專利名稱：用于清空聚合反應(yīng)器的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及聚烯烴制備，且更具體地，涉及在故障條件(S卩，反應(yīng)器傾卸) 下有效地促進(jìn)聚合反應(yīng)器的快速清空。
背景技術(shù)：
此章節(jié)意圖向讀者介紹本領(lǐng)域的方面，這些方面可能涉及在下面描述和/或要求 保護(hù)的本發(fā)明的方面。此討論相信有助于為讀者提供背景信息，從而有助于更好地理解本 發(fā)明的各個方面。因此，應(yīng)該理解，這些敘述要以這種角度來閱讀，并且不能認(rèn)為是承認(rèn)現(xiàn) 有技術(shù)。隨著化學(xué)和石化技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)的產(chǎn)品在社會中已經(jīng)變得越來越普遍。特 別地，隨著將簡單的分子結(jié)構(gòu)單元結(jié)合成較長的鏈(或聚合物)的技術(shù)的發(fā)展，聚合物產(chǎn) 品，典型地為各種塑料的形式，已經(jīng)越來越多地結(jié)合到各種日用品中。例如，聚烯烴聚合物， 諸如聚乙烯、聚丙烯和它們的共聚物，用于零售和藥物包裝、食品和飲料包裝(諸如果汁和 蘇打瓶)、家用容器(諸如桶和盒子)、家用物品(諸如器具、家具、地毯和玩具)、汽車部件、 管道、管道和各種工業(yè)產(chǎn)品。特殊類型的聚烯烴，諸如高密度聚乙烯(HDPE)特別地應(yīng)用于吹塑和注塑物品 諸如食品和飲料容器、薄膜和塑料管的制造中。其他類型的聚烯烴，諸如低密度聚乙烯 (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 合于類似的應(yīng)用。所述應(yīng)用的機械性能要求，諸如抗張強度和密度，和/或化學(xué)性能要求， 諸如熱穩(wěn)定性、分子量和化學(xué)反應(yīng)性，一般決定哪一種類型的聚烯烴是適合的。如從上面的應(yīng)用列表中可以推出的，聚烯烴結(jié)構(gòu)的一個益處是其和與其接觸的物 品或產(chǎn)品一般是不反應(yīng)的。這允許聚烯烴產(chǎn)品用于住宅、商業(yè)和工業(yè)環(huán)境中，包括食品和飲 料儲存和運輸、消費電子產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)、船運和車輛結(jié)構(gòu)。聚烯烴的居住、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用的廣 泛性已經(jīng)轉(zhuǎn)變成對未加工聚烯烴的巨大需求，這些未加工聚烯烴可以被擠出、注塑、吹塑或 以其他方式形成為最終的消費產(chǎn)品或部件。為了滿足這種需求，存在有各種方法，通過這些方法烯烴可以被聚合以形成聚烯 烴。典型地，這些方法在石化設(shè)施處或附近實施，這樣容易獲得短鏈烯烴分子(單體和共 聚單體)諸如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯、癸烯和更長的聚烯烴聚合物的其他結(jié)構(gòu) 單元。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)器中聚合以形成包 含聚合物(聚烯烴)固體顆粒物的產(chǎn)物，所述顆粒物典型地稱為絨毛(fluff)或顆粒。絨 毛可以具有一種或多種感興趣的熔融性能、物理性能、流變學(xué)性能和/或機械性能，諸如密 度、熔融指數(shù)(Ml)、熔體流動指數(shù)(MFR)、共聚物含量、共聚單體含量、模量和結(jié)晶度。可以 選擇反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)條件，諸如溫度、壓力、化學(xué)物質(zhì)濃度、聚合物制備速率等等以實現(xiàn)所 需的絨毛性能。除了一種或多種烯烴單體以外，用于促進(jìn)單體聚合的催化劑可以加入至反應(yīng)器 中。例如，催化劑可以是經(jīng)反應(yīng)器原料流加入的微粒，并且一旦加入就懸浮在反應(yīng)器內(nèi)的流體介質(zhì)中。這樣的催化劑的實例是二氧化硅載體上的含有六價鉻的氧化鉻。此外，稀釋劑 可以引入至反應(yīng)器中。稀釋劑可以是惰性烴，諸如異丁烷、丙烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷和 正己烷，其在反應(yīng)條件下為液體。然而，一些聚合方法可能不采用單獨的稀釋劑，諸如在選 擇的聚丙烯制備實施例的情況下，其中丙烯單體本身用作稀釋劑。反應(yīng)器的排放物典型地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。