀釋劑。所述稀釋劑可以是在反應(yīng)條件下為液體的惰性烴，如異丁烷、丙烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷和正己烷。但某些聚合方法可以不采用單獨(dú)的稀釋劑，例如在其中丙烯單體本身起稀釋劑作用的聚丙烯生產(chǎn)的所選擇的實(shí)例的情況下。
反應(yīng)器的排出物通常包括聚合物松散物以及非聚合物組分，如未反應(yīng)的烯烴單體(和共聚單體)、稀釋劑等。在聚乙烯生產(chǎn)的情況下，非聚合物組分通常主要包括稀釋劑，如異丁烷，具有少量未反應(yīng)的乙烯(如5wt.％)。這種排出物物流通常被加工，例如通過稀釋劑/單體回收系統(tǒng)，以使所述非聚合物組分與所述聚合物松散物分離。從所述回收系統(tǒng)回收的稀釋劑、未反應(yīng)的單體和其它非聚合物組分可以被處理，例如通過處理床和/或分餾系統(tǒng)，并最終作為純化或處理過的原料返回到所述反應(yīng)器。一些組分可以被燒掉或返回給供應(yīng)商，例如返回到烯烴制造廠或煉油廠。至于回收的聚合物(固體)，在將所述聚合物發(fā)送給消費(fèi)者之前，所述聚合物可以被處理以使殘余的催化劑失活，除去夾帶的烴，干燥所述聚合物，并在擠出機(jī)中將所述聚合物造粒，等等。
競爭的聚烯烴生產(chǎn)業(yè)持續(xù)驅(qū)動制造者改進(jìn)其方法以降低生產(chǎn)成本。在每年生產(chǎn)數(shù)十億磅聚烯烴產(chǎn)品的工業(yè)中，例如在催化劑活性、單體產(chǎn)率、能量效率、稀釋劑回收等等方面的小的增量的改進(jìn)，可在聚烯烴生產(chǎn)中產(chǎn)生顯著的成本節(jié)約。幸運(yùn)的是，這些年來，在原料、設(shè)備設(shè)計(jì)和操作等方面的技術(shù)進(jìn)步已在降低聚烯烴生產(chǎn)系統(tǒng)的資本、操作和固定成本上提供了很大的進(jìn)展。例如，催化劑研究已生產(chǎn)出活性值比二十至三十年前的催化劑的活性高數(shù)個數(shù)量級的商業(yè)催化劑，導(dǎo)致每磅所生產(chǎn)的聚合物消耗的催化劑量顯著減少，并且還減少了用于使在聚合物產(chǎn)品中的殘余催化劑失活和/或除去在聚合物產(chǎn)品中的殘余催化劑的下游加工(和設(shè)備)的數(shù)量。另外，在設(shè)備設(shè)計(jì)和操作方面的發(fā)展也增加了稀釋劑的回收率，使得使用更少的稀釋劑補(bǔ)充。技術(shù)上的發(fā)展還改進(jìn)了單體產(chǎn)率，這是單體如乙烯或丙烯向聚合物或聚烯烴如聚乙烯或聚丙烯的轉(zhuǎn)化率的度量。此外，進(jìn)展還提高了聚烯烴制備中的能量效率。
一般地，聚烯烴的生產(chǎn)是能量密集的工藝，消耗電力、蒸汽、燃料氣等等。對于給定的技術(shù)或生產(chǎn)方法，度量能量消耗的一種常規(guī)方式是每單位質(zhì)量所生產(chǎn)的聚烯烴的能量單位數(shù)。在典型的聚乙烯裝置中，電力消耗可以為460千瓦時/公噸聚乙烯(kWh/tPE)和更高。對于蒸汽，其消耗量可以高于8千克/公噸聚乙烯(kg/tPE)(等價于320kWh/tPE)。類似地，對于典型的聚烯烴裝置如聚乙烯裝置來說，燃料氣消耗可以為8kg/t或更高。再次地，這樣的能量消耗通常對聚烯烴生產(chǎn)以及分銷到消費(fèi)者的由聚烯烴制造的下游產(chǎn)品構(gòu)成顯著的成本。
在聚烯烴生產(chǎn)方法中的各種設(shè)備和操作可以消耗能量。在聚烯烴裝置中值得注意的電力消耗者例如可以包括使液體反應(yīng)混合物在聚合反應(yīng)器(如環(huán)管淤漿反應(yīng)器)中循環(huán)的泵、使冷卻介質(zhì)(如經(jīng)處理的水)經(jīng)聚合反應(yīng)器夾套循環(huán)的泵、將循環(huán)的稀釋劑(和/或單體)加壓并返回至聚合反應(yīng)器的壓縮機(jī)、用來輸送松散物和顆粒的鼓風(fēng)機(jī)和將聚烯烴松散物轉(zhuǎn)化成聚烯烴顆粒的擠出機(jī)。在典型的聚烯烴裝置中蒸汽的重要使用者可以包括閃蒸聚合反應(yīng)器的流出物中的液體的加熱器和加工回收的稀釋劑和/或單體的分餾塔。相對大的燃料氣消耗者可以包括聚合催化劑的活化過程(其可利用高熱量)和在裝置火炬頭中(在加入火炬的進(jìn)料中)保持足夠的可燃燒物含量的操作。一般地，需要很大的能量來使單體和共聚單體聚合成聚烯烴松散物，來加工來自反應(yīng)器的循環(huán)的流出物，及將聚烯烴松散物轉(zhuǎn)化成顆粒。
附圖簡要說明在閱讀以下的詳細(xì)說明及參考附圖后，可以明顯地看出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是描述用于按照本技術(shù)的一個實(shí)施方案生產(chǎn)聚烯烴的典型聚烯烴制備系統(tǒng)的方框流程圖；圖2是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的圖1的聚烯烴制備系統(tǒng)的典型進(jìn)料系統(tǒng)的工藝流程圖；圖3是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的典型處理器再生回路的工藝流程圖；圖4是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的用于再生處理器的一種典型方法的方框圖；圖5是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的圖2的進(jìn)料系統(tǒng)的典型催化劑制備系統(tǒng)的工藝流程圖；圖6是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的典型催化劑活化系統(tǒng)的工藝流程圖；圖7是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的圖1的聚烯烴制備系統(tǒng)的典型反應(yīng)器系統(tǒng)和稀釋劑/單體回收系統(tǒng)的工藝流程圖；圖8是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的圖7的典型聚合反應(yīng)器的圖示，顯示了冷卻介質(zhì)通過反應(yīng)器夾套的流動；圖9是一種典型的冷卻劑系統(tǒng)的工藝流程圖，該冷卻劑系統(tǒng)用于按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的圖8的聚合反應(yīng)器的溫度控制；圖10是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的圖7的聚合反應(yīng)器的典型連續(xù)取料口排料的圖示；圖11是沿圖10的11-11線的截面圖，顯示了按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的連續(xù)取料口排料組件中的柱塞閥布置；圖12是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的連續(xù)取料口組件切向定位的圖示；圖13是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的圖1的分餾系統(tǒng)的工藝流程圖；和圖14是按照本技術(shù)一個實(shí)施方案的圖1的擠出/裝載(loadout)系統(tǒng)的工藝流程圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式以下將描述本發(fā)明的一個或多個具體的實(shí)施方案。為了努力提供對這些實(shí)施方案的簡要描述，所以在說明書中沒有描述實(shí)際實(shí)施中的所有特征。應(yīng)理解，在任何這樣的實(shí)際實(shí)施的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須做出許多實(shí)施專一的決定以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，例如順應(yīng)與系統(tǒng)相關(guān)和與商業(yè)有關(guān)的限制，這些限制在一種實(shí)施與另一種實(shí)施間可能不同。而且，應(yīng)理解，這樣一種開發(fā)努力可能是復(fù)雜的和耗時的，但對那些具有本公開內(nèi)容的益處的普通技術(shù)人員來說，這樣一種開發(fā)努力不過是設(shè)計(jì)、制造和制備的常規(guī)事務(wù)。
本技術(shù)提高了在聚烯烴如聚乙烯或聚丙烯制備中的能量效率。能量需求的這種減少可以例如通過減少加工步驟、消除設(shè)備和使用其它改進(jìn)效率的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。如在本公開內(nèi)容中所討論的，可以提高能量效率的技術(shù)的實(shí)例包括減少循環(huán)稀釋劑和其它組分的分餾和壓縮，將容器組合成雙用途，等等。一般地，生產(chǎn)一磅聚烯烴所需的能量的這種減少對世界各地的生產(chǎn)設(shè)施來說是有益的，對能量較昂貴的世界部分地區(qū)有增加的益處。
為了方便對本技術(shù)的討論，公開內(nèi)容被分節(jié)提供。I節(jié)介紹在聚烯烴制備方法中能量有效的技術(shù)的實(shí)例。II節(jié)提供典型的聚烯烴生產(chǎn)方法的綜述。III節(jié)討論聚合反應(yīng)器的進(jìn)料系統(tǒng)。IV節(jié)討論聚合反應(yīng)器系統(tǒng)。V節(jié)討論稀釋劑/單體回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以從由聚合反應(yīng)器排出的流出物中回收稀釋劑和未反應(yīng)的單體。VI節(jié)集中于聚合反應(yīng)器的冷卻。VII節(jié)討論在反應(yīng)器循環(huán)泵中的導(dǎo)流葉片改善泵送效率和提高聚烯烴生產(chǎn)率的用途。VIII節(jié)討論聚合反應(yīng)器排料連續(xù)取料口的實(shí)施。IX節(jié)討論典型的分餾系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以處理大部分的循環(huán)稀釋劑，或者該系統(tǒng)可以僅處理小部分的循環(huán)稀釋劑，來獲得在催化劑制備中使用的無烯烴的稀釋劑。X節(jié)討論將原料聚烯烴顆粒轉(zhuǎn)化成分銷到消費(fèi)者的聚烯烴丸粒的擠出/裝載系統(tǒng)。最后，XI節(jié)總結(jié)典型的能量有效技術(shù)。應(yīng)該注意，用于在聚烯烴生產(chǎn)中減少能量消耗的本技術(shù)的實(shí)施例在所述公開內(nèi)容的各處進(jìn)行討論。另外，雖然所述討論有時可能集中于聚乙烯和其共聚物的生產(chǎn)，但提供的所公開的技術(shù)在其它聚烯烴如聚丙烯、聚丁烯等的生產(chǎn)中也在提高能量效率方面提供益處。最后，顯而易見的是，所述各種技術(shù)可以以多種組合形式來實(shí)施。
I.能量有效的技術(shù)的實(shí)例的介紹本技術(shù)用于在聚烯烴制備方法中的各種操作中提高能量效率。這樣的操作包括例如反應(yīng)器進(jìn)料系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、稀釋劑/單體回收系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和擠出/裝載系統(tǒng)。這些節(jié)約能量的技術(shù)在本節(jié)中進(jìn)行介紹并在以下各節(jié)中進(jìn)行詳細(xì)討論。
A.反應(yīng)器進(jìn)料系統(tǒng)在聚合反應(yīng)器進(jìn)料系統(tǒng)中，例如，使用質(zhì)量流量計(jì)代替常規(guī)的孔板流量計(jì)來測量單體的流量，消除了單體的預(yù)熱。另外，可以采用較大的催化劑活化器，減少活化加入到所述反應(yīng)器中的聚合催化劑所消耗的燃料氣體的量。另外，可以減少從反應(yīng)器進(jìn)料物流中除去催化劑毒物的處理器的數(shù)量，以便更有效地再生所述處理器。還有，再生所述處理器的改進(jìn)的技術(shù)減少了排出到火炬頭的惰性組分(如氮?dú)?的量。結(jié)果，更少的燃料氣體(如天然氣)被注入到火炬頭中，來維持加入到火炬的進(jìn)料中適當(dāng)?shù)目扇紵锖俊?br> B.聚合反應(yīng)器系統(tǒng)在反應(yīng)器系統(tǒng)本身中，代替常規(guī)的采用沉降腿的間歇排料，從聚合反應(yīng)器排出的聚烯烴漿液的連續(xù)取料口(CTO)允許所述反應(yīng)器在更高的固體濃度下操作。在反應(yīng)器中聚烯烴的更大濃度可以提供更大的聚烯烴生產(chǎn)率。一般地，生產(chǎn)率的增加可以減少歸一化的能量消耗，這部分是通過將固定的能量成本平攤在更多磅數(shù)的所生產(chǎn)的聚烯烴上來實(shí)現(xiàn)的。CTO排料的另一益處是，與常規(guī)的沉降腿結(jié)構(gòu)相比，可以從所述反應(yīng)器中除去更多的聚烯烴細(xì)顆粒(較小的顆粒)或“細(xì)粉”。因此，由于在所述反應(yīng)器中的顆粒的較小的表面積，所述流體混合物在較低的粘度下運(yùn)行，有利于反應(yīng)器內(nèi)容物的循環(huán)并降低了反應(yīng)器循環(huán)泵的功率要求。再有，例如對單一反應(yīng)器采用2-3個正常操作的CTO和備用的1-2個CTO，可以實(shí)現(xiàn)更大的生產(chǎn)率。而且，各CTO可以具有專用的閃蒸管線加熱器。然而，采用常規(guī)的沉降腿結(jié)構(gòu)，在操作中要使用多達(dá)12-14個來獲得相同的生產(chǎn)率，各沉降腿具有專用的閃蒸管線加熱器。因而，使用CTO獲得了更高的聚烯烴生產(chǎn)率，但使用更少的蒸汽。
另外，液相反應(yīng)器，如環(huán)管淤漿反應(yīng)器，可以由具有比通常用于制造環(huán)管淤漿反應(yīng)器的鋼材更高強(qiáng)度和/或熱傳導(dǎo)率的材料(如高強(qiáng)度鋁)來制造。這種更新的高強(qiáng)度材料可以提供改進(jìn)的更薄的反應(yīng)器壁，通過所述壁的提高的熱傳導(dǎo)，和更大的環(huán)管反應(yīng)器直徑，允許更高的聚烯烴生產(chǎn)率。在反應(yīng)器系統(tǒng)中的另一個實(shí)例是導(dǎo)流葉片在反應(yīng)器循環(huán)泵中的應(yīng)用，提供提高的泵效率(減少的電力消耗)和增加的聚烯烴生產(chǎn)率。最后，另一實(shí)例是指定流經(jīng)反應(yīng)器夾套的冷卻劑的溫度更大增加(例如由傳統(tǒng)的10至本發(fā)明的15-45和更高)的技術(shù)。在供給和返回的冷卻劑之間的這種增加的溫度差賦予了基本上相同的除熱能力，但是在更低的冷卻劑流量下。因此，冷卻劑循環(huán)泵尺寸可以更小，要求更小的功率。
