專利名稱：多環(huán)流反應(yīng)器中的沖洗的制作方法
多環(huán)流反應(yīng)器中的沖洗
本發(fā)明涉及一種多環(huán)流反應(yīng)器，其中將聚合物產(chǎn)物從一個(gè)環(huán)路輸送至 下一環(huán)路的沉降腿之一可停止使用或者重新打開而不干擾所述多環(huán)流反應(yīng) 器的運(yùn)行。
高密度聚乙烯(HDPE)最先是通過在為所得聚合物的溶劑的液體中進(jìn)行 的加成聚合而生產(chǎn)的。該方法迅速被依照齊格勒或菲利浦斯的在淤漿條件 下的聚合所替代。更具體而言，淤漿聚合在管式環(huán)流反應(yīng)器中連續(xù)地進(jìn)行。 形成聚合反應(yīng)流出物，其為懸浮在通常為反應(yīng)稀釋劑和未反應(yīng)單體的液體 介質(zhì)中的顆粒聚合物固體物的淤漿(參見US-A-2，285,721)。合意的是將聚合 物與包含惰性稀釋劑和未反應(yīng)單體的液體介質(zhì)分離而不將液體介質(zhì)暴露于 污染物，使得所述液體介質(zhì)可在最低限度的純化或無純化下再循環(huán)至聚合 區(qū)域。如US-A-3,152,872中所述，將聚合物與液體介質(zhì)的淤漿收集在淤漿 環(huán)流反應(yīng)器的一個(gè)或者多個(gè)沉降腿中，所述淤漿周期性地從所述沉降腿排 放到閃蒸室中，閃蒸室由此以間歇方式操作。
閃蒸混合物以從聚合物中除去液體介質(zhì)。然后必須再壓縮氣化的聚合 稀釋劑以將其濃縮至液態(tài)，然后，若必須純化，則在純化后將其作為液體 稀釋劑再循環(huán)至聚合區(qū)域。
通常需要沉降腿以提高在從反應(yīng)器抽取出的淤漿中的聚合物濃度；但 是由于沉降退將間歇技術(shù)強(qiáng)加于連續(xù)工藝上，因而沉降腿存在若干問題。
EP-A-0,891,990和US-A-6,204,344公開了兩種用于減少反應(yīng)器的不連 續(xù)行為從而提高固體物濃度的方法(EP-A-0，891,990)。 一種方法在于通過富 集淤漿的連續(xù)回收代替沉降腿的不連續(xù)運(yùn)行。另一種方法在于使用更強(qiáng)勁 的循環(huán)泵(US-A-6,204,344)。
新近，EP-A-1410843 />開了一種淤漿環(huán)流反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括在環(huán)
點(diǎn)的支路管線，用于提高循環(huán)淤漿的均勻性。
所述均聚和共聚也可在由兩個(gè)管式環(huán)流反應(yīng)器所組成的雙環(huán)流系統(tǒng)中 進(jìn)行，所述兩個(gè)管式環(huán)流反應(yīng)器各自優(yōu)選使用沉降腿技術(shù)并且通過輸送管線串聯(lián)連接，所述系統(tǒng)在本說明書中也稱為"雙峰(bimodal)反應(yīng)器"。
雙峰反應(yīng)器由于通過在各個(gè)反應(yīng)器中提供不同的聚合條件而提供了制 備高度特制的聚烯烴的可能性而十分令人滿意。然而，由于在當(dāng)前的結(jié)構(gòu) 下，雙環(huán)流反應(yīng)器需要彼此接近以確保生長聚合物從一個(gè)環(huán)路到另 一個(gè)環(huán) 路的足夠輸送，因而通常難以找到合適的空間來建造這些雙環(huán)流反應(yīng)器。 在輸送管線中循環(huán)的物料的平均速度小于1米/秒因而該管線必須非常短 以避免由于殘存單體的聚合導(dǎo)致的沉降和堵塞。
因此，需要提供改進(jìn)的裝置以連接兩個(gè)可彼此遠(yuǎn)離的現(xiàn)有反應(yīng)器，或 者，建造兩個(gè)不需要彼此接近的新反應(yīng)器(如果可用空間這樣要求的話)，以 便成功地進(jìn)行烯烴淤漿聚合。
在雙峰系統(tǒng)中，壓力通常通過所述腿的設(shè)定值與卸料(dumping)之間的 相互作用而進(jìn)行控制。每當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，便將一個(gè)腿卸料并且因此，壓 力下降至低于設(shè)定值的值這對于維持壓力控制是必需的。如果壓力降不 充分，則存在用于恢復(fù)控制的方案。這種類型的控制對于將作為間歇過程 的腿卸料與作為連續(xù)過程的在環(huán)流反應(yīng)器中的聚合連接起來是必要的。
在現(xiàn)有技術(shù)中，操作雙環(huán)流反應(yīng)器的常規(guī)方法是用靜態(tài)設(shè)定值和用靜 態(tài)壓力差工作。在這樣的條件下，難以在兩個(gè)環(huán)流反應(yīng)器之間維持恒定的 壓力差，因?yàn)樗隹刂茟?yīng)用于間歇排放和連續(xù)運(yùn)行的混合。