在制備聚烯烴的情況下，非聚合物組分典型地主要包含稀 釋劑，諸如異丁烷，其含有小量的未反應(yīng)的乙烯(例如，5wt. %)。此排放流通常，諸如通過 稀釋劑/單體回收系統(tǒng)來加工，從而將非聚合物組分與聚合物絨毛分離。來自回收系統(tǒng)的 回收的稀釋劑、未反應(yīng)的單體和其他非聚合物組分可以，諸如通過處理床和/或分餾系統(tǒng) 來處理，并且最終作為純化的或處理的進(jìn)料返回至反應(yīng)器。一些組分可以燃燒或返回至供 應(yīng)者，諸如烯烴制造工廠或煉油廠。對于回收的聚合物(固體)，聚合物可以被處理以使殘 余的催化劑失活，去除夾帶的烴，使聚合物干燥，并且在擠出機中將聚合物制粒，等等，然后 將聚合物發(fā)送給消費者。幸運的是，近年來在原料、設(shè)備設(shè)計和運轉(zhuǎn)等方面的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)大幅度地降低 了聚烯烴制造系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和投資成本。然而，聚烯烴制造的商業(yè)競爭驅(qū)使制造商改進(jìn)其工 藝以便降低運轉(zhuǎn)和投資成本。而且，在每年生產(chǎn)數(shù)十億磅聚烯烴產(chǎn)品的工業(yè)中，稍有增加的 改進(jìn)，例如，在催化劑活性、單體收率、能量效率、稀釋劑回收等等方面，都可能在聚烯烴的 制造中產(chǎn)生顯著的成本節(jié)約。需要改進(jìn)的領(lǐng)域是在異常運轉(zhuǎn)或故障條件下從反應(yīng)器排放的聚合物和烴(例如， 稀釋劑、單體等)的回收。在某些故障條件期間，環(huán)管反應(yīng)器可能發(fā)生傾卸(S卩，迅速清空)， 諸如電源斷電、環(huán)管反應(yīng)器中的循環(huán)停止(例如，由于環(huán)泵的停機引起)、至反應(yīng)器夾套的 冷卻劑流停止、反應(yīng)器的過壓，等等。在這些事件中，反應(yīng)器可能發(fā)生傾卸(迅速清空)以 避免反應(yīng)器中聚合物固體的堵塞、積垢和/或熔化。實際上，例如，隨著循環(huán)和相關(guān)的漿料 速度的停止，從反應(yīng)器內(nèi)容物至反應(yīng)器夾套中的冷卻介質(zhì)(例如，水)的傳熱顯著減少。此 外，在此情況和其他異常運轉(zhuǎn)情況下，反應(yīng)器被排空至反應(yīng)器集料罐(dump tank)、預(yù)備閃 蒸罐、卸料罐等，而不是排放至正常運轉(zhuǎn)期間用來接收來自環(huán)管反應(yīng)器的產(chǎn)物漿料的閃蒸 罐中。不幸的是，傳送至集料罐的反應(yīng)器內(nèi)容物可能不被回收。典型地，稀釋劑和從反應(yīng)器集料罐中閃蒸的單體被傳送至火炬以燃燒，因為正常 閃蒸回收系統(tǒng)通常不被配置成或其尺寸不足以容納從集料罐排放的蒸汽。此外，從集料罐 的底部排放的聚烯烴絨毛固體通常收集在處置容器中，導(dǎo)致聚烯烴產(chǎn)量的損失。不幸的是， 由于反應(yīng)器傾卸而被處置的聚烯烴可占在環(huán)管反應(yīng)器整個壽命中生產(chǎn)的聚烯烴達(dá)或更多。


在閱讀下面的詳述并參照附圖后，本發(fā)明的優(yōu)點可以變得顯而易見，在附圖中圖1是圖示根據(jù)本技術(shù)的一個實施方式，用于制備聚烯烴的示例性聚烯烴制造系 統(tǒng)的流程圖；圖2是根據(jù)本技術(shù)的一個實施方式，圖1的聚烯烴制造系統(tǒng)的示例性反應(yīng)器系統(tǒng) 和稀釋劑/單體回收系統(tǒng)的工藝流程圖3是根據(jù)本技術(shù)的一個實施方式，圖2的聚合反應(yīng)器的示例性連續(xù)出料排放的 圖示；圖4是沿圖3的線5-5的橫截面，該圖顯示在根據(jù)本技術(shù)的一個實施方式的連續(xù) 出料排放組件中的柱塞閥(ram valve)布置；圖5是根據(jù)本技術(shù)的一個實施方式的用于連續(xù)出料組件的切線位置的圖示；和圖6是根據(jù)本技術(shù)的一個實施方式的用于從圖2中繪制的閃蒸容器排放的塔頂流 回收細(xì)小微?；蚣?xì)料的固體回收設(shè)備的工藝流程圖。
具體實施例方式下面將描述本發(fā)明的一個或多個具體實施方式
