聚烯烴聚合反應(yīng)器之間的鏈轉(zhuǎn)移劑去除的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及使用多個聚合反應(yīng)器生產(chǎn)聚烯烴，并且更詳細(xì)地說，涉及從串聯(lián)的聚合反應(yīng)器之間流動的聚烯烴漿液中去除鏈轉(zhuǎn)移劑(諸如氫氣)或使其再循環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]這個部分意圖向讀者介紹可能與下文描述和/或要求的本發(fā)明方面有關(guān)的技術(shù)方面。據(jù)信這一論述有助于向讀者提供幫助更好地理解本發(fā)明的各種方面的背景信息。因此，應(yīng)了解，這些陳述應(yīng)從這個角度解讀，而不是對現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0003]隨著化學(xué)和石化技術(shù)已取得進(jìn)展，這些技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)在社會上變得越來越普遍。詳細(xì)地說，隨著用于將簡單的分子構(gòu)建基塊鍵結(jié)成更長鏈(或聚合物)的技術(shù)已取得進(jìn)展，通常呈各種塑料形式的聚合物產(chǎn)品已經(jīng)越來越多地并入日常的項目中。聚烯烴聚合物，諸如聚乙烯、聚丙烯以及其共聚物，用于管路、零售和醫(yī)藥包裝、食品和飲料包裝、塑料袋、玩具、地毯、各種工業(yè)產(chǎn)品、汽車組件、電氣用具和其它家用項目，等等。
[0004]特定類型的聚烯烴，諸如高密度聚乙烯(HDPE)，特別適用于制造吹塑成型和注塑成型的物品，諸如食品和飲料容器、薄膜以及塑料管。其它類型的聚烯烴，諸如低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、等規(guī)聚丙烯(iPP)以及間規(guī)聚丙烯(sPP)，也適于類似的應(yīng)用。應(yīng)用的機(jī)械要求，諸如拉伸強(qiáng)度和密度，和/或化學(xué)要求，諸如熱穩(wěn)定性、分子量以及化學(xué)反應(yīng)性，通常決定什么類型的聚烯烴是適合的。
[0005]如可以從上文的用途清單推導(dǎo)出的聚烯烴結(jié)構(gòu)的一個益處在于其一般與其所接觸的物品或產(chǎn)品不起反應(yīng)。這允許聚烯烴產(chǎn)品用于住宅、商業(yè)以及工業(yè)環(huán)境中，包括食品和飲料儲存和運(yùn)輸、消費電子品、農(nóng)業(yè)、航運(yùn)、以及車輛結(jié)構(gòu)。聚烯烴的住宅、商業(yè)以及工業(yè)用途的多樣性已經(jīng)轉(zhuǎn)變成對可以被擠壓、注塑、吹塑或以其它方式成形為最終可消費產(chǎn)品或組件的原料聚烯烴的實質(zhì)性需求。
[0006]為了滿足這種需求，存在可以使烯烴聚合形成聚烯烴的各種工藝。這些工藝可以在石化設(shè)施處或石化設(shè)施附近進(jìn)行，這樣可以迅速獲取短鏈烯烴分子(單體和共聚單體)，諸如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯、癸烯，以及長得多的聚烯烴聚合物的其它構(gòu)建基塊。這些單體和共聚單體可以在液相聚合反應(yīng)器和/或氣相聚合反應(yīng)器中聚合。隨著在反應(yīng)器中聚合期間聚合物鏈發(fā)展，在反應(yīng)器中產(chǎn)生固體粒子，被稱為“絨毛”或“薄片”或“粉末”。