本發(fā)明的目的是提供用于連接兩個(gè)或者多個(gè)環(huán)流反應(yīng)器的控制裝置 (means》
本發(fā)明的目的還為停止使用或者重新打開沉降腿而不干擾系統(tǒng)的運(yùn)行。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的為減少物料在連接各反應(yīng)器的管線中的停留時(shí)間。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是改進(jìn)環(huán)流反應(yīng)器中的流體均勻性。 本發(fā)明的進(jìn)一步目的是增加雙環(huán)流反應(yīng)器的循環(huán)泵的排量(capacity)。


圖1示意性地表示本發(fā)明中所使用的沉降腿單元。
圖2示意性地表示本發(fā)明中所使用的將循環(huán)流體運(yùn)送至壓力控制容器的系統(tǒng)。
其中通過輸送管線(10)將圖1中所示的第一反應(yīng)器(l)的至少一個(gè)沉降腿單
元連接到下一反應(yīng)器，并且其中所述沉降腿單元包括 -主閥(2)，其布置用于允許聚合物產(chǎn)物進(jìn)入沉降腿； -沉降腿(3);
-產(chǎn)物取出(PTO)閥(4)，其將沉降腿連接到輸送管線(10);
-沖洗管線(5)，其布置用于將沖洗流體運(yùn)送到沉降腿內(nèi)并包含受主進(jìn)樣
閥(2)的位置控制的自動(dòng)閥(6); -壓力容器(7),其包含被柔韌的膜(11)分開的增壓氣體(8)和沖洗流體(9)
的兩相體系；
-沖洗流體輸入管線(12)，其包含壓力調(diào)節(jié)閥(13)。
在包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的環(huán)流反應(yīng)器的本發(fā)明的淤漿環(huán)流反應(yīng)器 中，連接兩個(gè)環(huán)路的管線經(jīng)受動(dòng)態(tài)壓力差。第二反應(yīng)器的設(shè)定值與第一反 應(yīng)器的過程值直接關(guān)聯(lián)。該動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)能將兩個(gè)反應(yīng)器中的間歇卸料過 程與連續(xù)的聚合過程相關(guān)聯(lián)，由此一直維持期望的壓差。
本發(fā)明的沉降腿單元允許腿的停止使用和重新打開而不干擾反應(yīng)器的 運(yùn)行。當(dāng)允許聚合物產(chǎn)物進(jìn)入腿中的主閥(2)(通常為Borsig閥)關(guān)閉時(shí)，沖 洗程序開始并且持續(xù)通常約2分鐘的時(shí)間。自動(dòng)閥(6)打開并且允許沖洗流 體進(jìn)入沉降腿內(nèi)。在壓力容器中經(jīng)受增壓氣體的壓力的沖洗流體快速地流 入沉降腿內(nèi)。同時(shí)，PTO閥打開并且以通常為l轉(zhuǎn)/秒的速度旋轉(zhuǎn)，將聚合 物產(chǎn)物釋放到輸送管線內(nèi)。隨后運(yùn)行壓力調(diào)節(jié)閥(13)以允許更多的沖洗流體 進(jìn)入沖洗管線中。如果PTO閥處于打開位置(意味著PTO閥以1轉(zhuǎn)/秒的速 度旋轉(zhuǎn))，則額外的沖洗流體直接流向沉降腿。通常，PTO閥保持運(yùn)行約兩 分鐘。當(dāng)PTO閥關(guān)閉時(shí)，沉降腿完全地被沖洗流體充滿并且壓力容器被再 加壓。這終止了沖洗程序。當(dāng)主閥(2)關(guān)閉時(shí)自動(dòng)閥(6)保持打開，由此將沉 降腿保持在沖洗流體壓力下。因此，沉降腿停止使用而不停止反應(yīng)器的運(yùn) 行。當(dāng)再次需要重新打開沉降腿時(shí)，可簡單地通過打開主閥(2)以及與之相 關(guān)聯(lián)的自動(dòng)閥(6)的自動(dòng)關(guān)閉而將沉降腿重新打開。該系統(tǒng)通常用于清洗腿。
優(yōu)選地，壓力容器中的增壓氣體為氮?dú)?。沖洗流體可為新鮮溶劑或者 單體，優(yōu)選地，其為循環(huán)溶劑、或者循環(huán)單體、或者其組合，更優(yōu)選地，其為循環(huán)溶劑。
在圖2中所示的根據(jù)本發(fā)明的最優(yōu)選的實(shí)施方式中，沖洗流體為循環(huán) 溶劑，優(yōu)選為循環(huán)異丁烷(iC4)。