C.稀釋劑/單體回收系統(tǒng)在處理從聚合反應(yīng)器排出的流出物的稀釋劑/單體回收系統(tǒng)中，電力的節(jié)省可以通過省略稀釋劑的低壓閃蒸和相關(guān)的循環(huán)壓縮來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步的節(jié)省可以通過省略從聚烯烴松散物顆粒中除去殘余的烴的凈化塔來獲得。代之地，烴脫除操作可以在下游的在擠出/裝載系統(tǒng)中的擠出機(jī)進(jìn)料罐中進(jìn)行。這一改進(jìn)使得可以利用在上游閃蒸室中的工藝壓力代替消耗電力的鼓風(fēng)機(jī)輸送系統(tǒng)，來將聚烯烴顆粒輸送到擠出機(jī)進(jìn)料罐。該改進(jìn)還提供了進(jìn)料到下游擠出機(jī)中的更溫?zé)岬木巯N松散物顆粒，因而減少了在擠出機(jī)上的能量負(fù)荷。
D.擠出/裝載系統(tǒng)另外，部分地通過上游聚合反應(yīng)器和下游擠出機(jī)的改進(jìn)的操作，在稀釋劑/單體回收系統(tǒng)和擠出/裝載系統(tǒng)之間的聚烯烴松散物料倉的數(shù)量可以減少。料倉或貯存容器的這種減少可以減少相關(guān)的鼓風(fēng)機(jī)的數(shù)量和它們的電力消耗。在擠出/裝載系統(tǒng)中，通過使用丸粒水泵(pellet water pump)來將從擠出機(jī)/造粒機(jī)排出的聚烯烴丸粒輸送到丸粒料倉而不是使用常規(guī)的鼓風(fēng)機(jī)輸送包裝，可以節(jié)約電力。確實(shí)，丸粒水泵的功率要求通常比風(fēng)力輸送鼓風(fēng)機(jī)的功率要求低一個數(shù)量級。
E.分餾系統(tǒng)在加工從聚合反應(yīng)器和稀釋劑/單體回收系統(tǒng)中回收的未反應(yīng)的單體和稀釋劑的分餾系統(tǒng)中，蒸汽的用量可以減少多達(dá)90％。這樣的減少可以通過將稀釋劑和單體直接循環(huán)到聚合反應(yīng)器并旁路經(jīng)過分餾系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，這樣使得可以使用較小的分餾塔和相關(guān)的蒸汽再沸器熱交換器。
F.典型結(jié)果的代表以下表1顯示了在實(shí)施本發(fā)明技術(shù)中的一些的實(shí)施方案的情況下所實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)的能量效率的實(shí)施例。在表1中給出的是典型的聚乙烯工藝技術(shù)的代表性能量消耗數(shù)據(jù)，所述聚乙烯工藝技術(shù)采用環(huán)管淤漿反應(yīng)器、雙螺旋擠出機(jī)和典型的相關(guān)設(shè)備。電力消耗數(shù)字以每公噸所生產(chǎn)的聚乙烯消耗的電力千瓦時數(shù)來表示。蒸汽消耗數(shù)字以每公噸所生產(chǎn)的聚乙烯消耗的蒸汽千克數(shù)來表示。最后，燃料氣體消耗以每公噸所生產(chǎn)的聚乙烯消耗的燃料氣體千克數(shù)來表示。
表1.能量消耗的比較工業(yè)平均改進(jìn)1改進(jìn)2改進(jìn)平均電力，kW-h/噸 458 325 350 338蒸汽，kg/噸312 144 148 146燃料氣體，kg/噸7.6 2.8 6.5 4.71-2004年8月測定的實(shí)施例；2-2005年8月測定的實(shí)施例基于所述第一個改進(jìn)的實(shí)施例，基于電力、蒸汽和燃料氣體的組合的典型總能量消耗數(shù)為445kW-h/噸。蒸汽(例如165磅/平方英寸絕壓)消耗可以表達(dá)為144kg/mt×900Btu/lb×lb/0.454kg×0.000293kw-hr/Btu＝84kw-h/mt。燃料氣體消耗(基于每標(biāo)準(zhǔn)立方英尺約1,000Btu的可燃燒物含量計(jì))為2.8kg/mt×1000Btu/scf×359scf/lb-mol×lb-mol/18lb×lb/0.454kg×0.000293kw-hr/Btu＝36kw-h/mt。因此，總的能量消耗為325+84+36＝445kw-h/mt。類似地，對于第二個改進(jìn)的實(shí)施例，蒸汽消耗為86kw-h/mt，燃料氣體消耗為84kw-h/mt。因此，對于第二個改進(jìn)的實(shí)施例，基于電力、蒸汽和燃料氣體的總的能量消耗為350+86+84＝520kw-h/mt。這樣，對于實(shí)施例2，電力成分占能量消耗的約2/3，蒸汽和燃料氣體各占能量消耗的約1/6。兩個實(shí)施例的總能量平均值為約483kw-h/mt。
最后，應(yīng)注意到，如在以下表2中所示，本技術(shù)提供了減少的氮?dú)夂拖♂寗?如異丁烷)用量。確實(shí)，本發(fā)明的節(jié)約能量的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了氮?dú)夂拖♂寗┫牡拿黠@節(jié)約。例如，采用較少的用于松散物和丸粒的氣動輸送回路，更少的氮?dú)獗皇褂煤蛽p失。另一實(shí)施例是，通過“直接”循環(huán)到聚合反應(yīng)器而使大部分回收的稀釋劑旁路經(jīng)過分餾系統(tǒng)，更少的稀釋劑被損失。在表2中，氮?dú)夂拖♂寗┑牡湫拖臄?shù)字分別以每公噸所生產(chǎn)的聚烯烴的氮?dú)鈸p失標(biāo)準(zhǔn)立方米數(shù)和每公噸所生產(chǎn)的聚烯烴的異丁烷稀釋劑損失的千克數(shù)來給出。
表II.氮?dú)夂拖♂寗p失工業(yè)平均改進(jìn)氮?dú)?，Nm3/噸 76 26異丁烷，kg/噸13 1.7II.聚烯烴生產(chǎn)工藝-綜述在聚烯烴生產(chǎn)中，將單體聚合成聚烯烴的聚合反應(yīng)器和將聚烯烴轉(zhuǎn)化成聚烯烴丸粒的擠出機(jī)通常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，在整個烯烴工藝中，可以采用各種各樣的連續(xù)的和間歇的系統(tǒng)。對于典型的聚烯烴裝置，典型的額定能力為約600-800百萬磅生產(chǎn)的聚烯烴/年。典型的小時設(shè)計(jì)生產(chǎn)率為約85,000至90,000磅聚合的聚烯烴/小時，和90,000至95,000磅擠出的聚烯烴/小時。再次地，一般地，生產(chǎn)能力的增加可以降低每磅聚烯烴的以千瓦時(kW-h)計(jì)的電力消耗。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，先參看圖1，框圖描述了用于生產(chǎn)聚烯烴如聚乙烯均聚物、聚丙烯均聚物和/或它們的共聚物的一種典型制備方法10。各種供給裝置12可以通過管線、卡車、圓筒、桶等提供反應(yīng)器原料14給制備系統(tǒng)10。供給裝置12可以包括廠區(qū)外的(off-site)和/或在現(xiàn)場的(on-site)設(shè)施，包括烯烴廠、煉油廠、催化劑廠等?？赡艿脑?4的實(shí)例包括烯烴單體和共聚單體(如乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯和癸烯)、稀釋劑(如丙烷、異丁烷、正己烷和正庚烷)、鏈轉(zhuǎn)移劑(如氫)、催化劑(如Ziegler催化劑、Ziegler-Natta催化劑、鉻催化劑和金屬茂催化劑)、助催化劑(如三乙基烷基鋁(triethylaluminumalkyl)、三乙基硼和甲基鋁氧烷)和其它添加劑。在乙烯單體的情況下，典型的乙烯原料可以通過管線在約800-1450磅/平方英寸表壓(psig)下、在45-65下供應(yīng)。典型的氫原料也可以通過管線來供應(yīng)，但在約900-1000psig下和在90-110。當(dāng)然，對于乙烯、氫和其它原料14，存在各種供給條件。
A.進(jìn)料系統(tǒng)供給裝置12通常提供原料14到反應(yīng)器進(jìn)料系統(tǒng)16，在此所述原料14可以被貯存，例如在單體貯存和進(jìn)料罐、稀釋劑容器、催化劑罐、助催化劑筒和罐等中。在所述系統(tǒng)16中，原料14可以在作為進(jìn)料18引入到聚合反應(yīng)器之前被處理或加工。例如，原料14如單體、共聚單體和稀釋劑，可以被經(jīng)處理床(如分子篩床、鋁填料等)傳送以除去催化劑毒物。這樣的催化劑毒物可以包括例如水、氧、一氧化碳、二氧化碳和含硫、氧或鹵素的有機(jī)化合物。根據(jù)將被進(jìn)料的反應(yīng)器的類型，所述烯烴單體和共聚單體可以是液體、氣體或超臨界流體。還應(yīng)指出的是，通常僅有較少量的新補(bǔ)加的稀釋劑作為原料14被利用，加入到聚合反應(yīng)器的大部分稀釋劑由反應(yīng)器排出物中回收。而且，如以下所解釋的，再生所述處理床的改進(jìn)技術(shù)減少了被放到火炬頭中的惰性組分(如氮?dú)?的量，并因此減少了火炬所消耗的燃料氣體的量。
進(jìn)料系統(tǒng)16可以制備或調(diào)節(jié)添加到聚合反應(yīng)器的其它原料14，如催化劑。例如，催化劑可以被活化并然后在催化劑制備罐中與稀釋劑(如異丁烷或己烷)或礦物油混合。在制備方法10的催化劑區(qū)域，如以下所討論的，增加能量效率的一個實(shí)例是使用較大的催化劑活化器，該活化器與傳統(tǒng)尺寸的活化器相比消耗較少的燃料氣體。而且，所述較大的活化器可以取代兩個或更多個較小的活化器。
另外，進(jìn)料系統(tǒng)16通常用于計(jì)量和控制加入到聚合反應(yīng)器中的原料14的添加速率，以維持所需的反應(yīng)器穩(wěn)定性和/或達(dá)到所需的聚烯烴性能或生產(chǎn)率。在也在下面討論的增加能量效率的另一個實(shí)例中，用于計(jì)量進(jìn)入聚合反應(yīng)器的單體(如乙烯)流量的一種改進(jìn)技術(shù)消耗較少的能量。代替測量穿過孔板的壓差并且一般需要對單體進(jìn)行蒸汽(或蒸汽冷凝物)預(yù)熱以達(dá)到精確測量的傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)，可以使用質(zhì)量計(jì)(例如，由MicroMotion，Inc.of Boulder，Colorado生產(chǎn)的coriolis計(jì))來測量乙烯流量。質(zhì)量計(jì)通常不要求對乙烯單體進(jìn)行預(yù)熱，并且因此與傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)相比節(jié)約能量。
另外，在操作中，進(jìn)料系統(tǒng)16還可以貯存、處理和計(jì)量回收的反應(yīng)器流出物，以循環(huán)到所述反應(yīng)器中。確實(shí)，進(jìn)料系統(tǒng)16中的操作一般接收原料14和回收的反應(yīng)器流出物物流兩者。原料14和回收的反應(yīng)器流出物一起在進(jìn)料系統(tǒng)16中被加工并作為進(jìn)料物流18(如單體、共聚單體、稀釋劑、催化劑、助催化劑、氫、添加劑或它們的混合物的物流)進(jìn)料到反應(yīng)器系統(tǒng)20中。
B.反應(yīng)器系統(tǒng)反應(yīng)器系統(tǒng)20可以包括一個或多個反應(yīng)器容器，如液相或氣相反應(yīng)器。所述反應(yīng)器系統(tǒng)20還可以包括液相和氣相反應(yīng)器的組合。如果多個反應(yīng)器構(gòu)成反應(yīng)器系統(tǒng)20，所述反應(yīng)器可以被以串聯(lián)、并聯(lián)或任何其它適當(dāng)?shù)慕M合或構(gòu)型來排布。在聚合反應(yīng)器容器中，一種或多種烯烴單體被聚合以形成包含聚合物微粒(通常被稱為松散物或顆粒)的產(chǎn)物。所述松散物可以具有一種或多種令人感興趣的熔化、物理、流變學(xué)和/或機(jī)械性能，例如密度、熔體指數(shù)(MI)、熔體流動速率(MFR)、共聚物或共聚單體含量、模量和結(jié)晶度。反應(yīng)條件如溫度、壓力、流量、機(jī)械攪拌、產(chǎn)物取出、組分濃度、聚合物生產(chǎn)率等可以被選擇，以實(shí)現(xiàn)所需的松散物性能。如以下所述的，用于冷卻和排出在反應(yīng)器中的聚合混合物的改進(jìn)技術(shù)提供了通過減少在反應(yīng)器系統(tǒng)20中的電力消耗來增加能量效率的實(shí)例。
除一種或多種烯烴單體以外，通常向所述反應(yīng)器中添加促進(jìn)單體聚合的催化劑。所述催化劑可以是懸浮在反應(yīng)器內(nèi)流體介質(zhì)中的顆粒。一般地，可以使用Ziegler催化劑、Ziegler-Natta催化劑、金屬茂和其它公知的聚烯烴催化劑以及助催化劑。這樣的催化劑的一個實(shí)例是在二氧化硅載體上的含有六價鉻的三氧化二鉻催化劑。
另外，稀釋劑可以被進(jìn)料到反應(yīng)器，通常是液相反應(yīng)器中。所述稀釋劑可以是在反應(yīng)條件下為液體的惰性烴，如異丁烷、丙烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、正己烷、環(huán)己烷、環(huán)戊烷、甲基環(huán)戊烷、乙基環(huán)己烷等。稀釋劑的用途通常是使催化劑顆粒和聚合物懸浮在反應(yīng)器內(nèi)。一些聚合方法可以不采用單獨(dú)的稀釋劑，例如在其中丙烯單體本身可用作稀釋劑的選擇的聚丙烯生產(chǎn)的情況下。
在反應(yīng)器系統(tǒng)20中的反應(yīng)器內(nèi)可存在運(yùn)動裝置。例如，在液相反應(yīng)器如環(huán)管淤漿反應(yīng)器內(nèi)，葉輪可以在流體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生湍動混合區(qū)。所述葉輪可以由電動機(jī)驅(qū)動，來推動流體介質(zhì)以及懸浮在流體介質(zhì)中的任何催化劑、聚烯烴松散物或其它固體顆粒通過所述反應(yīng)器的封閉回路。類似地，在氣相反應(yīng)器如流化床反應(yīng)器或活塞流反應(yīng)器內(nèi)，可以使用一個或多個槳葉或攪拌器來混合在所述反應(yīng)器內(nèi)的固體顆粒。節(jié)約能量的技術(shù)的一個實(shí)例是通過用一個較大的泵替代兩個較小的泵(串聯(lián))來施加推動力給環(huán)管淤漿反應(yīng)器中的流體介質(zhì)，從而節(jié)約電力成本。
C.稀釋劑/單體回收、處理和循環(huán)系統(tǒng)20內(nèi)的反應(yīng)器的排出物22可以包括聚合物松散物以及非聚合物組分，如稀釋劑、未反應(yīng)的單體/共聚單體和殘余的催化劑。所述排出物22隨后可以被加工，例如通過稀釋劑/單體回收系統(tǒng)24加工，以將非聚合物組分26(如稀釋劑和未反應(yīng)的單體)與所述聚合物松散物28分離。在稀釋劑/單體回收系統(tǒng)24中，通過省略加工步驟如省略稀釋劑/單體的低壓回收閃蒸和相關(guān)的循環(huán)壓縮來減少電力消耗，從而實(shí)現(xiàn)了能量效率的提高。
在有或沒有低壓閃蒸的情況下，所述未反應(yīng)的回收的非聚合物組分26可以被進(jìn)一步加工，例如通過分餾系統(tǒng)30，以除去不希望的重和輕組分。分餾的產(chǎn)物物流32然后可以被通過進(jìn)料系統(tǒng)16返回到反應(yīng)器系統(tǒng)20中。另一方面，所述非聚合物組分26可以更直接地循環(huán)到進(jìn)料系統(tǒng)16(如標(biāo)號34所示)，旁路經(jīng)過分餾系統(tǒng)30，并因此避免了分餾系統(tǒng)30的能量消耗。確實(shí)，在某些實(shí)施方案中，從反應(yīng)器排出的高達(dá)80-95％的稀釋劑在通到聚合反應(yīng)器的路徑中旁路經(jīng)過分餾系統(tǒng)。結(jié)果，在下游分餾系統(tǒng)30中的分餾塔的尺寸和相關(guān)的蒸汽消耗可減少多達(dá)70-90％。