[0007]絨毛可以具有所關(guān)注的一種或多種熔融、物理、流變和/或機(jī)械特性，諸如密度、熔融指數(shù)(MI)、熔體流動速率(MFR)、共聚單體含量、分子量、結(jié)晶度，等等。取決于將要應(yīng)用聚烯烴絨毛或隨后成球的聚烯烴的應(yīng)用，絨毛的不同特性可能是需要的。在反應(yīng)器內(nèi)諸如溫度、壓力、化學(xué)濃度、聚合物生產(chǎn)速率、催化劑類型等反應(yīng)條件的選擇和控制可能影響絨毛特性。
[0008]除了一種或多種烯烴單體之外，可以將用于促進(jìn)單體聚合的催化劑(例如，齊格勒-納塔(Ziegler-Natta)、茂金屬、絡(luò)基、后茂金屬、鎳等)添加至反應(yīng)器中。舉例來說，催化劑可以是經(jīng)由反應(yīng)器進(jìn)料流添加并且在添加后懸浮于反應(yīng)器內(nèi)的流體介質(zhì)中的粒子。不同于單體，催化劑一般在聚合反應(yīng)中不會被消耗。此外，可以將諸如異丁烷、丙烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷和/或正己烷的惰性烴添加至反應(yīng)器中并且用作稀釋劑以運(yùn)載反應(yīng)器的內(nèi)含物。然而，一些聚合工藝可能不采用獨立的稀釋劑，諸如在丙烯單體本身充當(dāng)稀釋劑的聚丙烯生產(chǎn)的所選實例的情況下。一般來說，稀釋劑可以促進(jìn)聚合物漿液在反應(yīng)器中循環(huán)、從反應(yīng)器中的聚合物漿液去除熱，等等。
[0009]反應(yīng)器的漿液排放物通常包括聚合物絨毛以及非聚合物組分，諸如未反應(yīng)的烯烴單體(和共聚單體)、稀釋劑，等等。這種排放物流一般諸如經(jīng)由稀釋劑/單體回收系統(tǒng)(例如，閃蒸容器或分離器容器、清洗塔等)加工以使非聚合物組分與聚合物絨毛分離。舉例來說，可以處理來自回收系統(tǒng)的所回收的稀釋劑、未反應(yīng)的單體、以及其它非聚合物組分并且使其再循環(huán)至反應(yīng)器。關(guān)于所回收的聚合物(固體)，在將聚合物送至客戶之前，可以處理聚合物以使殘余催化劑失活，去除夾帶或溶解的烴，干燥聚合物，以及在擠壓機(jī)中使聚合物成球，等等。
[0010]在一些情況下，為了增大聚烯烴聚合線路的容量或達(dá)成某些所需的聚合物特征，可以采用多于一個聚合反應(yīng)器，其中每個反應(yīng)器具有其自己的條件組。在某些實例中，反應(yīng)器(例如，環(huán)流反應(yīng)器)可以串聯(lián)連接，以使得來自一個反應(yīng)器的聚合物漿液可以被轉(zhuǎn)移至后續(xù)反應(yīng)器，等等，直至產(chǎn)生從最終或終端反應(yīng)器排放的具有所需特征組的聚烯烴聚合物?？梢栽O(shè)定并維持相應(yīng)的反應(yīng)器條件，包括聚合配方，以使得聚烯烴(例如，聚乙烯、聚丙烯)聚合物產(chǎn)物是單峰、雙峰或多峰的。
[0011]聚烯烴生產(chǎn)的競爭業(yè)務(wù)驅(qū)使制造商持續(xù)改進(jìn)其工藝以降低生產(chǎn)成本、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、增加操作靈活性和能力、擴(kuò)大產(chǎn)品構(gòu)成種類和能力，等等。在每年生產(chǎn)數(shù)十億鎊聚烯烴的工業(yè)中，小的漸進(jìn)式改進(jìn)，諸如產(chǎn)品質(zhì)量和種類，可以產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益、增加的銷售量、更大的市場份額、更高的價格差益和凈回值，等等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的一個方面涉及一種聚烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)