當(dāng)下游壓力低于給定值時(shí)，位于壓力容器之前的沖洗管線之上的自動(dòng) 壓力閥打開。自動(dòng)壓力閥必須緩慢地打開以避免循環(huán)泵(21)的氣穴(cavitation) 現(xiàn)象，所述循環(huán)泵(21)在使用循環(huán)溶劑和/或單體時(shí)是必要的。
包含在容器(20)中的循環(huán)溶劑被送至循環(huán)泵(21)。通過控制閥(22)調(diào)節(jié) 溶劑流量以將泵的流速維持在通常為約7.5噸/小時(shí)的恒定值。溶劑的一部 分通過管線40、 41和42送至環(huán)流反應(yīng)器，其它部分通過管線23送至一個(gè) 或多個(gè)壓力容器(30)。管線23裝有監(jiān)測和作用于下游壓力的變化的壓力控 制器(24)。在將循環(huán)溶劑送至其壓力容器的各條管線(32)上存在限制進(jìn)入所 述腿中的最大速度的節(jié)流孔板(31)，以在PTO泄漏的情況下保護(hù)系統(tǒng)免于 出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。
在根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選的實(shí)施方式中，雙環(huán)流反應(yīng)器包括通過與主路 線具有不同輸送時(shí)間的替換路線而將第二環(huán)流反應(yīng)器的兩點(diǎn)連接起來的支 路管線，所述支路管線還收集通過輸送系統(tǒng)排出第 一環(huán)流反應(yīng)器的生長聚 合物，并且將所述生長聚合物送至第二反應(yīng)器。輸送系統(tǒng)理想地包括一個(gè) 或多個(gè)各自通過產(chǎn)物取出(PTO)閥連接到輸送管線的沉降腿。該系統(tǒng)已描述 于例如WO06/003144中。
在整個(gè)本說明書中，將形成淤漿環(huán)流反應(yīng)器的環(huán)路串聯(lián)連接，并且各 個(gè)環(huán)路可折疊。
任選地，所述管線可裝有夾套。
當(dāng)使用支路管線時(shí)，在連接環(huán)流反應(yīng)器的管線中循環(huán)的物料的速度必 須足以避免沉降和可能的堵塞該速度必須至少為3米/秒。
本發(fā)明可與所有類型的催化劑體系 一起使用。本發(fā)明可用于烯烴的均 聚或者共聚。優(yōu)選的單體為乙烯和丙烯，更優(yōu)選乙烯。優(yōu)選的共聚單體為 乙烯、丙烯和己烯。合適的稀釋劑是本領(lǐng)域中眾所周知的，并且包括在反 應(yīng)條件下為惰性和液態(tài)的烴。它們包括異丁烷、丙烷、正戊烷、異戊烷、 新戊烷和正己烷，更優(yōu)選異丁烷。
本環(huán)流反應(yīng)器已被證明對于用茂金屬催化劑體系制備雙峰聚乙烯特別 地有用。實(shí)施例
用循環(huán)異丁烷在30秒內(nèi)代替被停止使用的腿和其輸送管線的總體積為
36L的內(nèi)容物。每個(gè)腿的平均沖洗速度為2.3噸/小時(shí)。 循環(huán)異丁烷的泵的排量如下 隱至第一反應(yīng)器的為1.8噸/小時(shí)；
- 至第二反應(yīng)器的為4.4噸/小時(shí)，其分為用于沖洗沉降腿的為1噸/ 小時(shí)，用于沖洗輸送管線的為0.4噸/小時(shí)，和至反應(yīng)器的為3噸/小時(shí)， -重新送至循環(huán)泵的為1.3噸/小時(shí)。
當(dāng)下游壓力低于48巴表壓(barg)時(shí)，沖洗管線的壓力控制(PIC)閥(24) 打開。將其緩慢打開以避免泵的氣穴現(xiàn)象。
通過減少去往泵的再循環(huán)以及降低去往第 一和第二反應(yīng)器的流量來抵 消沖洗速度的突然增加。在48巴表壓的壓力下PIC調(diào)節(jié)為4.6噸/小時(shí)的iC4, 這對于同時(shí)沖洗2個(gè)腿是需要的。
在沖洗循環(huán)過程中系統(tǒng)中的高的壓力變化通過安裝壓力容器(每個(gè)腿 有 一 個(gè)壓力容器)和置于壓力控制閥(PIC)(24)之上的緩慢發(fā)生作用的制動(dòng)器 (actuator)^卜償。在沖洗循環(huán)之初，當(dāng)允許聚合物產(chǎn)物進(jìn)入沉降腿中的Borsig 閥關(guān)閉時(shí)，腿的沖洗管線上的開/關(guān)閥自動(dòng)打開，并且當(dāng)PTO閥打開且以l 轉(zhuǎn)/秒的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，沉降腿中的壓力下降。當(dāng)異丁烷沖洗管線上的PIC閥 緩慢地打開時(shí)，來自壓力容器的異丁烷流至腿。當(dāng)PIC閥打開時(shí)，來自泵 的流體或者在PTO閥打開時(shí)去往沉降腿，或者去往壓力容器以限制循環(huán)泵 處的壓力變化。