關(guān)于松散物28，其可以在回收系統(tǒng)24內(nèi)和在擠出/裝載系統(tǒng)36中被進(jìn)一步加工，以將其制備成適于運(yùn)輸?shù)较M(fèi)者40的形態(tài)，通常呈丸粒38。雖然未圖示，在回收系統(tǒng)24中并通常含有活性殘余催化劑的聚合物顆?？梢员环祷氐椒磻?yīng)器系統(tǒng)20中用于進(jìn)一步的聚合，例如在不同類型的反應(yīng)器中或在不同的反應(yīng)條件下。聚烯烴制備方法10的聚合和稀釋劑回收部分可稱為方法10的“濕”端42或“反應(yīng)”側(cè)，而聚烯烴方法10的擠出/裝載36部分可稱為聚烯烴方法10的“干”端44或“整理(finishing)”側(cè)。
用于提高能量效率的典型技術(shù)可以包括利用工藝壓力代替電-機(jī)械動力(如鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī))，來將聚合物松散物28由回收系統(tǒng)24輸送或運(yùn)載到擠出/裝載系統(tǒng)36。改進(jìn)的技術(shù)還可以包括操作反應(yīng)器系統(tǒng)20，以提供反應(yīng)器系統(tǒng)20和回收系統(tǒng)24的操作與擠出機(jī)/裝載系統(tǒng)36的更直接的聯(lián)結(jié)。這種直接的或“緊密的”操作聯(lián)結(jié)可以減少對松散物28的工藝停留時間的要求。因而，可以減少中間松散物貯存容器(如料倉)和相關(guān)的鼓風(fēng)機(jī)/壓縮機(jī)系統(tǒng)的數(shù)量和電力消耗。
D.擠出/裝載系統(tǒng)在擠出/裝載系統(tǒng)36中，通常對松散物28進(jìn)行擠出以生產(chǎn)具有所需的機(jī)械、物理和熔融特性的聚合物丸粒38。擠出機(jī)進(jìn)料可包括添加劑，如UV抑制劑和過氧化物，它們被添加到所述松散物產(chǎn)物28中來賦予擠出的聚合物丸粒32所需的特性。擠出機(jī)/造粒機(jī)接收擠出機(jī)進(jìn)料，包括一種或多種松散物產(chǎn)物28以及任何被添加的添加劑。擠出機(jī)/造粒機(jī)加熱并熔化擠出機(jī)進(jìn)料，所述擠出機(jī)進(jìn)料隨后可以在壓力下經(jīng)造粒機(jī)模頭擠出(如通過雙螺旋擠出機(jī))來形成聚烯烴丸粒。這樣的丸粒通常在設(shè)置在或接近造粒機(jī)排出口的水系統(tǒng)中冷卻。一種典型的節(jié)約能量的技術(shù)包括使用丸粒水泵(如具有15-50馬力電動機(jī))來將在丸粒水中的擠出機(jī)丸粒輸送到裝載區(qū)。這與傳統(tǒng)做法相反，傳統(tǒng)做法是使用常規(guī)的運(yùn)載回路，所述回路通常使用在約250-500馬力下操作的丸粒鼓風(fēng)機(jī)。
一般地，所述聚烯烴丸粒然后可以被輸送到產(chǎn)物裝載區(qū)，在該處所述丸粒可以被貯存、與其它丸?；旌虾?或裝載到有軌車、卡車、袋等中，以便分銷給消費(fèi)者40。在聚乙烯的情況下，運(yùn)送給消費(fèi)者40的丸粒38可以包括低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和強(qiáng)化聚乙烯(enhancedpolyethylene)。各種類型和牌號的聚乙烯丸粒38例如可以以Chevron-Phillips Chemical Company，LP，Woodlands，Texas，USA的商標(biāo)名Marlex聚乙烯或MarFlexTM聚乙烯來銷售。
E.消費(fèi)者、應(yīng)用和最終用途聚烯烴(如聚乙烯)丸粒38可被用于制備各種各樣的產(chǎn)品、部件、家用物品和其它物品，包括粘合劑(如熱熔粘合劑應(yīng)用)、電線和電纜、農(nóng)用薄膜、收縮薄膜、拉伸薄膜、食品包裝薄膜、食品軟包裝、奶容器、冷凍食品包裝、垃圾和罐襯里、食品雜貨袋、重包裝袋、塑料瓶、安全設(shè)備、涂料、玩具和大量容器和塑料制品。另外，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，除聚乙烯以外的聚烯烴，如聚丙烯，可以通過以下討論的方法形成這樣的部件和產(chǎn)品。
最終，由聚烯烴(如聚乙烯)丸粒38形成的所述產(chǎn)品和部件可以被進(jìn)一步加工和組裝，以發(fā)送和銷售給消費(fèi)者。例如，聚乙烯奶瓶可用奶裝填以分銷給消費(fèi)者，或者可以將燃料箱安裝在汽車上以發(fā)送和銷售給消費(fèi)者。
為了從所述丸粒38形成最終產(chǎn)品或部件，一般使所述丸粒經(jīng)歷進(jìn)一步的加工，例如吹塑、注塑、旋轉(zhuǎn)模塑、吹塑薄膜、流延薄膜、擠出(如片材擠出、管和波紋件擠出、涂層/層壓擠出等)等。吹塑是用來制備中空塑料部件的一種方法。所述方法通常采用吹塑設(shè)備，例如往復(fù)式螺桿機(jī)器、蓄積頭機(jī)器(accumulator head machines)等?？蓪Υ邓芊椒ㄟM(jìn)行調(diào)節(jié)以滿足消費(fèi)者的要求，和制備出上述從塑料奶瓶到汽車燃料箱的產(chǎn)品。類似地，在注塑方法中，可模塑出用于寬范圍用途的產(chǎn)品和部件，僅舉幾個例子，包括容器、食品和化學(xué)品包裝、玩具、汽車、板條箱、蓋帽和封閉物。
還可以使用擠出方法。例如聚乙烯管可以從聚乙烯丸粒樹脂擠出，并由于其耐化學(xué)性、較容易安裝、耐久性和成本優(yōu)勢等而用于很多種應(yīng)用中。確實(shí)，僅舉幾個例子，塑料聚乙烯管路已實(shí)現(xiàn)了在供水總管、氣體分配、暴雨和生活污水排水管、內(nèi)部管件、電纜、電源和通訊導(dǎo)管、冷卻水管路、套筒中重要的應(yīng)用。特別地，通常構(gòu)成管道用塑料的聚烯烴組的最大部分的高密度聚乙烯(HDPE)是堅(jiān)韌的、耐磨的和柔性的(甚至在冰點(diǎn)以下溫度)。再有，HDPE管道既可呈小直徑管材來使用也可呈高達(dá)超過8英尺直徑的管道來使用。一般地，聚乙烯丸粒(樹脂)可被提供給壓力管道市場如天然氣分配，以及無壓力管道市場如導(dǎo)管和波紋管。
旋轉(zhuǎn)模塑是通過對雙軸旋轉(zhuǎn)模具進(jìn)行加熱來形成中空部件的高溫、低壓方法。通?？蓱?yīng)用于這種方法的聚乙烯丸粒樹脂是當(dāng)被熔化時在不存在壓力下可一起流動而形成無泡部件的那些樹脂。丸粒38，如某些MarlexHDPE和MDPE樹脂提供了這種流動性能以及寬的加工窗口。再有，適合于旋轉(zhuǎn)模塑的這些聚乙烯樹脂可具有希望的低溫沖擊強(qiáng)度、良好的承載性能和良好的紫外線(UV)穩(wěn)定性。對應(yīng)地，旋轉(zhuǎn)模塑的Marlex樹脂的應(yīng)用包括農(nóng)用罐、工業(yè)化學(xué)品罐、便攜式貯水罐、工業(yè)廢物容器、娛樂設(shè)備、航海產(chǎn)品以及許多其它應(yīng)用。
片材擠出是用于由各種丸粒38樹脂來制備平的塑料片材的技術(shù)。較薄規(guī)格的片材通常熱成型成包裝用途，例如飲料杯、熟食品容器、制品盤、嬰兒擦布容器和人造黃油桶。聚烯烴片材擠出的其它市場包括利用較厚的片材用于工業(yè)和娛樂應(yīng)用，如卡車座(truck bed)襯墊、貨架、汽車墊板、運(yùn)動場設(shè)備和船。擠出片材的第三種用途例如是在土工用膜中，其中平板狀聚乙烯材料被焊接成用于采礦應(yīng)用和城市廢物處理的大的容器系統(tǒng)。
吹塑薄膜方法是用于聚乙烯的一種較不同的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。美國材料和實(shí)驗(yàn)協(xié)會(The American Society for Testing andMaterials)(ASTM)將薄膜定義為厚度小于0.254毫米(10mils)。然而，吹塑薄膜方法可制備出厚達(dá)0.5毫米(20mils)和更高的材料。另外，與單層和/或多層共擠出技術(shù)相結(jié)合的吹塑法構(gòu)成了數(shù)種應(yīng)用的基礎(chǔ)。僅舉幾個例子，吹塑產(chǎn)品的有利的性能可以包括透明度、強(qiáng)度、易撕裂性、光學(xué)性能和韌性。應(yīng)用可包括食品和零售包裝、工業(yè)包裝和非包裝用途，如農(nóng)用薄膜、衛(wèi)生用薄膜等。
流延薄膜方法與吹塑薄膜方法的不同可表現(xiàn)在快速驟冷和實(shí)質(zhì)上的單向取向能力。這些特性使得流延薄膜生產(chǎn)線例如可在產(chǎn)生有益的光學(xué)性的同時以較高的生產(chǎn)率進(jìn)行操作。在食品和零售包裝中的應(yīng)用利用了這些強(qiáng)度。最后，聚烯烴丸粒還可以被供應(yīng)給擠出涂層和層壓工業(yè)。
III.聚合反應(yīng)器進(jìn)料系統(tǒng)A.單體進(jìn)料參看圖2，其描述了(圖1的)一種典型的反應(yīng)器進(jìn)料系統(tǒng)16的工藝流程圖。在該實(shí)施方案中，單體50(例如乙烯)經(jīng)單體處理器52進(jìn)料到反應(yīng)器系統(tǒng)20的液相反應(yīng)器(例如環(huán)管淤漿反應(yīng)器)中。再有，可使用質(zhì)量流量計(jì)53代替孔板流量計(jì)來測量進(jìn)入所述反應(yīng)器的乙烯的流量。
確實(shí)，進(jìn)入所述反應(yīng)器的乙烯單體50的流量通常被測量(和控制)，以利于在所述反應(yīng)器中的所需的操作條件(例如漿液密度、共聚單體/單體比、生產(chǎn)率等)以及提供在所述反應(yīng)器中形成的聚乙烯的所需的性能。用來測量乙烯單體流量的典型的質(zhì)量流量計(jì)53可以是例如Coriolis計(jì)。Coriolis計(jì)通常不用對乙烯進(jìn)行預(yù)熱來實(shí)現(xiàn)對乙烯流量的精確測量。相反，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，孔板流量計(jì)通常采用對乙烯的預(yù)熱，因?yàn)橐蚁┑牡湫偷慕o料條件可在接近乙烯的臨界點(diǎn)(即，臨界壓力和臨界溫度)進(jìn)行操作。例如，使用孔板時，如果乙烯在接近其臨界點(diǎn)進(jìn)行操作，因?yàn)樵谂R界點(diǎn)附近流體密度的快速變化，流量指示通常不精確。相反，Coriolis質(zhì)量流量計(jì)容許密度變化或甚至相變，因?yàn)槠涔ぷ髟硎菧y量質(zhì)量而不是象孔板那樣測量壓降(其受流體密度或相態(tài)的影響)。除因?yàn)椴恍鑼σ蚁﹩误w進(jìn)料進(jìn)行預(yù)熱而節(jié)約蒸汽或蒸汽冷凝物以外，避免對乙烯進(jìn)行加熱還導(dǎo)致進(jìn)入聚乙烯反應(yīng)器的原料更冷，因而在聚合過程中更少的熱量需要從所述反應(yīng)器中移出，進(jìn)一步有利于能量的節(jié)約。
Coriolis流量計(jì)易得，并且提供了低的壓降、安裝的簡便性、除塵性(cleanability)和排水能力。Coriolis計(jì)的精度通常在0.05％至0.4％的范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)比高達(dá)200。Coriolis質(zhì)量計(jì)的主要供應(yīng)商包括例如MicroMotion Company，Boulder，Colorado；Endress HauserCompany，Greenwood，Indiana；FMC/Direct Measurement Company，Longmont，Colorado；和Liquid Controls，Inc.，Lake Bluff，Illinois。
B.其它進(jìn)料物流含有較少量夾帶的單體的循環(huán)稀釋劑54(如異丁烷)可由稀釋劑/單體回收系統(tǒng)24返回(例如對應(yīng)于圖1的物流34)，并被送至聚合反應(yīng)器。在“直接”循環(huán)到反應(yīng)器的實(shí)施例中，循環(huán)的稀釋劑54可以被冷卻并通過重物質(zhì)分離罐56，在此重組分作為底部排出物脫除，并經(jīng)離心泵58例如作為原料60送至分餾系統(tǒng)30。分離罐56的塔頂流出物62可以在熱交換器66中進(jìn)一步冷卻并收集在循環(huán)稀釋劑緩沖罐68中，作為反應(yīng)器的原料。在下游，離心泵70可以將稀釋劑72經(jīng)由循環(huán)稀釋劑處理器74輸送到環(huán)管淤漿反應(yīng)器中。應(yīng)指出的是，在分餾系統(tǒng)30中可添加較少量的新鮮稀釋劑(未示出)，例如，來補(bǔ)充在生產(chǎn)方法10中的稀釋劑損失。再有，共聚單體76(例如1-己烯)可以被添加到泵70的吸入口或在循環(huán)稀釋劑回路中的其它點(diǎn)添加，以便添加到所述反應(yīng)器中。單體處理器52和循環(huán)稀釋劑處理器58可以包括分子篩或鋁填料，例如，構(gòu)建成從單體、循環(huán)稀釋劑、共聚單體原料和其它原料中除去催化劑毒物。
可以向環(huán)管淤漿反應(yīng)器中添加其它原料組分。例如，可以添加氫60來控制在反應(yīng)器中形成的聚烯烴的分子量。再有，可以將其它添加劑如抗靜電物質(zhì)注入到反應(yīng)器中，如由標(biāo)號78所示。各種組分物流可以合并成單一進(jìn)料物流80，用作加入到環(huán)管淤漿反應(yīng)器中的進(jìn)料。另外，如以下所討論的，基本上不含烯烴的稀釋劑82可以從分餾系統(tǒng)30經(jīng)由處理器84循環(huán)，用于進(jìn)料到反應(yīng)器的催化劑的制備。確實(shí)，稀釋劑82可以用作由催化劑制備系統(tǒng)86排出的、流向環(huán)管淤漿反應(yīng)器的催化劑物流88的載體。
C.進(jìn)料處理器傳統(tǒng)上，采用多達(dá)12-15個處理器來對各種進(jìn)料進(jìn)行加工。例如，采用附加的處理器來從共聚單體、新鮮異丁烷和氫中除去毒物。然而，處理器的總數(shù)可被減少至六個處理器，如在圖2中所示。處理器數(shù)量的這種減少可以通過將新鮮稀釋劑的處理與循環(huán)稀釋劑的處理合并和使用相對不含毒物的反應(yīng)器級氫等來實(shí)現(xiàn)。另外，如所圖示的，單體和稀釋劑物流可各自配備一個處理器和一個備用處理器，總共有四個處理器。注意，通過單體和稀釋劑物流50和72之間共用一個備用處理器，圖示的六個處理器可進(jìn)一步減少至五個處理器。其它構(gòu)型可采用甚至更少的處理器。一般地，處理器數(shù)量的減少降低了投資成本，并通過因在處理器再生(其通常使用電加熱)中更有效的可量測性導(dǎo)致的降低電力消耗而節(jié)約了能量。