，其包括:第一反應(yīng)器，其被配置成產(chǎn)生具有稀釋劑和第一聚烯烴的第一反應(yīng)器排放物；稀釋劑分離器，其被配置成接收第一反應(yīng)器排放物的至少一部分并且形成包含稀釋劑的稀釋劑再循環(huán)流以及包含稀釋劑和第一聚烯烴的分離器產(chǎn)物流；第二反應(yīng)器，其被配置成接收稀釋劑分離器產(chǎn)物流并且產(chǎn)生具有第二聚烯烴的第二反應(yīng)器排放物；以及稀釋劑進(jìn)料流，其被配置成引入新鮮的稀釋劑至稀釋劑分離器、稀釋劑分離器產(chǎn)物流或第二反應(yīng)器中的至少一者中，以使得第二反應(yīng)器具有比第一反應(yīng)器更低的氫氣含量。
[0013]本發(fā)明的另一個方面涉及一種聚烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)，其包括:第一聚合反應(yīng)器，其被配置成在鏈轉(zhuǎn)移劑存在下使烯烴單體聚合，并且連續(xù)排放包含第一聚烯烴和鏈轉(zhuǎn)移劑的轉(zhuǎn)移漿液；分離系統(tǒng)，其被配置成接收轉(zhuǎn)移漿液并且排放具有鏈轉(zhuǎn)移劑的再循環(huán)流，并且排放具有第一聚烯烴的絨毛漿液；以及第二聚合反應(yīng)器，其被配置成接收來自分離系統(tǒng)的絨毛漿液并且排放具有第二聚烯烴的產(chǎn)物漿液。
[0014]本發(fā)明的另一個方面涉及一種聚合反應(yīng)器系統(tǒng)，其包括:第一環(huán)流反應(yīng)器，其被配置成在鏈轉(zhuǎn)移劑存在下使烯烴單體聚合以產(chǎn)生第一聚烯烴，并且連續(xù)排放具有第一聚烯烴和鏈轉(zhuǎn)移劑的轉(zhuǎn)移漿液；分離系統(tǒng)，其被配置成從轉(zhuǎn)移漿液中去除鏈轉(zhuǎn)移劑，并且排放具有第一聚烯烴的絨毛漿液至第二環(huán)流反應(yīng)器；以及第二環(huán)流反應(yīng)器，其被配置成使烯烴單體聚合以產(chǎn)生第二聚烯烴，并且排放包含具有第一聚烯烴和第二聚烯烴的產(chǎn)物聚烯烴的產(chǎn)物漿液。
[0015]本發(fā)明的另一個方面涉及一種操作聚烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)的方法，其包括:在第一反應(yīng)器中在鏈轉(zhuǎn)移劑存在下使烯烴聚合以形成中間聚烯烴；從第一反應(yīng)器中連續(xù)排放具有中間聚烯烴和鏈轉(zhuǎn)移劑的轉(zhuǎn)移漿液；加工轉(zhuǎn)移漿液以去除鏈轉(zhuǎn)移劑并且提供具有中間聚烯烴和比轉(zhuǎn)移漿液中更低含量的鏈轉(zhuǎn)移劑的絨毛漿液；將絨毛漿液饋送至第二反應(yīng)器；在第二反應(yīng)器中使烯烴聚合以形成產(chǎn)物聚烯烴；以及從第二反應(yīng)器排放具有產(chǎn)物聚烯烴的產(chǎn)物漿液。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點可以在本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀以下【具體實施方式】后并且參考圖式后變得顯而易見，在圖式中:
[0017]圖1是描繪根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實施方案生產(chǎn)聚烯烴的例示性聚烯烴生產(chǎn)系統(tǒng)的方塊流程圖；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實施方案的圖1的聚烯烴生產(chǎn)系統(tǒng)的例示性反應(yīng)器系統(tǒng)的工藝流程圖；以及