兩分鐘后，通過關(guān)閉PTO閥結(jié)束沖洗。
位于各個(gè)腿的沖洗管線之上的節(jié)流孔板(31)在7巴表壓的壓差下將去 往任何一個(gè)腿的最大沖洗速度限制為2.3噸/小時(shí)，以在PTO泄漏的情況下 保護(hù)系統(tǒng)免于發(fā)生氣穴現(xiàn)象。
當(dāng)通過PIC閥的流量超過循環(huán)泵的流量時(shí)，將去往第二反應(yīng)器的流量 中斷以增加(freeup)沖洗排量。這對于一個(gè)腿的沖洗是足夠的。當(dāng)同時(shí)沖洗 兩個(gè)腿時(shí)，必須減少輸送管線的沖洗，這也是為了進(jìn)一步增加沖洗排量。
三個(gè)腿可以有可能被同時(shí)關(guān)閉。在該情況下，隔離反應(yīng)器比確保沉降 腿的適當(dāng)沖洗顯得更好。
權(quán)利要求
1.一種包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的環(huán)路的淤漿環(huán)流反應(yīng)器，其中通過輸送管線(10)將第一反應(yīng)器(1)的至少一個(gè)沉降腿單元連接到下一反應(yīng)器，并且其中所述沉降腿單元包括-主閥(2)，其布置用于允許聚合物產(chǎn)物進(jìn)入所述沉降腿；-沉降腿(3)；-產(chǎn)物取出(PTO)閥(4)，其將所述沉降腿連接到所述輸送管線(10)；-沖洗管線(5)，其布置用于將沖洗流體運(yùn)送到所述沉降腿內(nèi)并包括受主進(jìn)樣閥(2)的位置控制的自動(dòng)閥(6)；-壓力容器(7)，其包含被柔韌的膜(11)所分開的增壓氣體(8)和沖洗流體(9)的兩相體系；-沖洗流體輸入管線(12)，其包含壓力調(diào)節(jié)閥(13)。
2. 權(quán)利要求1的淤漿環(huán)流反應(yīng)器，其中當(dāng)主進(jìn)樣閥(2)關(guān)閉時(shí)，自動(dòng)閥 (6)自動(dòng)打開。
3. 權(quán)利要求1或2的淤漿環(huán)流反應(yīng)器，其中所述沖洗流體為循環(huán)溶劑、 或者循環(huán)單體、或者其組合。
4. 權(quán)利要求3的淤漿環(huán)流反應(yīng)器，其中所述沖洗流體為循環(huán)異丁烷。
5. 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的淤漿環(huán)流反應(yīng)器，其中所述增壓氣體為氮
6. 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的淤漿環(huán)流反應(yīng)器，其中所述兩個(gè)環(huán)流反應(yīng) 器通過支管線路連接，所述支管線路通過與主路線具有不同輸送時(shí)間的替 換路線而連接第二環(huán)流反應(yīng)器的兩點(diǎn)，所述支路管線還收集通過輸送系統(tǒng) 排出第 一環(huán)流反應(yīng)器的生長聚合物并將所述生長聚合物送至第二反應(yīng)器。
7. 權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)的淤漿環(huán)流反應(yīng)器在乙烯或a-烯烴的均聚 或共聚中的用途。
8. 權(quán)利要求8的用途，其中所述烯烴為乙烯。
9. 權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)的淤漿環(huán)流系統(tǒng)用于清洗一個(gè)或多個(gè)沉降 腿而不干擾所述反應(yīng)器的運(yùn)行的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開了多環(huán)流反應(yīng)器，其中可停止使用或者重新打開將聚合物產(chǎn)物從一個(gè)環(huán)路輸送至下一環(huán)路的沉降腿之一而不干擾所述多環(huán)流反應(yīng)器的運(yùn)行。
文檔編號B01J19/24GK101410176SQ200780011554
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者路易斯·福亞奇, 達(dá)恩·德瓦赫特 申請人:道達(dá)爾石油化學(xué)產(chǎn)品研究弗呂公司