再有，一種用于再生各處理器52，74和84以及其它處理器的改進(jìn)技術(shù)涉及減少火炬系統(tǒng)的惰性組分負(fù)荷，以減少燃料氣體的消耗。這可以通過將再生氮?dú)庥伤鎏幚砥髋懦龅酱髿庵卸皇桥懦龅剿龌鹁骖^來實(shí)現(xiàn)。一般地，惰性組分如氮?dú)?，通常被用來再生所述各種處理器。這種氮?dú)鈧鹘y(tǒng)上被置于所述火炬頭，這增加了所述火炬的惰性組分負(fù)荷。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解的，加入到所述火炬的進(jìn)料的可燃燒物含量即英國熱單位(the British Thermal Units)(BTU’s)通常被維持在可接受的最低值，以避免不利地影響所述火炬的操作。因此，為了解決在所述火炬頭中增加的惰性組分濃度(例如由于向所述頭注入再生氮?dú)?，向所述火炬頭中添加燃料氣體(如天然氣)。本技術(shù)規(guī)定向所述頭中排放更少的用于再生的氮?dú)?，并因此減少了燃料氣體的消耗。
參看圖3，一種處理器再生系統(tǒng)100的工藝流程圖被描述。氮?dú)?02流經(jīng)交叉換熱器104，在此其被從處理器(如52，74和84)排出的熱的氮?dú)忸A(yù)熱。預(yù)熱過的氮?dú)?06然后進(jìn)入再生加熱器108，在此電氣元件110通過控制器112對所述氮?dú)膺M(jìn)行加熱。一般地，所述氮?dú)?02可由主氮?dú)忸^(main nitrogen header)來提供，例如在標(biāo)稱150磅/平方英寸表壓(psig)和在室溫下。所述氮?dú)饪梢栽陔娫偕訜崞?10中被加熱至高達(dá)約600以用于再生。經(jīng)加熱的氮?dú)?14進(jìn)入所述處理器，以再生分子篩或干燥劑。含有從處理器中除去的催化劑毒物的熱氮?dú)?16進(jìn)入交叉換熱器104，作為廢物流118排出，所述廢物流118可以被排出到火炬120中。
另一方面，在隨后的處理器冷卻過程中排出的清潔氮?dú)饪梢耘欧诺酱髿?22中。一般地，在熱氮?dú)饨?jīng)處理器循環(huán)的同時發(fā)生處理器的再生。在再生完成后，冷的氮?dú)馔ǔＱh(huán)通過所述處理器，以冷卻所述處理器來準(zhǔn)備進(jìn)行正常操作。
參看圖4，一種處理器再生方法130被描述。一旦分子篩填料被催化劑毒物和其它組分飽和，可對所述各種處理器進(jìn)行再生。首先，所述方法可以使飽和的處理器停止工作并將操作切換到備用處理器，如方框132中所提到的。熱氮?dú)饪梢粤鹘?jīng)所述用過的處理器，且所述熱氮?dú)獗慌欧诺剿龌鹁?方框134)。熱氮?dú)饬鹘?jīng)所述處理器的時間可能受多種因素的影響，如處理器床溫度。一般地，熱再生是不連續(xù)的，并且當(dāng)床出口溫度達(dá)到450至500并在該溫度下保持至少2小時后，所述處理器準(zhǔn)備進(jìn)行冷卻。然而，這樣的程序在各設(shè)備間可以不同。再有，總的再生時間可能還取決于處理器/床的尺寸、再生加熱器能力、氮?dú)饬髁?、重量和圍繞所述處理器的絕熱物的質(zhì)量及厚度等。在乙烯單體處理器52和/或循環(huán)稀釋劑處理器74的實(shí)例中，熱氮?dú)饪闪鹘?jīng)所述加熱器大概約18-30小時。
在催化劑毒物通過所述熱氮?dú)庠偕鷱乃鎏幚砥鞔仓邢⒑?，所述處理器?zhǔn)備進(jìn)行冷卻。在將處理器重返操作之前，使冷的氮?dú)饬鹘?jīng)所述處理器以冷卻該處理器(方框136)。在乙烯單體處理器52和/或循環(huán)稀釋劑處理器72的實(shí)例中，用氮?dú)饫鋮s的時間為約8-16小時。然而，冷卻循環(huán)的時間設(shè)定在各設(shè)備間又可以明顯不同。傳統(tǒng)上，離開所述處理器的這種清潔氮?dú)獗慌欧诺交鹁骖^，如同熱氮?dú)饽菢?。而本技術(shù)規(guī)定將所述清潔氮?dú)馀欧诺酱髿庵卸皇桥欧诺剿龌鹁骖^，并因此減少了所述火炬的惰性負(fù)荷。因此，如所討論的，燃料氣體的消耗被降低。
D.聚合催化劑參看圖5，催化劑制備區(qū)86的一種工藝流程圖被描述。催化劑混合罐140接收例如來自可移動容器的催化劑142。無烯烴的單體82與催化劑在催化劑混合罐140中混合。具有電動機(jī)和驅(qū)動裝置146和葉片148的攪拌器144可以促進(jìn)稀釋劑82與催化劑142在混合罐140中的混合。工藝催化劑150從混合罐140中排出，并可以進(jìn)入例如催化劑運(yùn)行罐152，以便計(jì)量加入到環(huán)管淤漿反應(yīng)器中。運(yùn)行罐152也可以具有有電動機(jī)/驅(qū)動裝置156和攪拌器葉片158的攪拌器154，以維持催化劑與稀釋劑的混合。所述催化劑可以通過例如正排代泵160作為進(jìn)料物流88計(jì)量加入到環(huán)管淤漿反應(yīng)器中。另外，添加劑如助催化劑(如三乙基鋁)162可以被添加到進(jìn)料到反應(yīng)器的催化劑88中。最后，應(yīng)指出的是，在混合和計(jì)量加入所述催化劑之前，所述催化劑可以被活化。例如，在三氧化二鉻催化劑的情況下，催化劑活化器可以將鉻Cr3+轉(zhuǎn)化為Cr6+，以便注入到聚合反應(yīng)器中。而在處于反應(yīng)器中并與乙烯單體進(jìn)行接觸的條件下，例如，鉻Cr6+可還原為Cr2+。
參看圖6，一種催化劑活化器系統(tǒng)170的工藝流程圖被描述。系統(tǒng)170的活化的催化劑產(chǎn)物被加入到圖5的催化劑混合罐140(催化劑142)中。在圖6中，催化劑活化器包括含有催化劑的內(nèi)部容器172和外部加熱爐174。例如，來自供貨商的催化劑可以被保持在存貯容器176中并經(jīng)一個開/關(guān)閥178加入到所述內(nèi)部容器中。可以經(jīng)例如噴淋器或?qū)蚱?pilot)182將燃料180添加到加熱爐180中，且燃料180可與經(jīng)空氣過濾器186和空氣鼓風(fēng)機(jī)188注入到加熱爐中的空氣184合并。燃燒可以在加熱爐內(nèi)部在例如區(qū)域190發(fā)生。圍繞內(nèi)部容器172的區(qū)域192可以歷經(jīng)典型范圍為800至1700的操作溫度。來自這一區(qū)域192的經(jīng)加熱的流體可以排放到大氣194中，如由箭頭196所示。
除高熱以外，可以提供氧來活化所述催化劑?？蓪⒖諝?98注入到內(nèi)部容器172的底部，來提供在容器內(nèi)氧的存在，同時由環(huán)繞的加熱爐174來提供熱量。進(jìn)入容器172的空氣可以經(jīng)例如內(nèi)部空氣過濾器200在頂部離開，然后排放到大氣中，如由標(biāo)號202所示。經(jīng)活化的催化劑可以由容器172排放到催化劑搬運(yùn)箱206或其它容器中。另外，氮?dú)?08可以促進(jìn)經(jīng)活化的催化劑向所述搬運(yùn)箱206中的排放，并還提供在所述搬運(yùn)箱206中的惰性氣氛。
一般地，催化劑活化方法包括，在施加熱的同時，使干燥的空氣以恒定的速率流經(jīng)催化劑床，直到催化劑達(dá)到所需的溫度，在該點(diǎn)將所述催化劑保持在活化溫度下適當(dāng)?shù)臅r間長度。改進(jìn)催化劑活化的能量有效性的一種技術(shù)是增加內(nèi)部容器172的直徑。按照慣例，容器172的標(biāo)稱內(nèi)徑為約42英寸或更小。本技術(shù)規(guī)定將容器172的標(biāo)稱內(nèi)徑(ID)增加到高達(dá)約48-72英寸和更大。對于60英寸標(biāo)稱ID的實(shí)施例，催化劑的生產(chǎn)率可以增加50-100％，而在加熱爐中消耗的燃料氣體180基本上保持恒定或略有增加(即，增加量小于10％)。因而，催化劑活化能力增加50-100％，而加熱爐負(fù)荷(duty)值保持在大約傳統(tǒng)的5百萬BTU/小時。該技術(shù)在制備方法10的燃料氣體效率方面給出了顯著的改進(jìn)。確實(shí)，在某些實(shí)施方案中，催化劑活化系統(tǒng)170通常是聚烯烴制備方法10中燃料氣體的最大消耗者。
IV.聚合反應(yīng)器系統(tǒng)參看圖7，一種典型的聚合反應(yīng)器系統(tǒng)20(圖1的)和稀釋劑/單體回收系統(tǒng)24(也為圖1的)的工藝流程圖被描述。如以上所討論的，反應(yīng)器系統(tǒng)20可以包括一個或多個聚合反應(yīng)器，所述反應(yīng)器又可以為相同或不同類型的。再有，在多反應(yīng)器系統(tǒng)中，所述反應(yīng)器可以串聯(lián)或并聯(lián)排布。無論構(gòu)成反應(yīng)器系統(tǒng)20的反應(yīng)器類型如何，這里統(tǒng)稱為“松散物”的聚烯烴顆粒產(chǎn)物被制備。為了便于說明，以下實(shí)施例在范圍上限于相信為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟悉的特定的反應(yīng)器類型，并限于單一反應(yīng)器或簡單的組合。然而，對使用本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，本技術(shù)可簡單和容易地應(yīng)用于更復(fù)雜的反應(yīng)器排布，例如涉及附加反應(yīng)器、不同反應(yīng)器類型和/或反應(yīng)器或反應(yīng)器類型的可供選擇的排序的那些排布。這些排布被認(rèn)為完全在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
一種反應(yīng)器類型包括在其中聚合在液相中發(fā)生的反應(yīng)器。這樣的液相反應(yīng)器的實(shí)例包括高壓釜、沸騰液池反應(yīng)器(boilingliquid-pool reactors)、環(huán)管淤漿反應(yīng)器(垂直的或水平的)等。為簡化起見，在本技術(shù)上下文中將討論生產(chǎn)聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯和它們的共聚物的環(huán)管淤漿反應(yīng)器42，但應(yīng)理解，本技術(shù)可類似地應(yīng)用于其它類型的液相反應(yīng)器。
環(huán)管淤漿反應(yīng)器210一般由通過平滑彎頭或肘管連接的管段組成。一種典型的反應(yīng)器210構(gòu)型包括八個帶夾套的垂直管柱，所述管柱直徑約為24英寸和長度約為200英尺，由在管柱頂部和底部的肘管連接。如以下所討論的，通常提供反應(yīng)器夾套212以通過冷卻介質(zhì)如經(jīng)處理的水在反應(yīng)器夾套212中的循環(huán)從放熱的聚合中除去熱量。
反應(yīng)器210可以用來在淤漿條件下進(jìn)行聚烯烴的聚合，其中聚烯烴的不溶性顆粒在流體介質(zhì)中形成并且被懸浮成淤漿，直到被除去。驅(qū)動裝置如泵214使流體淤漿在所述反應(yīng)器210中循環(huán)。泵214的一個實(shí)例是在線軸流泵，所述泵的葉輪設(shè)置在所述反應(yīng)器210的內(nèi)部，以在流體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生湍動混合區(qū)。所述葉輪還可以幫助推進(jìn)所述流體介質(zhì)以足夠的速度通過所述反應(yīng)器的封閉回路，以保持固體顆粒如催化劑或聚烯烴產(chǎn)物懸浮在所述流體介質(zhì)中。所述葉輪可以由電動機(jī)216或其它驅(qū)動力來驅(qū)動。
在反應(yīng)器210內(nèi)的流體介質(zhì)可以包括烯烴單體和共聚單體、稀釋劑、助催化劑(如烷基化物、三乙基硼、甲基鋁氧烷等)、分子量控制劑(如氫)和任何其它所需的共反應(yīng)物(co-reactants)或添加劑。這樣的烯烴單體和共聚單體一般是每個分子具有最多達(dá)10個碳原子且通常沒有比4-位更接近雙鍵的支鏈的1-烯烴。單體和共聚單體的實(shí)例包括乙烯、丙烯、丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯和1-癸烯。再次地，典型的稀釋劑是惰性的且在反應(yīng)條件下為液體的烴，并且包括例如異丁烷、丙烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、正己烷、環(huán)己烷、環(huán)戊烷、甲基環(huán)戊烷、乙基環(huán)己烷等。這些組分經(jīng)在指定位置的入口或?qū)Ч芴砑拥椒磻?yīng)器內(nèi)部，例如在進(jìn)料物流80所示的，所述進(jìn)料物流80一般對應(yīng)于圖1的進(jìn)料物流18之一。類似地，催化劑(例如前面所討論的那些)可以經(jīng)在適當(dāng)位置的導(dǎo)管添加到反應(yīng)器210中，例如在進(jìn)料物流88所示的，所述進(jìn)料物流88可以包括稀釋劑載體并且其也通常對應(yīng)于圖1的進(jìn)料物流18之一?？傮w來說，添加的組分一般包括在反應(yīng)器210內(nèi)的流體介質(zhì)，在所述介質(zhì)內(nèi)催化劑是懸浮的顆粒。
反應(yīng)條件如溫度、壓力和反應(yīng)物濃度被調(diào)節(jié)，以利于反應(yīng)器中聚烯烴的所需的性能和生產(chǎn)率，控制反應(yīng)器的穩(wěn)定性等。通常將溫度保持在低于聚合物產(chǎn)物將進(jìn)入溶液的溫度值。如所指出的，由于聚合反應(yīng)的放熱性質(zhì)，可以使冷卻流體經(jīng)圍繞部分環(huán)管淤漿反應(yīng)器210的夾套212循環(huán)以除去過量的熱量，從而將溫度保持在所需的范圍內(nèi)，通常在150至250(65℃至121℃)。類似地，可以將壓力調(diào)節(jié)在所需的壓力范圍內(nèi)，通常為100至800psig，典型的范圍是450-700psig。為了減少在反應(yīng)器系統(tǒng)20中的電力消耗，通過降低水的流量(如減少一半)并允許水的更大的溫度增加ΔT(例如ΔT在15至45的范圍內(nèi)，而不是通常的10)，可以減少使經(jīng)處理的水經(jīng)夾套212循環(huán)的冷卻劑泵的大小。這樣，在一個實(shí)施方案中，可將冷卻劑泵電動機(jī)的功率(參見圖8和9)減少30-70％。
隨著聚合反應(yīng)在反應(yīng)器210中進(jìn)行，單體(如乙烯)和共聚單體(如1-己烯)聚合形成聚烯烴(如聚乙烯)聚合物，所述聚合物在反應(yīng)溫度下基本上不溶于所述流體介質(zhì)中，因而形成在所述介質(zhì)中的固體顆粒的淤漿。這些固體聚烯烴顆?？梢越?jīng)沉降腿或其它機(jī)構(gòu)如連續(xù)取料口從所述反應(yīng)器210中除去，如排出物流22所示。在下游處理中，從反應(yīng)器排出的聚乙烯可以被從淤漿中萃取并純化。
V.稀釋劑/單體回收系統(tǒng)A.閃蒸室來自反應(yīng)器210的排出物22可以流經(jīng)在線閃蒸加熱器222并進(jìn)入閃蒸室224。在線閃蒸加熱器222可以是使用例如蒸汽或蒸汽冷凝物作為加熱介質(zhì)來對排出物22進(jìn)行間接加熱的環(huán)繞的導(dǎo)管。因此，環(huán)管淤漿反應(yīng)器210的流出物(排出物22)在引入閃蒸室224之前被加熱。還有，在所述排出物22進(jìn)入閃蒸室224之前，可以將水或其它催化劑毒物注入到所述排出物22中，以使在所述排出物22物流中的任何殘余催化劑失活。由于這些注入的組分從定義上來說是催化劑毒物，所以它們通常被從循環(huán)到反應(yīng)器210的任何回收的物質(zhì)(例如單體或稀釋劑)中完全除去或至少基本上除去。