[0019]圖3是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實施方案操作聚烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)，諸如圖2的反應(yīng)器系統(tǒng)的例示性方法的方塊流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下文將描述本發(fā)明的一個或多個特定實施方案。為了提供這些實施方案的簡要描述，在本說明書中并未描述實際實施的所有特征。應(yīng)了解，在開發(fā)任何這樣的實際實施中，如在任何工程或設(shè)計項目中，必須作出眾多實施特定的決定以達(dá)成開發(fā)者的特定目標(biāo)，諸如依從系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的約束，其可能因?qū)嵤┒悺４送?，?yīng)了解，這樣的開發(fā)工作可能是復(fù)雜而耗時的，但仍然將是具有本領(lǐng)域的一般技術(shù)并且具有本公開的權(quán)益的人員的設(shè)計、制造和加工的常規(guī)任務(wù)。
[0021]本發(fā)明技術(shù)的實施方案通過從串聯(lián)的聚合反應(yīng)器之間轉(zhuǎn)移的聚烯烴絨毛漿液中去除鏈轉(zhuǎn)移劑(例如，氫氣)來促進(jìn)多峰聚烯烴的生產(chǎn)。舉例來說，可以從自第一反應(yīng)器轉(zhuǎn)移至第二反應(yīng)器的聚烯烴絨毛漿液中去除鏈轉(zhuǎn)移劑。舉例來說，鏈轉(zhuǎn)移劑從轉(zhuǎn)移漿液中的這種去除可以促成第二反應(yīng)器中所需濃度的(或不存在)鏈轉(zhuǎn)移劑。
[0022]在某些情況下，在雙峰聚烯烴生產(chǎn)中，舉例來說，在第一反應(yīng)器中維持顯著濃度的鏈轉(zhuǎn)移劑(例如，氫氣)(例如，以在第一反應(yīng)器中產(chǎn)生低分子量聚烯烴)。可以在第二反應(yīng)器中維持低濃度的或大體上沒有鏈轉(zhuǎn)移劑(例如，以在第二反應(yīng)器中產(chǎn)生高分子量聚烯烴)。為了避免或減少鏈轉(zhuǎn)移劑從第一反應(yīng)器攜帶至第二反應(yīng)器，安置于反應(yīng)器之間的分離系統(tǒng)從自第一反應(yīng)器轉(zhuǎn)移至第二反應(yīng)器的聚烯烴漿液中去除鏈轉(zhuǎn)移劑。
[0023]從第一反應(yīng)器排放至第二反應(yīng)器的轉(zhuǎn)移絨毛漿液一般主要是聚烯烴絨毛固體和稀釋劑。在一些實施方案中，分離系統(tǒng)可以從轉(zhuǎn)移漿液中去除稀釋劑并且將富集有聚烯烴絨毛固體的剩余流運(yùn)送至第二反應(yīng)器?？梢詮囊呀?jīng)去除稀釋劑的轉(zhuǎn)移漿液中去除鏈轉(zhuǎn)移劑?？梢允谷コ南♂寗┖玩溵D(zhuǎn)移劑再循環(huán)至第一反應(yīng)器。在某些實例中，可以將新鮮的稀釋劑饋送至從分離系統(tǒng)排放的富集絨毛固體流。還可以將新鮮的稀釋劑直接饋送至第二反應(yīng)器。分離系統(tǒng)可以集中于從轉(zhuǎn)移漿液中去除鏈轉(zhuǎn)移劑。下文在第III部分中論述了分離系統(tǒng)的各種實施方案。
[0024]—般來說，為了達(dá)成某些所需的聚合物特征，可以采用多于一個聚合反應(yīng)器，其中每個反應(yīng)器具有其自己的條件組。反應(yīng)器(例如，環(huán)流反應(yīng)器)可以串聯(lián)連接，以使得來自一個反應(yīng)器的聚合物絨毛漿液可以被轉(zhuǎn)移至后續(xù)反應(yīng)器，等等，直至產(chǎn)生從最終或終端反應(yīng)器排放的具有所需特征組的聚烯烴聚合物。正如所提及的，可以設(shè)定并維持相應(yīng)的反應(yīng)器條件，包括聚合配方，以使得聚烯烴(例如，聚乙烯、聚丙烯)聚合物產(chǎn)物是單峰、雙峰或多峰的。在雙峰或多峰聚合物的情況下，舉例來說，至少兩種各自具有不同分子量級分的聚烯烴聚合物(例如，兩種聚乙烯聚合物或兩種聚丙烯聚合物)可以組合成一種從最終或終端反應(yīng)器排放的聚合物產(chǎn)物。雙峰聚合物可以由兩個串聯(lián)反應(yīng)器產(chǎn)生，三峰聚合物可以由二個串聯(lián)反應(yīng)器廣生，等等。
[0025]因此，在使用串聯(lián)的聚合反應(yīng)器生產(chǎn)聚烯烴時，可以操作反應(yīng)器以在每個反應(yīng)器中產(chǎn)生不同聚烯烴聚合物。確實，在雙峰聚烯烴生產(chǎn)的情況下，舉例來說，烯烴單體可以在第一反應(yīng)器中聚合以產(chǎn)生高分子量聚烯烴，并且烯烴單體在第二反應(yīng)器中聚合以產(chǎn)生低分子量聚烯烴。另一方面，在雙峰生產(chǎn)的其它情況下，烯烴單體可以在第一反應(yīng)器中聚合以產(chǎn)生低分子量聚烯烴，并且烯烴單體在第二反應(yīng)器中聚合以產(chǎn)生高分子量聚烯烴。
[0026]在雙峰聚丙烯生產(chǎn)的一個實例中，低分子量聚丙烯可以在第一反應(yīng)器中產(chǎn)生，并且高分子量聚丙烯在第二反應(yīng)器中產(chǎn)生。在這個實例中，舉例來說，可以將鏈轉(zhuǎn)移劑饋送至第一反應(yīng)器以終止加成聚合中的聚合物鏈增長，從而促進(jìn)在第一反應(yīng)器中產(chǎn)生低分子量聚丙烯。
[0027]類似地，在雙峰聚乙烯生產(chǎn)的一個實例中，低分子量高密度聚乙烯(LMff HDPE)可以在第一反應(yīng)器中產(chǎn)生，并且高分子量線性低密度聚乙烯(HMff LLDPE)在第二反應(yīng)器中產(chǎn)生。在這個實例中，舉例來說，可以將鏈轉(zhuǎn)移劑(例如，氫氣)饋送至第一反應(yīng)器以終止加成聚合中的聚合物鏈增長，從而促進(jìn)在第一反應(yīng)器中產(chǎn)生LMff HDPE。
[0028]—般來說，鏈轉(zhuǎn)移劑的一個常見實例是氫氣。鏈轉(zhuǎn)移劑的其它實例可以包括烷基化物、催化劑毒物或抑制劑，等等。當(dāng)在聚合中采用例如齊格勒-納塔催化劑時，氫氣是鏈轉(zhuǎn)移劑的一個實例。氫氣也可以與茂金屬催化劑、鉻催化劑以及其它催化劑一起用作鏈轉(zhuǎn)移劑。
[0029]在某些情況下，從第一反應(yīng)器轉(zhuǎn)移至第二反應(yīng)器的聚烯烴絨毛漿液中的稀釋劑中鏈轉(zhuǎn)移劑(例如，氫氣)的量可以高于所需。換句話說，轉(zhuǎn)移漿液中鏈轉(zhuǎn)移劑的量可以超過需要被饋送至產(chǎn)生高分子量聚烯烴的第二反應(yīng)器的鏈轉(zhuǎn)移劑的量或速率。確實，在第二或最終反應(yīng)器中產(chǎn)生這種高分子量聚烯烴的一些實例中，在具有特定等級的雙峰聚烯烴的第二或最終反應(yīng)器中零、大體上為零、或較低濃度的鏈轉(zhuǎn)移劑是需要的或有益的。為了改進(jìn)聚合物特性，在某些實例中，極少或沒有鏈轉(zhuǎn)移劑或氫氣從第一反應(yīng)器轉(zhuǎn)移至第二反應(yīng)器。
[0030]正如所指示的，為了從自第一反應(yīng)器排放至第二反應(yīng)器的絨毛轉(zhuǎn)移漿液中去除鏈轉(zhuǎn)移劑(例如，氫氣)，舉例來說，分離系統(tǒng)可以安置于兩個反應(yīng)器之間。分離系統(tǒng)可以去除稀釋劑，而且可以被表征為鏈轉(zhuǎn)移劑去除系統(tǒng)或氫氣去除系統(tǒng)。如下文所論述，分離系統(tǒng)可以采用水力旋流器、洗滌塔、傾析器、其它單元操作