在閃蒸室224中，反應(yīng)器排出物22的大部分非固體組分作為在閃蒸氣體226中的蒸氣由塔頂取出。注意，這種循環(huán)的閃蒸氣體226可以旁路通過分餾系統(tǒng)而通到反應(yīng)器210中(即經(jīng)過進(jìn)料系統(tǒng)16)。在聚乙烯生產(chǎn)中，這種蒸氣通常主要是稀釋劑，例如異丁烷或前面提及的其它稀釋劑。它還可以含有大部分未反應(yīng)的單體(如乙烯)和其它輕組分，以及未反應(yīng)的共聚單體(如1-己烯、丁烯、1-戊烯、1-辛烯和1-癸烯)和其它重組分(如己烷和低聚物)。一般地，輕組分或“輕物質(zhì)”可以被定義為具有比所采用的稀釋劑低的沸點(diǎn)的那些輕組分。相反，重組分或“重物質(zhì)”可以被定義為具有比稀釋劑高的沸點(diǎn)的那些組分。閃蒸氣體226的一種典型的近似組成為94wt.％的異丁烷、5wt.％的乙烯和1wt.％的其它組分。在閃蒸室224中可以保持一定數(shù)量或體積的松散物，以得到松散物在所述室224中附加的停留時間，從而有利于在多孔的松散物顆粒中夾帶的液體和蒸氣的分離。
閃蒸氣體226可以被在例如旋風(fēng)分離器、袋過濾器等的設(shè)備中處理，在此夾帶的松散物顆粒被除去并返回到閃蒸室224或返回到下游設(shè)備，例如以下要討論的吹掃塔。閃蒸氣體226還可以穿過例如脫氧床。而且，在循環(huán)到進(jìn)料系統(tǒng)16或分餾系統(tǒng)30之前，所述閃蒸氣體226可以被在熱交換器(如管殼式結(jié)構(gòu))中冷卻或冷凝。為了減少在分餾系統(tǒng)30中的蒸汽消耗，閃蒸氣體226可以旁路經(jīng)過分餾系統(tǒng)30并經(jīng)進(jìn)料系統(tǒng)16更直接地返回到反應(yīng)器210。
至于在閃蒸室224中的固體(聚合物)，它們連帶少量夾帶的稀釋劑(和單體)經(jīng)固體排料230排出并輸送到吹掃塔228。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解的，固體排料230導(dǎo)管可以包括閥門結(jié)構(gòu)，其允許聚合物向下流經(jīng)導(dǎo)管，同時減少蒸氣在吹掃塔60和閃蒸室56之間流動的可能性。例如，可以在固體排料230導(dǎo)管上設(shè)置一個或多個旋轉(zhuǎn)或循環(huán)閥。而且，還可以在所述導(dǎo)管上設(shè)備一個較小的松散物室。傳統(tǒng)上，來自所述閃蒸室的松散物固體排放到低壓閃蒸室，而所述低壓閃蒸氣體需要進(jìn)行壓縮以循環(huán)到分餾系統(tǒng)30和反應(yīng)器中。然而，本技術(shù)規(guī)定省略低壓閃蒸和相關(guān)的壓縮(電力的顯著消耗者)，并且將松散物固體由閃蒸室224排放到吹掃塔228中。這種向吹掃塔的排放可以包括適當(dāng)?shù)拈y結(jié)構(gòu)、緩沖室或簡單的導(dǎo)管等。注意，某些實(shí)施方案規(guī)定了從所述閃蒸室的連續(xù)的松散物排料，這省略了一個或多個較大的循環(huán)閥及相關(guān)的能量消耗。
B.吹掃塔進(jìn)料到吹掃塔228中的主要固體進(jìn)料通常是離開閃蒸室224的固體排料230(聚烯烴松散物)。吹掃塔228的一個目的是從進(jìn)入的固體物流中除去殘余的烴并提供基本上清潔的聚合物松散物232。所述松散物232可以被輸送或運(yùn)輸?shù)綌D出/裝載系統(tǒng)36中，以轉(zhuǎn)變?yōu)橥枇?8，并作為聚烯烴丸粒樹脂分銷到消費(fèi)者40。一般地，以聚合物松散物232的形式從吹掃塔228排放的處理過的聚合物顆?？梢栽跀D出/裝載系統(tǒng)36(圖1)中在常規(guī)的整理操作如螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行加工。
在所圖示的典型的吹掃塔系統(tǒng)中，氮?dú)庋h(huán)通過吹掃塔228，以通過塔頂排放物234除去殘余的烴。這種排放物234可以被輸送通過分離單元236，例如膜回收單元、變壓吸附單元、冷凍單元等，以通過氮?dú)馕锪?38回收氮?dú)猓⑴懦龇蛛x的烴物流240作為進(jìn)到分餾系統(tǒng)30的進(jìn)料。在本領(lǐng)域中，分離單元236可以被稱為異丁烷氮?dú)饣厥諉卧?INRU)。而且，可以向氮?dú)饣芈分刑砑有迈r氮?dú)?42，來補(bǔ)償在吹掃塔228系統(tǒng)中的氮?dú)鈸p失。最后，應(yīng)指出的是，烴物流240可以向分餾系統(tǒng)30有益地提供進(jìn)料(參見圖13)。例如，從分離單元236排放的烴物流240使得可得到烴原料，該烴原料可以被加工以給出在催化劑制備中使用的不含烯烴的稀釋劑。
C.備選的布置如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解的，在稀釋劑/單體回收系統(tǒng)24中可以采用許多種布置。例如，可以將來自閃蒸室224的固體排放物230輸送到另一反應(yīng)器(例如氣相反應(yīng)器)而不是輸送到吹掃塔228或低壓閃蒸室。如果排放到另一反應(yīng)器中，可以不在上游在排放物22中注入催化劑毒物，并且因此殘余的活性催化劑得以保持，用于進(jìn)一步的聚合。
在另一種布置中，吹掃塔228可以被從回收系統(tǒng)20中省略并與下游的擠出機(jī)進(jìn)料罐合并。如果需要，與吹掃塔228相伴的分離單元236可以重新定位以適應(yīng)所述擠出機(jī)進(jìn)料罐。這樣，可以利用在閃蒸室224中的高工藝壓力來將在固體排放物230中的松散物顆粒輸送到擠出/裝載系統(tǒng)36，省略了傳統(tǒng)上用于將松散物232輸送到擠出/裝載系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(和相關(guān)的電力消耗)。而且，在松散物顆粒中的熱量可以被保持，因?yàn)樗鲱w粒沒有經(jīng)歷在常規(guī)的鼓風(fēng)機(jī)輸送回路中的典型的氮?dú)饫鋮s作用。因此，在下游的擠出機(jī)進(jìn)料系統(tǒng)中可以使用更少的松散物顆粒加熱。最后，在閃蒸室224中的工藝壓力可以被用來以致密相傳送方案來輸送松散物顆粒，因此降低了流動顆粒的速度并減少了對所述顆粒的運(yùn)輸損害。
VI.反應(yīng)器冷卻用于反應(yīng)器冷卻的一種改進(jìn)技術(shù)規(guī)定了較小的冷卻劑泵和相關(guān)的電動機(jī)，從而減少了電力消耗。為了實(shí)現(xiàn)較小的冷卻劑泵(即冷卻水泵)的安裝和操作，通過反應(yīng)器夾套的冷卻水的溫度被允許升高超過常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范的10。因此，可以降低冷卻水的流量(和冷卻劑泵的大小)。
A.環(huán)管淤漿反應(yīng)器圖8描述了圖7的一種典型的聚合反應(yīng)器210并顯示了冷卻介質(zhì)通過反應(yīng)器夾套212A-H的逆流流動方案。再次地，環(huán)管反應(yīng)器210一般由通過光滑彎頭或肘管連接的管段組成。驅(qū)動裝置如泵214使流體淤漿在反應(yīng)器210中循環(huán)。泵214的一個實(shí)例是在線軸流泵，其中泵葉輪設(shè)置在反應(yīng)器210的內(nèi)部。冷卻劑系統(tǒng)250經(jīng)反應(yīng)器夾套212A-H從環(huán)管反應(yīng)器210中除去熱量。冷卻劑系統(tǒng)250提供了冷卻劑供給物252(如經(jīng)處理的水)并具有冷卻劑返回物254。
當(dāng)聚合反應(yīng)在反應(yīng)器210內(nèi)進(jìn)行時，可以控制反應(yīng)條件以促進(jìn)所需的聚合度和所需的反應(yīng)速度，同時保持溫度低于聚合物產(chǎn)物進(jìn)入溶液的溫度。如所提及的，由于聚合反應(yīng)的放熱性質(zhì)，可以圍繞部分封閉的環(huán)管系統(tǒng)提供冷卻夾套212A-H，冷卻流體根據(jù)需要循環(huán)通過所述冷卻夾套以除去過量的熱量(反應(yīng)熱)，由此將溫度保持在所需的范圍內(nèi)，通常為150至250(65℃至121℃)。
一般地，反應(yīng)器溫度隨反應(yīng)器系統(tǒng)操作條件的變化而線性改變。在本領(lǐng)域中的一種被接受的假說是，由放熱聚合在反應(yīng)器中產(chǎn)生的熱量與聚烯烴生產(chǎn)率(即每小時聚合的聚烯烴的磅數(shù))呈線性關(guān)系。因此，作為反應(yīng)器中能量或熱量指征的反應(yīng)器溫度隨生產(chǎn)率線性變化。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解的，典型的反應(yīng)器溫度控制可能涉及比例積分微商算法(proportional-integral-derivative(PID)algorithm.)。
B.反應(yīng)器冷卻劑系統(tǒng)參看圖9，一種用于圖8的環(huán)管淤漿反應(yīng)器210的冷卻系統(tǒng)250的工藝流程圖被描述。冷卻劑系統(tǒng)250提供了冷卻劑供給物252給反應(yīng)器夾套212A-H。冷卻劑系統(tǒng)250接收來自反應(yīng)器夾套212A-H的冷卻劑返回物254?？梢允褂迷S多種冷卻劑來除去熱量或添加熱量給反應(yīng)器系統(tǒng)。在這種示例性的實(shí)施方案中，將蒸汽冷凝物(軟化水)用作冷卻劑。冷卻劑返回物254“攜帶”了從反應(yīng)器中除去的熱量。冷卻劑系統(tǒng)250將這種熱量輸送到實(shí)用冷卻介質(zhì)中，例如輸送到冷卻塔水或海水中。冷卻劑系統(tǒng)將“經(jīng)冷卻的”冷卻劑供給物252送到反應(yīng)器夾套。典型的冷卻劑供給物252的溫度范圍為105至150，典型的冷卻劑返回物254的溫度范圍為130至190。
例如可以通過離心泵(如圖示的，通過冷卻劑泵256)來使通過冷卻劑系統(tǒng)250和通過反應(yīng)器夾套212A-H的冷卻劑流循環(huán)。冷卻劑泵256的一種典型設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是在3至12百萬磅/小時冷卻劑下約50至60磅/平方英寸(psi)的輸送壓頭。反應(yīng)器夾套212A-H(圖8)的一種典型構(gòu)型是平行操作的兩個逆流雙管交換器，其中內(nèi)管(反應(yīng)器)具有約22英寸的內(nèi)徑，外管(夾套)具有約28英寸的內(nèi)徑。在這一實(shí)例中，反應(yīng)器夾套212A-H的總傳熱面積為約5000平方英尺。
冷卻劑循環(huán)可以是封閉回路的滿液系統(tǒng)(hydraulically fullsystem)。在冷卻劑回路中(即在或接近泵256的吸入口)可以采用穩(wěn)壓罐28來保持所述回路充滿液體，并通過補(bǔ)償由冷卻劑溫度波動所引起的水壓膨脹來減少冷卻劑系統(tǒng)的壓力波動。因此，通過控制穩(wěn)壓罐的液面和壓力，可以將泵256吸入口的壓力保持基本上恒定。
通過冷卻劑系統(tǒng)和反應(yīng)器夾套的總的冷卻劑循環(huán)流量通常被保持恒定并可在流量元件258處測量。流量元件258可以代表例如安裝在冷卻劑管道中的流量孔板。控制系統(tǒng)可以根據(jù)孔口尺寸和測量的上游和下游壓力來計(jì)算循環(huán)流量。來自流量元件258的流量指示可以被流量控制器260接收，所述控制器260可以是在分布式控制系統(tǒng)(DCS)中的控制塊。為了保持總的恒定流量，使用控制信號266的流量控制器260的輸出可以調(diào)節(jié)在流動旁路管線264上的閥262的位置。在本領(lǐng)域中分布式控制系統(tǒng)的一個公知的實(shí)例是Honeywell TDC-3000控制系統(tǒng)。通常，希望使閥262位置的移動最小化，以防止在冷卻劑泵26中的循環(huán)。因此，在所述系統(tǒng)中其它位點(diǎn)處的附加裝置可有助于保持總的冷卻劑循環(huán)流量恒定。
在環(huán)管淤漿反應(yīng)器210的正常操作過程中，熱量被從反應(yīng)器內(nèi)容物中除去，且熱量被在冷卻器250中交換，冷卻器250可代表一個或多個冷卻器。熱量被從在冷卻器274中的冷卻劑中除去，以冷卻流向反應(yīng)器夾套212A-H的冷卻劑供應(yīng)物252。冷卻器250可以是例如管殼式熱交換器或板框式熱交換器。例如冷卻塔水或海水的冷卻介質(zhì)與冷卻劑反向流經(jīng)所述冷卻器，通過熱交換表面除去熱量但不與所述冷卻劑混合。在這一實(shí)例中，冷卻介質(zhì)流可以由冷卻水供給物272和冷卻水返回物274來代表。冷卻塔(未示出)可以通過從冷卻水返回物272中除去熱量并提供冷卻的冷卻水供給物274來對所述循環(huán)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行處理。因此，冷卻塔水從所述冷卻劑中除去熱量，所述冷卻劑又從反應(yīng)器210中除去熱量。在一個實(shí)例中，冷卻器268代表平行操作的四個板框式交換器冷卻器，各冷卻器具有約200塊不銹鋼(304)板和大約1600平方英尺的傳熱面，傳熱系數(shù)作為冷卻劑流量的函數(shù)在約200至超過800Btu/小時/平方英尺/之間變化。除去的熱量為每個冷卻器除去約15.5百萬Btu/小時，在冷卻劑側(cè)的設(shè)計(jì)壓降為約3psi。為了進(jìn)行溫度控制，冷卻劑控制器276(冷卻劑溫度控制器)維持流向反應(yīng)器夾套的冷卻劑供給物的溫度。冷卻劑控制器276發(fā)送輸出信號278來調(diào)節(jié)閥270(及可能的其它閥)的位置。
C.減少的冷卻劑流量如所提及的，通過允許冷卻劑更大的溫度升高，可以減少流經(jīng)反應(yīng)器夾套212 A-H的冷卻劑的流量。傳統(tǒng)上，在冷卻劑供應(yīng)物252和冷卻劑返回物254之間的溫差ΔT被保持在10。換言之，冷卻劑返回物254的溫度僅被允許升高到比冷卻劑供應(yīng)物252的溫度高約10的溫度。然而，目前，冷卻劑返回物254的溫度現(xiàn)在被允許比冷卻劑供應(yīng)物252的溫度升高超過10(例如15-45及更高)。因此，采用更小的通過反應(yīng)器夾套的冷卻劑流量，所述冷卻回路可以從反應(yīng)器210中吸收相同或更大量的熱量。相對于常規(guī)的10的ΔT，對于ΔT為20的實(shí)例，流量減少約一半。因此冷卻劑泵256電動機(jī)的大小可以減小(例如由1250馬力減少到600馬力)。
VIII.用于環(huán)管反應(yīng)器泵的導(dǎo)流葉片本技術(shù)規(guī)定在使反應(yīng)器內(nèi)容物循環(huán)的環(huán)管反應(yīng)器泵中使用導(dǎo)流葉片。導(dǎo)流葉片的這種使用改進(jìn)了泵效率，減少了電力消耗，并通過增加聚烯烴生產(chǎn)率降低了歸一化的電力用量。除改進(jìn)泵效率以外，導(dǎo)流葉片的實(shí)施改進(jìn)了環(huán)管反應(yīng)器和環(huán)管反應(yīng)器泵的若干種性能特性。例如，在循環(huán)比、泵壓差、在環(huán)管反應(yīng)器中的預(yù)期固體操作能力及如所提及的在反應(yīng)器中的聚烯烴生產(chǎn)率等方面得到益處。在24英寸外徑(OD)環(huán)管反應(yīng)器的情況下，在反應(yīng)器泵中使用導(dǎo)流葉片可以提供每年11至13億磅聚烯烴的聚烯烴生產(chǎn)量。導(dǎo)流葉片可以在新裝備中或在現(xiàn)存環(huán)管反應(yīng)器泵的改型中采用，以產(chǎn)生更高的泵壓頭和淤漿速度，其能夠?qū)崿F(xiàn)更高的固體含量和在反應(yīng)器中的停留時間。泵壓頭的增加例如可以在5至25％的范圍內(nèi)。
例如可以在標(biāo)稱OD在24英寸至32英寸范圍內(nèi)的環(huán)管泵上采用導(dǎo)流葉片。這種泵的典型的條件是在每分鐘35,000-40,000加侖(gpm)下240-300英尺的熱量，泵效率改進(jìn)為1-4％。所述導(dǎo)流葉片允許較大的反應(yīng)器具有與較小的反應(yīng)器相同的循環(huán)比。在30英寸泵的具體實(shí)例中，具有導(dǎo)流葉片的泵在45,000-55,000加侖反應(yīng)器中提供了足夠的循環(huán)。獲得甚至更大的反應(yīng)器體積增加的其它構(gòu)型可以包括較大的泵直徑、使用兩個反應(yīng)器泵或增加反應(yīng)器直徑來縮短反應(yīng)器長度等。
一般地，可采用三個至六個導(dǎo)流葉片，具有在0至30度范圍內(nèi)的相對葉片角度。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解的，相對葉片角度是導(dǎo)流葉片相對于泵螺旋槳前沿角的角度。換言之，相對葉片角度是導(dǎo)流葉片出口角度的平均值與泵葉片相對于螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的前沿角的差值。相對葉片角度的較大的正數(shù)一般意味著反應(yīng)器淤漿被前渦流(preswirl)導(dǎo)流葉片更少地旋轉(zhuǎn)，而較小的數(shù)或負(fù)數(shù)一般意味著所述淤漿被更多地旋轉(zhuǎn)。淤漿的前渦流旋轉(zhuǎn)的方向?yàn)楸寐菪龢D(zhuǎn)的相反方向。
典型的導(dǎo)流葉片可以被焊接到泵螺旋槳上游的反應(yīng)器管道壁上。導(dǎo)流葉片的布置可以在泵螺旋槳上游0.1至2倍管道直徑。導(dǎo)流葉片可以被定位于避開螺旋槳輪轂和在連接到泵吸入口的反應(yīng)器法蘭的上游。在這種情況下，可以方便泵吸入管的拆卸，其中導(dǎo)流葉片不延伸到法蘭的下游。
在一個實(shí)例中，導(dǎo)流葉片起始為約24英寸長，6-7英寸高，和0.6-0.9英寸厚。導(dǎo)流葉片可以是曲形的和彎折的，使得導(dǎo)流葉片基本上與流動方向平行并且排出端處于所需的相對角度，同時順應(yīng)泵的吸入管道的內(nèi)部。導(dǎo)流葉片的上游邊可以是傾斜的，使得如果小碎片或大的聚合物碎片(如聚合物“繩”或“線”)掛在所述上游邊，所述小碎片或碎片可趨向于有利地滑到所述管道的中心并然后從所述導(dǎo)流葉片上剝離。
IX.反應(yīng)器流出物排放的連續(xù)取料口A.構(gòu)造和優(yōu)點(diǎn)圖10-12圖解了反應(yīng)器排放物22的連續(xù)取料口機(jī)構(gòu)。參看圖10，一種設(shè)置在環(huán)管淤漿反應(yīng)器210的管道肘管上的連續(xù)取料口機(jī)構(gòu)280被描述。連續(xù)取料口機(jī)構(gòu)280包括取料口圓筒282、淤漿取出管線284、緊急關(guān)閉閥285、調(diào)節(jié)流量的比例電動機(jī)閥286和沖洗管線287。反應(yīng)器210可以充滿“液體”來操作，且因?yàn)榉磻?yīng)器液體內(nèi)容物是略可壓縮的，通過所述系統(tǒng)的液體的壓力控制可以由閥門來實(shí)現(xiàn)。另外，在稀釋劑的輸入保持基本恒定的情況下，可以使用所述比例電動機(jī)閥58來控制連續(xù)出料的速率并保持總反應(yīng)器壓力處于指定的設(shè)定點(diǎn)內(nèi)。
參看沿圖10的11-11截面線取得的圖11，具有連續(xù)取料口機(jī)構(gòu)280的光滑彎曲的管道彎頭被描述。因此，所圖示的管道彎頭可以被認(rèn)為是一個帶有附屬物的彎頭。如所示的，所述機(jī)構(gòu)包括取料口圓筒282，在這種情況下，所述取料口圓筒282以與彎頭外表面的切線成直角的方式連接。另外，與所述圓筒282連接的是淤漿取出管線284。設(shè)置在取料口圓筒282內(nèi)的是柱塞閥288，其可用于至少兩個目的。首先，如果取料口圓筒例如被聚合物結(jié)垢，其可對取料口圓筒提供清潔機(jī)構(gòu)。第二，它可用作整個連續(xù)取料口組件的關(guān)閉閥。
圖12顯示了取料口圓筒282的一種連接取向，所述取料口圓筒282切向固定在彎頭彎曲部位并且剛好在淤漿流向上轉(zhuǎn)向之前的位點(diǎn)。開口對于內(nèi)表面來說可以是例如橢圓形，并且可以進(jìn)一步擴(kuò)大來改進(jìn)固體取料。最后，應(yīng)指出的是，可以實(shí)施取料口圓筒282連接的各種取向。
在環(huán)管反應(yīng)器中在惰性稀釋劑存在下進(jìn)行的烯烴聚合反應(yīng)的產(chǎn)物淤漿的連續(xù)取料，允許反應(yīng)器在比采用用來排放聚合物的常規(guī)沉降腿的情況下高得多的固體濃度下進(jìn)行操作。例如，采用沉降腿結(jié)構(gòu)，在異丁烷稀釋劑中主要是乙烯聚合物(聚乙烯)的生產(chǎn)一般限于37-40重量％(wt.％)的反應(yīng)器中最大固體濃度。然而，已發(fā)現(xiàn)連續(xù)取料口(CTO)允許顯著增加固體濃度。結(jié)果，采用連續(xù)取料口，可以在反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)大于50wt.％的固體濃度。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，在商業(yè)操作中，低至1個百分點(diǎn)的固體濃度增加都有很大的意義。例如，這種增加允許更高的聚乙烯生產(chǎn)率，并因此通常給出提高的歸一化能量效率。另外，在反應(yīng)器排放物22中的較少的液體可以施加較小的負(fù)荷給下游的回收和分餾系統(tǒng)22和24，并因此減少了下游的能量消耗。另外，這種技術(shù)可提供電力消耗的節(jié)約，因?yàn)檫B續(xù)取料口排料比常規(guī)的排料方案從反應(yīng)器中除去了更多的細(xì)粉。由于反應(yīng)器中顆粒的較小的表面積，流體混合物可以在較低的粘度下操作，使得所述混合物可在反應(yīng)器中更容易地進(jìn)行循環(huán)，并且因此，對泵送及相關(guān)的功率需求減少。
B.聚烯烴顆粒尺寸而且，提高反應(yīng)器的固體承載能力還提高了在更高的空時收率(例如，理想的2.6或更高)下操作反應(yīng)器的能力，所述空時收率以每加侖反應(yīng)器體積每小時生產(chǎn)的聚合物產(chǎn)物的磅數(shù)或等價度量方法來度量?？諘r收率的這種增加結(jié)合以減少的反應(yīng)器結(jié)垢發(fā)生，可以導(dǎo)致在反應(yīng)器10中增加的聚烯烴生產(chǎn)和產(chǎn)量。
為了提高反應(yīng)器的固體承載能力，可能希望生產(chǎn)出在所需的尺寸范圍內(nèi)的聚合物顆粒，使得聚合物顆粒更易于保持懸浮，由此允許在反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)更大的固體重量百分?jǐn)?shù)。例如，Englehard Lynx 100催化劑在平均水平上生產(chǎn)出比使用Davidson 969 MS Chrome催化劑制備的聚合物顆粒更小的聚合物顆粒，所以Englehard Lynx 100催化劑可以被用來在反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)更高的固體含量而不會誘導(dǎo)結(jié)垢。在該實(shí)例中，通過Lynx 100催化劑制備的聚合物顆?？梢栽诒韧ㄟ^969MS催化劑制備的相當(dāng)?shù)木酆衔镱w粒更高的固體含量下循環(huán)。
所期望的尺寸范圍可以不同，取決于聚合物產(chǎn)物和反應(yīng)條件。在一個實(shí)施方案中，為了在在一定反應(yīng)條件如關(guān)于圖1所討論的那些反應(yīng)條件下運(yùn)行的環(huán)管淤漿反應(yīng)器中保持適當(dāng)?shù)挠贊{條件，少于1wt％的聚合物顆粒尺寸大于1,500μ。在另一實(shí)施方案中，少于5wt％的聚合物顆粒尺寸大于1000μ。在又一實(shí)施方案中，少于0.1wt％的聚合物顆粒尺寸大于1,500μ和/或少于0.5wt％的聚合物顆粒尺寸大于1000μ。
在另一方面，為了避免與過多細(xì)顆粒相關(guān)的問題，在一個實(shí)施方案中，少于5wt％的聚合物顆粒尺寸小于100μ，在另一實(shí)施方案中，少于0.5wt％的聚合物顆粒尺寸小于100μ。再有，在又一實(shí)施方案中，多于70wt％的聚合物顆粒尺寸在300μ至500μ之間，在另一實(shí)施方案中，多于80wt％的聚合物顆粒尺寸在300μ至500μ之間。在又一實(shí)施方案中，多于90wt％的聚合物顆粒尺寸在300μ至500μ之間。
可以通過許多種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)具有這些優(yōu)選值的尺寸分布的聚合物顆粒的生產(chǎn)。例如，可以采用因催化劑尺寸、形狀、活性表面積或其它催化劑活性特征而生產(chǎn)出在所需尺寸范圍內(nèi)的聚合物顆粒的催化劑。特別地，通過催化劑制備的聚合物顆粒的尺寸一般隨催化劑顆粒的尺寸成比例地變化；即，較小的催化劑一般制備出較小的聚合物顆粒。不同尺寸的聚合物顆粒的重量百分比在各催化劑間可以不同，并且一般對應(yīng)于催化劑的顆粒尺寸。例如，不象較大的催化劑，25μ的EP30X催化劑不能生產(chǎn)出可測量量的大于1190μ的聚合物顆粒。類似地，小于100μ的催化劑生產(chǎn)出小于5wt％的尺寸大于1,000μ的聚合物顆粒，而100μ的催化劑生產(chǎn)出大于5wt％的尺寸大于1,000μ的聚合物顆粒。雖然催化劑尺寸可以是決定聚合物顆粒尺寸的一個因素，但其它因素如形態(tài)、活性部位可利用性等也可以影響通過給定催化劑制備的聚合物顆粒尺寸的范圍。
X.分餾系統(tǒng)A.稀釋劑純化在聚烯烴生產(chǎn)中的分餾系統(tǒng)30的一個目的是純化從反應(yīng)器系統(tǒng)(例如從環(huán)管淤漿反應(yīng)器210)排放的、并在稀釋劑/單體回收亞系統(tǒng)24中閃蒸/回收的稀釋劑。但是首先應(yīng)再次指出的是，來自稀釋劑/單體回收系統(tǒng)24的閃蒸的稀釋劑可以不用冷凝及經(jīng)過處理器如分子篩系統(tǒng)，而是直接循環(huán)到環(huán)管淤漿反應(yīng)器210，旁路經(jīng)過所述分餾系統(tǒng)30。所述處理器可以除去不希望的組分，例如在高壓閃蒸室44上游注入反應(yīng)器排放物22中的催化劑毒物(如水)。
另一方面，一些或全部的來自稀釋劑/單體回收系統(tǒng)24的回收的稀釋劑可以被送到所述分餾系統(tǒng)30中的分餾塔，以除去重組分，例如己烯、己烷和低聚物。所述塔還可以除去輕組分，例如與乙烯進(jìn)料一起進(jìn)入的乙烷、來自吹掃塔228的氮?dú)狻碜苑磻?yīng)器210的未反應(yīng)的乙烯，等等。在一種布置中，所述分餾亞系統(tǒng)首先在重組分塔(也稱為稀釋劑循環(huán)塔、循環(huán)異丁烷塔等)中除去重組分，并然后在隨后的輕組分塔(也稱為稀釋劑純化塔、異丁烷純化塔等)中除去較輕的組分。
B.重組分塔為了除去重組分，第一塔(重組分塔或稀釋劑循環(huán)塔)可以將重組分(如己烯、己烷和低聚物)由所述塔底部排出到火炬。在某些構(gòu)型中，所述第一塔還可以生產(chǎn)稀釋劑產(chǎn)物(如異丁烷)的支流，其通常含有可測量量的輕組分(如乙烯)，但可接受地循環(huán)到環(huán)管淤漿反應(yīng)器210中。在老的構(gòu)型中，循環(huán)到反應(yīng)器210的這種稀釋劑產(chǎn)物物流可以包含分餾系統(tǒng)30從稀釋劑/單體回收系統(tǒng)24接收的大部分的回收的稀釋劑。所述第一塔還可以生產(chǎn)主要包含稀釋劑、惰性組分和乙烯的塔頂輕組分物流，其可以被部分冷凝。未冷凝的組分(如氮?dú)狻⒁蚁?可以被燃燒掉或循環(huán)到提供者處，或者可以作為進(jìn)料排出到下游的第二(輕組分)塔。根據(jù)具體聚烯烴設(shè)施所采用的構(gòu)型，塔頂物流的冷凝組分可以被用作第一塔的回流物和用作第二塔的回流物或原料，C.輕組分塔為了除去輕組分，第二塔(輕組分塔或稀釋劑純化塔)除去輕組分(如乙烯、乙烷和氮?dú)?，以給出更純的稀釋劑產(chǎn)物，該產(chǎn)物可以是基本上不含烯烴的(重組分已在上游的塔中除去)。與第一塔相比，第二塔通常加工較少量的稀釋劑。不含單體(不含烯烴)的稀釋劑的小量物流可以由第二塔底部排出并用于催化劑制備、催化劑輸送、催化劑沖洗、其中存在催化劑的反應(yīng)器沖洗等。不含單體的稀釋劑的獲得對這些與催化劑相關(guān)的功能是有益的，因?yàn)樵诜磻?yīng)器210以外烯烴單體不與催化劑接觸是重要的。這種接觸會導(dǎo)致在所述方法的不希望的部分發(fā)生聚合，這可能阻塞設(shè)備，造成操作問題，浪費(fèi)催化劑，等等。
D.分餾系統(tǒng)設(shè)備和方法參看圖13，分餾系統(tǒng)30的一個工藝流程圖被描述。各具有適宜的內(nèi)部構(gòu)件294和296(例如填料、蒸餾盤等)的重組分塔290和輕組分塔292被圖示。將來自吹掃塔228的閃蒸氣體流，或在這一圖示中的烴物流240(主要是稀釋劑)，進(jìn)料到輕組分塔290中，該輕組分塔290通?？梢栽?25-175psig的壓力和140-350的溫度下操作。所述輕組分塔290將在塔頂餾出物中的未反應(yīng)的單體(如乙烯)和較輕的組分(如乙烷、丙烷、氮?dú)獾?以及較重的組分如己烷-1和低聚物與在底部排放物中的稀釋劑(如異丁烷)分離。來自塔290的塔頂餾出物298可以在冷凝器300如利用冷卻介質(zhì)(如冷卻塔水)的熱交換器中部分冷凝。另外，應(yīng)指出的是，新鮮稀釋劑302可以被添加到冷凝器300下游的回路中。
未冷凝的蒸氣304可以被在存貯器306中分離并進(jìn)料到輕組分塔292中。在一種可供選擇的構(gòu)型中，全部或一部分蒸氣304可以被排放到上游的提供者操作(如烯烴廠、煉油廠等)或排放到火炬。來自存貯器306的冷凝液體308可以經(jīng)泵310作為回流物返回到重組分塔290中。所述液體308還可以作為回流物或進(jìn)料314輸送到下游的輕組分塔292中。另外，通常主要為稀釋劑的液體308可以被循環(huán)到反應(yīng)器210，如標(biāo)號316所示(例如，經(jīng)過貯存容器和泵)。最后，蒸汽再沸器318(如管殼式熱交換器)將由塔290底部排放的重組分320(如己烯和低聚物)氣化，一部分組分320被排放到火炬。
輕組分塔292可以接收冷凝的組分314和未冷凝的組分304，并分離輕組分物流322(如氮?dú)?、乙烷、乙?以循環(huán)到提供者或作為排氣輸送到火炬。在塔292底部，“不含烯烴的”稀釋劑324(其基本上不含烯烴單體)由塔292排出，并可以被收集在例如不含烯烴的稀釋劑罐326中。然后不含烯烴的稀釋劑82可以經(jīng)泵328(如離心泵、正排代泵等)輸送，用于反應(yīng)器沖洗和催化劑稀釋(參見圖2)。蒸汽再沸器330將由輕組分塔292的底部排出的一部分液體稀釋劑324氣化，來向塔292提供返回蒸氣流332。再有，塔292可以通過冷凍冷凝器334回流，其中致冷劑336由冷凍系統(tǒng)338來提供。在所圖示的實(shí)施方案中，冷凍系統(tǒng)338還對致冷劑返回物339進(jìn)行處理。所使用的例舉性的致冷劑是液體丙烯。在一個實(shí)例中，塔292的塔頂操作溫度在-10至0的范圍內(nèi)，塔底操作溫度在145至170的范圍內(nèi)。
最后，如所討論的，將從單體/回收系統(tǒng)24中回收的80至95wt.％的稀釋劑和未反應(yīng)的單體直接循環(huán)到進(jìn)料和反應(yīng)器系統(tǒng)16和20中。例如，從閃蒸室224頂空排放且一般對應(yīng)于圖1的循環(huán)物流34的閃蒸氣體226(圖7)可以作為循環(huán)稀釋劑54物流(圖2)經(jīng)緩沖罐68直接輸送到反應(yīng)器210。這種直接循環(huán)顯著地減少了分餾系統(tǒng)的負(fù)荷，包括重組分塔290和輕組分塔92的負(fù)荷。因此，對于相同能力的聚烯烴裝置，這些塔(和類似的分餾塔)及相關(guān)的蒸汽再沸器318和330可顯著地減小尺寸(如常規(guī)尺寸的5-20％)。因此蒸汽的用量顯著減少，并且通過采用較小的塔顯著節(jié)約了能量。
IX.擠出/裝載系統(tǒng)參看圖14，圖1的擠出/裝載系統(tǒng)36的工藝流程圖被描述。來自吹掃塔228(圖7)的聚烯烴松散物232可以使用例如稀相鼓風(fēng)機(jī)通過在擠出機(jī)/裝載系統(tǒng)36中的閥340來氣動輸送，并進(jìn)入至松散物料倉344的回路342或至擠出機(jī)進(jìn)料罐348的回路346中。松散物料倉344可以被用來在擠出/裝載系統(tǒng)36中的擠出機(jī)停車(或其它操作停止)過程中提供緩沖能力。另一方面，松散物料倉344還可以貯存松散物，以允許在起動反應(yīng)器210的過程中上游的聚合反應(yīng)器210“趕上”的同時所述擠出機(jī)可以全速運(yùn)轉(zhuǎn)。在所述料倉344中的聚烯烴松散物可以通過旋轉(zhuǎn)閥350借助于鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)351來氣動輸送到擠出機(jī)進(jìn)料罐。
然而，通常，聚烯烴松散物232(其一般對應(yīng)于圖1的松散物28)的主要物流是經(jīng)管道346輸送到擠出機(jī)進(jìn)料罐348。在下游，松散物旋轉(zhuǎn)閥352可以將聚烯烴松散物354進(jìn)料到擠出機(jī)356，在此所述擠出機(jī)對聚烯烴松散物354進(jìn)行加熱、熔化和加壓。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解的，來自擠出機(jī)進(jìn)料罐348的松散物354可以用各種計(jì)量器如靈敏的流量計(jì)型、主進(jìn)料器(master-feeder)型等計(jì)量加入到擠出機(jī)356中。而且，可以將添加劑注入到松散物354物流中，添加劑的添加速率可以基于與松散物354的質(zhì)量流量的特定比值。該比值或添加劑向松散物354中的“從動”進(jìn)料可以被規(guī)定在一定值，以產(chǎn)生例如適合各聚烯烴牌號或產(chǎn)品的所需配方和給出下游聚烯烴丸粒的所需性能。而且，所述添加劑的添加可以用液體添加劑系統(tǒng)、重量損失加料機(jī)(loss-in-weight-feeders)等來實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施方案中，可以使用一個或多個重量損失加料機(jī)來計(jì)量預(yù)混合的添加劑包，所述添加劑包被從散料容器例如經(jīng)松散物354物流、擠出機(jī)354進(jìn)料斗進(jìn)料到擠出機(jī)356，直接進(jìn)料到擠出機(jī)354，等等。
一般地，擠出機(jī)356可以將聚烯烴聚合物和添加劑熔化、均一化和泵送通過造粒機(jī)358，該造粒機(jī)358可以包括例如篩網(wǎng)部件和加熱的模頭，其將松散物與添加劑的混合物造粒。另外，造粒機(jī)刀片(即在水下)可以將經(jīng)由模頭擠出的聚烯烴熔融物切割成丸粒。所述丸粒通常被水360驟冷，并可以在丸粒-水淤漿362中從造粒機(jī)358移動到丸粒脫水干燥器364。所述干燥器364可以分離出游離的水，然后通過離心力將殘余的表面水從丸粒上干燥。干燥過的丸粒366可以排放到例如粗粒篩368上，其從符合規(guī)格的丸粒370中除去過大和過小的丸粒。
可以從水槽372經(jīng)離心泵374和冷卻器376(如管殼式熱交換器)向造粒機(jī)358提供水360。從丸粒干燥器364脫除的水378可返回到水槽372。由粗粒篩368排出的聚烯烴丸粒370可以經(jīng)過旋轉(zhuǎn)閥380利用重力下落到例如密相氣動輸送管線382，并運(yùn)送到丸粒料倉384。所述丸粒料倉可以包括存貯槽、混合器、未達(dá)標(biāo)料的存貯罐(off-specification storage tanks)等。在圖示的實(shí)施方案中，鼓風(fēng)機(jī)組件386提供氮?dú)夂?或空氣388來將丸粒370經(jīng)輸送管線382輸送到丸粒料倉386?？梢詫⒕巯N丸粒390裝載到例如有軌車392、漏斗車、卡車、搬運(yùn)箱、袋等中?？梢允褂美缰亓π?、空氣輔助型、多口型裝載系統(tǒng)來將丸粒390裝載到漏斗車中。這種系統(tǒng)可允許漏斗車以高于聚合和擠出生產(chǎn)率的速率自動裝載。這樣，由更高的裝載速率所產(chǎn)生的額外的“時間”可被用來提供時間以在372裝填后移動漏斗車或有軌車和安置下一空車372。
在擠出/裝載系統(tǒng)36中可實(shí)施多種能量專家(proficient)技術(shù)。例如，如前面所討論的，上游吹掃塔228可以與擠出機(jī)進(jìn)料罐348合并。因此，可以省略輸送松散物232的輸送系統(tǒng)，并因此可以省略在所述輸送系統(tǒng)中的鼓風(fēng)機(jī)的相關(guān)電力消耗。再有，在這一實(shí)例中，松散物232比經(jīng)歷在常規(guī)使用的輸送系統(tǒng)中的氮?dú)饣蚩諝饫鋮s作用(例如冷卻到80-100)的情況更熱(例如450)。通過將吹掃塔228合并到擠出機(jī)進(jìn)料罐348中，進(jìn)料到擠出機(jī)的松散物232(變?yōu)樗缮⑽?54)比傳統(tǒng)上進(jìn)料到擠出機(jī)356的松散物更熱。因此，在擠出機(jī)，更少的蒸汽被消耗來加熱和熔化引入的松散物354。
一般地，在稀釋劑/單體回收系統(tǒng)24與擠出/裝載系統(tǒng)36之間的料倉或存貯容器的數(shù)目可以減少。在所圖示的實(shí)施方案中，圖示了兩個容器，即松散物料倉344和擠出機(jī)進(jìn)料罐348。但傳統(tǒng)上，一直提供多達(dá)10至15個存貯容器和相關(guān)的鼓風(fēng)機(jī)輸送和循環(huán)/混合系統(tǒng)，來存貯、混合和進(jìn)料松散物到擠出機(jī)356。因此，在所圖示的實(shí)施方案中，相對于松散物存貯和進(jìn)料的傳統(tǒng)操作來說，較少的電力被消耗。
再有，可以省略最后剩余的松散物料倉344，并且因此可以省略相關(guān)的鼓風(fēng)機(jī)組件351和電力消耗。為了廢除松散物料倉344并放棄相關(guān)的松散物停留時間，濕端42在操作上可以與干端44(參見圖1)更緊密地偶聯(lián)。換言之，在反應(yīng)器系統(tǒng)20(圖1)中的聚合反應(yīng)器210的操作中可以實(shí)施改進(jìn)的技術(shù)，以允許反應(yīng)器210“補(bǔ)償(back off)”聚烯烴松散物的生產(chǎn)率，例如，適應(yīng)下游擠出/裝載系統(tǒng)36中的故障(upsets)，這通?？梢杂伤缮⑽锪蟼}344的緩沖能力來調(diào)節(jié)。例如，如果擠出機(jī)356暫時停車，聚合反應(yīng)器210可以經(jīng)受“小的殺滅(mini-kill)”或“部分殺滅(partial-kill)”，其中較小比例(例如ppb范圍)的催化劑毒物如一氧化碳被注入到反應(yīng)器210中，來暫時“殺滅”聚合。因此，如果擠出/裝載系統(tǒng)36中的擠出機(jī)356或其它設(shè)備發(fā)生暫時停車，則由于反應(yīng)器210中缺少聚合，來自反應(yīng)器210排放物22的聚烯烴松散物232的排放暫時停止或減少。因此，在擠出機(jī)進(jìn)料罐348中的停留時間可以足以保持引入的松散物232直到擠出機(jī)操作重新起動。
最后，應(yīng)指出的是，在擠出/裝載系統(tǒng)36中可以省略另一鼓風(fēng)機(jī)輸送組件，從而提供電力消耗的進(jìn)一步減少?？梢允褂猛枇Ｋ?74來將丸粒362和370輸送到丸粒料倉384，并因此可以省略鼓風(fēng)機(jī)組件系統(tǒng)386。由于丸粒水泵374馬達(dá)的典型大小僅為25馬力，而鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)功率等級在250至500馬力和更高的范圍內(nèi)，所以電力消耗可顯著降低。應(yīng)指出的是，如果使用丸粒水泵374來將丸粒水淤漿360輸送到料倉386以上，丸粒干燥器364和粗粒篩368可以重新設(shè)置在料倉386以上，從而允許丸粒366從干燥器364經(jīng)粗篩376重力排卸到丸粒料倉386中。
X.能量有效技術(shù)的總結(jié)以下將一些能量有效技術(shù)逐條列記。
A.在聚合反應(yīng)器進(jìn)料系統(tǒng)中，使用質(zhì)量流量計(jì)代替常規(guī)的孔板流量計(jì)來測量單體的流量，消除了預(yù)熱單體的需要。
B.另外，采用較大的催化劑活化器，減少了對加入到反應(yīng)器中的聚合催化劑進(jìn)行活化所消耗(燃燒)的燃料氣體的量。
C.另外，從反應(yīng)器進(jìn)料物流中除去催化劑毒物的處理器的數(shù)目被減少，提供了處理器再生中更有效的可量測性和較低的電力消耗。
D.而且，所述處理器的改進(jìn)的再生技術(shù)減少了排放到火炬頭的惰性組分(如氮?dú)?的量。這減少了為維持加入到火炬的進(jìn)料的合適可燃燒物含量而注入到所述火炬頭的燃料氣體(如天然氣)的量。
E.在反應(yīng)器系統(tǒng)本身中，從反應(yīng)器排放的聚烯烴淤漿的連續(xù)取料口(CTO)代替常規(guī)的經(jīng)沉降腿的間歇排放，提供了更高的反應(yīng)器中固體濃度。在反應(yīng)器中更大的聚烯烴濃度可允許更大的聚烯烴生產(chǎn)率，并因此減少了歸一化的能量消耗，部分是通過將固定的能量成本平攤到更多磅數(shù)的所制備的聚烯烴上。另外，與常規(guī)的沉降腿排放相比，連續(xù)取料口排放從反應(yīng)器中除去更多的細(xì)粉，因此，由于反應(yīng)器中顆粒的較少的表面積，流體混合物在較低的粘度下操作，使得反應(yīng)器內(nèi)容物更容易循環(huán)。因此，反應(yīng)器循環(huán)泵可以降低尺寸，利用較小的功率。
F.另外，液相反應(yīng)器如環(huán)管淤漿反應(yīng)器，可以由與鋼即用于制造環(huán)管淤漿反應(yīng)器的傳統(tǒng)材料相比具有更高強(qiáng)度和熱傳導(dǎo)性的材料(如高強(qiáng)度鋁)來制造。這種較新的高強(qiáng)度材料提供了改進(jìn)的更薄的反應(yīng)器壁，改進(jìn)的通過所述壁的熱傳導(dǎo)，和增加的環(huán)管反應(yīng)器直徑，允許更高的聚烯烴生產(chǎn)率。
G.在反應(yīng)器系統(tǒng)中的另一實(shí)例是在反應(yīng)器循環(huán)泵中使用導(dǎo)流葉片，提供了增加的泵送效率(減少的電力消耗)和增加的聚烯烴生產(chǎn)率。
H.在反應(yīng)器系統(tǒng)中的又一實(shí)例是規(guī)定流經(jīng)反應(yīng)器夾套的冷卻劑的更大溫度增加(如從傳統(tǒng)的10提高到15-45及更高)的技術(shù)。冷卻劑供給物和返回物之間的這種增加的溫差在較低的冷卻劑流量下賦予了相同的除熱能力。因此，冷卻劑循環(huán)泵可降低尺寸，需要較少的功率。
I.在對從聚合反應(yīng)器排放的流出物進(jìn)行加工的稀釋劑/單體回收系統(tǒng)中，電力的節(jié)約通過省略稀釋劑的低壓閃蒸和相關(guān)的循環(huán)壓縮來實(shí)現(xiàn)。
J.通過省略從聚烯烴松散物顆粒中除去殘余烴的吹掃塔可以獲得進(jìn)一步的節(jié)約。代之地，所述除去烴的操作在下游的擠出/裝載系統(tǒng)中的擠出機(jī)進(jìn)料罐中進(jìn)行。這種改進(jìn)允許利用在上游閃蒸室中的工藝壓力代替消耗電力的鼓風(fēng)機(jī)輸送系統(tǒng)，來將聚烯烴顆粒輸送到擠出機(jī)進(jìn)料罐。所述改進(jìn)還提供了進(jìn)料到下游擠出機(jī)的更熱的聚烯烴松散物顆粒(如450，而常規(guī)的輸送系統(tǒng)中松散物溫度為80-100)，減少了擠出機(jī)的能量負(fù)荷。
K.而且，在稀釋劑/單體回收系統(tǒng)和擠出/裝載系統(tǒng)之間的聚烯烴松散物料倉的數(shù)目被減少，這部分是通過上游的聚合反應(yīng)器和下游的擠出機(jī)的改進(jìn)操作來實(shí)現(xiàn)。料倉或存貯容器的這種減少減少了相關(guān)的鼓風(fēng)機(jī)的數(shù)目和它們的電力消耗。
L.在擠出/裝載系統(tǒng)中，通過使用丸粒水泵取代常規(guī)的鼓風(fēng)機(jī)輸送組件來將擠出機(jī)/造粒機(jī)排放的聚烯烴丸粒輸送到丸粒料倉，節(jié)約了電力。確實(shí)，丸粒水泵的功率要求比氣動輸送鼓風(fēng)機(jī)的功率要求低一個數(shù)量級。
在對來自聚合反應(yīng)器和稀釋劑/單體回收系統(tǒng)的回收的未反應(yīng)單體和稀釋劑進(jìn)行處理的分餾系統(tǒng)中，蒸汽的用量減少多達(dá)90％。這種減少是通過將稀釋劑和單體旁路經(jīng)過所述分餾系統(tǒng)而直接循環(huán)到聚合反應(yīng)器，因此允許使用更小的分餾塔和相關(guān)的蒸汽再沸器熱交換器來實(shí)現(xiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)聚烯烴的制造系統(tǒng)，包括聚合反應(yīng)器的進(jìn)料系統(tǒng)；包含聚合反應(yīng)器的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中所述聚合反應(yīng)器被構(gòu)建成使烯烴單體在催化劑和稀釋劑存在下聚合以形成包含聚烯烴顆粒和稀釋劑的淤漿；構(gòu)建成從由聚合反應(yīng)器排出的淤漿中分離大部分稀釋劑的稀釋劑/單體回收系統(tǒng)；構(gòu)建成處理從稀釋劑/單體回收系統(tǒng)排出的一部分稀釋劑并提供基本上不含烯烴單體的回收的稀釋劑的分餾系統(tǒng)；和具有擠出機(jī)/造粒機(jī)的擠出/裝載系統(tǒng)，其被構(gòu)建成對在稀釋劑/單體回收系統(tǒng)中從所述淤漿中回收的聚烯烴顆粒進(jìn)行擠出和造粒，其中基于電力、蒸汽和燃料氣體的消耗計(jì)，所述制造系統(tǒng)被構(gòu)建成消耗少于約445千瓦時的能量/公噸生產(chǎn)的聚烯烴。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述制造系統(tǒng)被構(gòu)建成每年生產(chǎn)至少約6億磅聚烯烴。
3.一種用于生產(chǎn)聚烯烴的制造系統(tǒng)，包括聚合反應(yīng)器的進(jìn)料系統(tǒng)；具有聚合反應(yīng)器的聚烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)；被構(gòu)建成接收由聚合反應(yīng)器排出的淤漿的稀釋劑/單體回收系統(tǒng)，其中所述淤漿包含聚烯烴顆粒和稀釋劑；被構(gòu)建成處理在稀釋劑/單體回收系統(tǒng)中回收的一部分稀釋劑的分餾系統(tǒng)；和具有擠出機(jī)/造粒機(jī)的擠出/裝載系統(tǒng)，其被構(gòu)建成將在稀釋劑/單體回收系統(tǒng)中回收的聚烯烴顆粒造粒，其中所述制造系統(tǒng)被構(gòu)建成消耗少于325千瓦時電力/公噸生產(chǎn)的聚烯烴。
4.權(quán)利要求3的制造系統(tǒng)，其中所述進(jìn)料系統(tǒng)具有六個或更少的進(jìn)料處理器，所述處理器被構(gòu)建成從聚合反應(yīng)器的進(jìn)料物流中除去催化劑毒物。
5.權(quán)利要求3的制造系統(tǒng)，其中所述聚合反應(yīng)器包含具有導(dǎo)流葉片的淤漿循環(huán)泵。
6.權(quán)利要求3的制造系統(tǒng)，其中所述聚烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)包含被構(gòu)建成使水經(jīng)聚合反應(yīng)器夾套循環(huán)的冷卻劑泵，其中離開所述夾套的水的出口溫度比進(jìn)入所述夾套的水的進(jìn)口溫度高約15至45。
7.權(quán)利要求3的制造系統(tǒng)，其中所述聚合反應(yīng)器包含鋁。
8.權(quán)利要求3的制造系統(tǒng)，其中所述聚合反應(yīng)器包含被構(gòu)建成排出包含聚烯烴顆粒和稀釋劑的淤漿的連續(xù)取料口。
9.權(quán)利要求3的制造系統(tǒng)，其中所述稀釋劑/單體回收系統(tǒng)包括高壓分離容器，沒有相關(guān)的閃蒸氣體壓縮機(jī)。
10.權(quán)利要求3的制造系統(tǒng)，其中所述稀釋劑/單體回收系統(tǒng)包括高壓閃蒸容器和吹掃塔，但不包括低壓閃蒸容器或低壓閃蒸壓縮機(jī)。
11.權(quán)利要求3的制造系統(tǒng)，其中所述擠出/裝載系統(tǒng)被構(gòu)建成接收從在所述稀釋劑/單體回收系統(tǒng)中的吹掃塔排放的聚烯烴顆粒，沒有聚烯烴顆粒的中間停頓。
12.權(quán)利要求3的制造系統(tǒng)，其中所述擠出/裝載系統(tǒng)包括被構(gòu)建成幫助將從擠出機(jī)/造粒機(jī)排出的聚烯烴丸粒輸送到丸粒料倉的丸粒水泵。
13.一種用于生產(chǎn)聚烯烴的制造系統(tǒng)，包括進(jìn)料系統(tǒng)；具有聚合反應(yīng)器的聚烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)；被構(gòu)建成處理從聚合反應(yīng)器排出的流出物的稀釋劑/單體回收系統(tǒng)，其中所述流出物包含聚烯烴顆粒和稀釋劑；被構(gòu)建成處理一部分稀釋劑的分餾系統(tǒng)；和具有擠出機(jī)的擠出/裝載系統(tǒng)，其中所述制造系統(tǒng)被構(gòu)建成消耗少于144千克蒸汽/公噸生產(chǎn)的聚烯烴。
14.權(quán)利要求13的制造系統(tǒng)，其中所述進(jìn)料系統(tǒng)包括被構(gòu)建成測量進(jìn)料到聚合反應(yīng)器的乙烯的流量的質(zhì)量計(jì)。
15.權(quán)利要求13的制造系統(tǒng)，其中所述稀釋劑/單體回收系統(tǒng)被構(gòu)建成有利于將在所述稀釋劑/單體回收系統(tǒng)中回收的至少約80重量％的稀釋劑不經(jīng)分餾而循環(huán)到聚合反應(yīng)器中。
16.一種用于生產(chǎn)聚烯烴的制造系統(tǒng)，包括進(jìn)料系統(tǒng)；具有聚合反應(yīng)器的聚烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)；稀釋劑/單體回收系統(tǒng)；分餾系統(tǒng)；和具有擠出機(jī)的擠出/裝載系統(tǒng)，其中所述制造系統(tǒng)被構(gòu)建成消耗少于2.8千克燃料氣體/公噸生產(chǎn)的聚烯烴。
17.權(quán)利要求16的制造系統(tǒng)，其中所述進(jìn)料系統(tǒng)包括催化劑活化器，所述活化器包含標(biāo)稱內(nèi)徑在約48英寸至約72英寸范圍內(nèi)的內(nèi)部容器。
18.權(quán)利要求16的制造系統(tǒng)，其中所述進(jìn)料系統(tǒng)包括進(jìn)料處理器，所述處理器被構(gòu)建成在再生循環(huán)過程中利用氮?dú)獠⒃谠偕h(huán)的冷卻部分中將基本上清潔的氮?dú)馀欧诺酱髿庵小?br> 19.一種用于生產(chǎn)聚烯烴的制造系統(tǒng)，包括進(jìn)料系統(tǒng)；具有聚合反應(yīng)器的聚烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)；稀釋劑/單體回收系統(tǒng)；分餾系統(tǒng)；和具有擠出機(jī)的擠出/裝載系統(tǒng)，其中所述制造系統(tǒng)被構(gòu)建成保持氮?dú)獾膿p失量少于26標(biāo)準(zhǔn)立方米氮?dú)?公噸生產(chǎn)的聚烯烴。
20.一種用于生產(chǎn)聚烯烴的制造系統(tǒng)，包括進(jìn)料系統(tǒng)；具有聚合反應(yīng)器的反應(yīng)器系統(tǒng)，所述聚合反應(yīng)器被構(gòu)建成利用異丁烷作為稀釋劑；稀釋劑/單體回收系統(tǒng)；分餾系統(tǒng)；和具有擠出機(jī)的擠出/裝載系統(tǒng)，其中所述制造系統(tǒng)被構(gòu)建成保持異丁烷的損失量少于1.7千克異丁烷/公噸生產(chǎn)的聚烯烴。
21.一種操作聚烯烴制造工藝的方法，包括將單體、稀釋劑和催化劑進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中；使所述單體在聚合反應(yīng)器中聚合，來形成聚烯烴顆粒；從所述聚合反應(yīng)器排放一種淤漿，其中所述淤漿包含單體、稀釋劑和聚烯烴顆粒；通過從所述淤漿中分離至少大部分稀釋劑，來從所述淤漿中回收聚烯烴顆粒；在沒有分餾所述分離的稀釋劑的第一部分的情況下，將所述第一部分循環(huán)到聚合反應(yīng)器；分餾所述分離的稀釋劑的第二部分，來提供基本上不含單體的稀釋劑；對所述回收的聚烯烴顆粒進(jìn)行擠出和造粒，來形成聚烯烴丸粒；將所述聚烯烴丸粒輸送到裝載區(qū)；和基于電力、蒸汽和燃料氣體的消耗計(jì)，消耗少于約445千瓦時的能量/公噸生產(chǎn)的聚烯烴。
22.權(quán)利要求21的方法，包括每年生產(chǎn)至少約6億磅聚烯烴丸粒。
23.一種操作聚烯烴制造工藝的方法，包括將單體、稀釋劑和催化劑進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中；使所述單體在聚合反應(yīng)器中聚合，來形成聚烯烴顆粒；從所述聚合反應(yīng)器排放一種淤漿，其中所述淤漿包含單體、稀釋劑和聚烯烴顆粒；通過從所述淤漿中分離至少大部分稀釋劑，來從所述淤漿中回收聚烯烴顆粒；在沒有分餾所述分離的稀釋劑的第一部分的情況下，將所述第一部分循環(huán)到聚合反應(yīng)器；分餾所述分離的稀釋劑的第二部分，來提供基本上不含單體的稀釋劑；對所述回收的聚烯烴顆粒進(jìn)行擠出和造粒，來形成聚烯烴丸粒；將所述聚烯烴丸粒輸送到裝載區(qū)；和消耗少于325千瓦時電力/公噸生產(chǎn)的聚烯烴丸粒。
24.權(quán)利要求23的方法，包括操作作為備用設(shè)備的進(jìn)料處理器，以除去進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中的單體中的催化劑毒物和除去進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中的稀釋劑中的催化劑毒物。
25.權(quán)利要求23的方法，包括使冷卻劑經(jīng)聚合反應(yīng)器的夾套循環(huán)，并保持通過所述夾套的冷卻劑的溫度增加在約15至約45的范圍內(nèi)。
26.權(quán)利要求23的方法，其中從所述聚合反應(yīng)器排放淤漿的步驟包括從所述聚合反應(yīng)器基本上連續(xù)地排放所述淤漿。
27.權(quán)利要求23的方法，其中從所述淤漿分離稀釋劑的步驟包括從所述淤漿閃蒸稀釋劑并不經(jīng)壓縮而冷凝所述閃蒸的稀釋劑。
28.權(quán)利要求23的方法，其中分離稀釋劑和分離聚烯烴顆粒的步驟包括使所述淤漿經(jīng)受高壓閃蒸來產(chǎn)生閃蒸物流，所述閃蒸物流包括稀釋劑和固體物流，所述固體物流包含聚烯烴顆粒和殘余的稀釋劑；和對所述固體物流進(jìn)行吹掃，來從所述聚烯烴顆粒中除去殘余的稀釋劑，其中所述固體物流不經(jīng)受中間的低壓閃蒸。
29.權(quán)利要求23的方法，包括將從所述淤漿中分離的聚烯烴顆粒輸送到擠出機(jī)進(jìn)料罐，所述被輸送的聚烯烴顆粒不經(jīng)過明顯的中間停頓。
30.權(quán)利要求23的方法，其中將聚烯烴丸粒輸送到裝載區(qū)的步驟包括通過設(shè)置在上游擠出機(jī)/造粒機(jī)排出口的丸粒水泵將聚烯烴丸粒輸送到丸粒料倉。
31.一種操作聚烯烴制造工藝的方法，包括將單體、稀釋劑和催化劑進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中；使所述單體在聚合反應(yīng)器中聚合，來形成聚烯烴顆粒；從所述聚合反應(yīng)器排放一種淤漿，其中所述淤漿包含單體、稀釋劑和聚烯烴顆粒；通過從所述淤漿中分離至少大部分稀釋劑，來從所述淤漿中回收聚烯烴顆粒；在沒有分餾所述分離的稀釋劑的第一部分的情況下，將所述第一部分循環(huán)到聚合反應(yīng)器；分餾所述分離的稀釋劑的第二部分，來提供基本上不含單體的稀釋劑；對所述回收的聚烯烴顆粒進(jìn)行擠出和造粒，來形成聚烯烴丸粒；將所述聚烯烴丸粒輸送到裝載區(qū)；和消耗少于144千克蒸汽/公噸生產(chǎn)的聚烯烴丸粒。
32.權(quán)利要求31的方法，包括用質(zhì)量計(jì)測量進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中的乙烯單體的流量。
33.權(quán)利要求31的方法，其中所述分離的稀釋劑的第一部分包含來自聚合反應(yīng)器的淤漿中的至少約80重量％的稀釋劑排出物。
34.一種操作聚烯烴制造工藝的方法，包括將單體、稀釋劑和催化劑進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中；使所述單體在聚合反應(yīng)器中聚合，來形成聚烯烴顆粒；從所述聚合反應(yīng)器排放一種淤漿，其中所述淤漿包含單體、稀釋劑和聚烯烴顆粒；通過從所述淤漿中分離至少大部分稀釋劑，來從所述淤漿中回收聚烯烴顆粒；在沒有分餾所述分離的稀釋劑的第一部分的情況下，將所述第一部分循環(huán)到聚合反應(yīng)器；分餾所述分離的稀釋劑的第二部分，來提供基本上不含單體的稀釋劑；對所述回收的聚烯烴顆粒進(jìn)行擠出和造粒，來形成聚烯烴丸粒；將所述聚烯烴丸粒輸送到裝載區(qū)；和消耗少于2.8千克燃料氣體/公噸生產(chǎn)的聚烯烴丸粒。
35.權(quán)利要求34的方法，包括在將催化劑進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中之前在催化劑活化器中對所述催化劑進(jìn)行活化，其中所述催化劑活化器包括標(biāo)稱內(nèi)徑在約48英寸至約72英寸范圍內(nèi)的內(nèi)部容器。
36.權(quán)利要求34的制造系統(tǒng)，其中將稀釋劑進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中的步驟包括在進(jìn)料處理器中從所述稀釋劑中除去催化劑毒物。
37.權(quán)利要求36的方法，包括用氮?dú)庠偕鲞M(jìn)料處理器，并在再生過程中將基本上清潔的氮?dú)庥伤鲞M(jìn)料處理器排放到大氣中。
38.一種操作聚烯烴制造工藝的方法，包括將單體、稀釋劑和催化劑進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中；使所述單體在聚合反應(yīng)器中聚合，來形成聚烯烴顆粒；從所述聚合反應(yīng)器排放一種淤漿，其中所述淤漿包含單體、稀釋劑和聚烯烴顆粒；通過從所述淤漿中分離至少大部分稀釋劑，來從所述淤漿中回收聚烯烴顆粒；在沒有分餾所述分離的稀釋劑的第一部分的情況下，將所述第一部分循環(huán)到聚合反應(yīng)器；分餾所述分離的稀釋劑的第二部分，來提供基本上不含單體的稀釋劑；對所述回收的聚烯烴顆粒進(jìn)行擠出和造粒，來形成聚烯烴丸粒；將所述聚烯烴丸粒輸送到裝載區(qū)；和維持在所述聚烯烴制造系統(tǒng)中的氮?dú)鈸p失少于26標(biāo)準(zhǔn)立方米氮?dú)?公噸生產(chǎn)的聚烯烴丸粒。
39.一種操作聚烯烴制造工藝的方法，包括將單體、稀釋劑和催化劑進(jìn)料到聚合反應(yīng)器中，其中所述稀釋劑包含異丁烷；使所述單體在聚合反應(yīng)器中聚合，來形成聚烯烴顆粒；從所述聚合反應(yīng)器排放一種淤漿，其中所述淤漿包含單體、稀釋劑和聚烯烴顆粒；通過從所述淤漿中分離至少大部分稀釋劑，來從所述淤漿中回收聚烯烴顆粒；在沒有分餾所述分離的稀釋劑的第一部分的情況下，將所述第一部分循環(huán)到聚合反應(yīng)器；分餾所述分離的稀釋劑的第二部分，來提供基本上不含單體的稀釋劑；對所述回收的聚烯烴顆粒進(jìn)行擠出和造粒，來形成聚烯烴丸粒；將所述聚烯烴丸粒輸送到裝載區(qū)；和維持在所述聚烯烴制造系統(tǒng)中的異丁烷損失少于1.7千克異丁烷/公噸生產(chǎn)的聚烯烴丸粒。
全文摘要
一種用于生產(chǎn)聚烯烴的制造方法，具有進(jìn)料系統(tǒng)，包括聚合反應(yīng)器的反應(yīng)器系統(tǒng)，稀釋劑/單體回收系統(tǒng)，分餾系統(tǒng)，和具有擠出機(jī)的擠出/裝載系統(tǒng)。所述制造方法被構(gòu)建成消耗少于約445千瓦時電力/公噸生產(chǎn)的聚烯烴。
文檔編號C08F2/01GK1993390SQ200580026050
公開日2007年7月4日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者R·R·麥克爾文, J·D·霍托維, D·W·威瑟, D·H·伯恩斯, J·H·泰特, R·皮科克, J·E·海因, D·A·澤勒斯, R·W·羅米格, C·W·芬德森, S·E·庫費(fèi)爾德, A·古普塔 申請人:切夫里昂菲利普化學(xué)有限責(zé)任公司