。為了提供這些實施方式的簡要描 述時，在說明書中并沒有描述實際實施的所有特征。應(yīng)該理解，在任何此類實際實施的開發(fā) 中，如在任何工程或設(shè)計項目中，必須作出大量的對實施特定的方案以實現(xiàn)開發(fā)者的特定 目標(biāo)，諸如順應(yīng)于系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，這在一種實施和另一種實施之間可能有所 不同。此外，應(yīng)該理解，這樣的開發(fā)努力可能是復(fù)雜的和耗時的，然而對于受益于本公開內(nèi) 容的普通技術(shù)人員來說其將是設(shè)計、制作和制造的常規(guī)工作。在可能導(dǎo)致聚烯烴反應(yīng)器結(jié)垢或堵塞的故障條件下，例如，反應(yīng)器可能在例如約 10分鐘至約20分鐘、約10分鐘至約30分鐘等內(nèi)傾卸或清空至集料罐或預(yù)備閃蒸罐。集料 罐的大小典型地被制成為容納來自反應(yīng)器的反應(yīng)器固體和任何未蒸發(fā)的稀釋劑。蒸發(fā)的稀 釋劑典型地傳送至火炬。在許多情況下，常規(guī)的稀釋劑回收系統(tǒng)的尺寸不足以處理相對較 大量的在反應(yīng)器傾卸期間在集料罐中閃蒸的稀釋劑。如所討論的那樣，故障條件可能由斷 電、反應(yīng)器循環(huán)泵故障、反應(yīng)器冷卻劑泵故障、稀釋劑進(jìn)料泵故障等等引起。也可以在反應(yīng) 器啟動期間，或在一種聚烯烴等級產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N期間使用集料罐，特別是對于采用沉 降管排放構(gòu)造的反應(yīng)器，其中不穩(wěn)定的控制更可能形成大的聚烯烴微粒(即大塊或團(tuán)塊)， 其可能阻塞下游設(shè)備或使下游設(shè)備結(jié)垢。反應(yīng)器集料罐或AFT的投資成本通常在聚烯烴制 造工廠的總設(shè)備成本的1-3%的范圍內(nèi)。本技術(shù)涉及將加工正常流出物和加工從聚合反應(yīng)器排放的傾卸流出物的獨立功 能結(jié)合起來。結(jié)果，在聚烯烴稀釋劑和聚合物的制造中，回收可以增加，并且降低投資成本 和運轉(zhuǎn)成本。在某些實施方式中，閃蒸容器和集料罐(或預(yù)備閃蒸容器)組合成單個容器， 因此從聚烯烴制造工藝的設(shè)備費用中去除了容器。此外，在反應(yīng)器傾卸(例如，在反應(yīng)器中 的反應(yīng)器循環(huán)停止時)期間排放的反應(yīng)器的內(nèi)容物在閃蒸容器中而非在集料罐或預(yù)備閃 蒸罐(AFT)中的加工回收聚烯烴產(chǎn)物固體(例如，傳送至下游清洗塔)，否則如果收集在集 料罐中則可能被廢棄。此外，閃蒸的烴(稀釋劑和單體)不燃燒，而經(jīng)典型的回收系統(tǒng)被回 收和再循環(huán)至反應(yīng)器。因此，稀釋劑和單體損失減少并且火炬尺寸要求可以降低。聚烯烴 生產(chǎn)的損失得到降低。此外，與沉降管排放相反，采用環(huán)管反應(yīng)器的連續(xù)出料排放，例如，可 以進(jìn)一步有助于利用閃蒸容器通過提供改善的粒度分布(即，不太大的微粒或大塊)來捕 獲反應(yīng)器傾卸物或清空物。在典型的閃蒸容器和下游設(shè)備中大微粒可能產(chǎn)生問題。為了將現(xiàn)有閃蒸容器改進(jìn)以加入加工在反應(yīng)器傾卸(例如，在反應(yīng)器循環(huán)停止 時)期間的流出排放物的附加功能，閃蒸容器可以增加尺寸以容納反應(yīng)器的固體和未蒸 發(fā)的液體內(nèi)容物。閃蒸容器的塔頂冷凝器可以增加尺寸以適應(yīng)來自閃蒸室的蒸汽流速增加(在反應(yīng)器傾卸或反應(yīng)器內(nèi)容物快速清空期間發(fā)生)。此外，將閃蒸容器和預(yù)備閃蒸罐 (AFT)(或集料罐)組合成單個容器減少了聚烯烴制造中的投資成本和運轉(zhuǎn)成本。為了便于本技術(shù)的討論，本公開內(nèi)容以章節(jié)的形式給出。章節(jié)I介紹了示例性聚 烯烴制備方法，其包括進(jìn)料系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、稀釋劑/單體回收系統(tǒng)和擠出/卸 載系統(tǒng)。章節(jié)I給出了聚烯烴應(yīng)用和最終應(yīng)用的實例，并且討論了聚烯烴制備方法的示例 性控制。章節(jié)II討論了示例性反應(yīng)器系統(tǒng)和反應(yīng)器傾卸的條件。章節(jié)III討論了示例性 稀釋劑/單體回收系統(tǒng)，其接收反應(yīng)器排放物(流出物)，并且包括示例性閃蒸室。章節(jié)IV 討論了聚合反應(yīng)器排放物的連續(xù)出料(CTO)的實施。章節(jié)V總結(jié)了用于改進(jìn)和操作聚烯烴 制造方法的示例性方法，該方法結(jié)合了閃蒸室和預(yù)備閃蒸罐(AFT)(或集料罐)的功能。I.聚烯烴制備方法-概述現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，并且先參看圖1，框示了用于制備聚烯烴的示例性制造方法 10，所述聚烯烴諸如聚乙烯、聚丙烯和/或它們的共聚物。示例性制造方法10典型地是連 續(xù)操作，但可以包括連續(xù)式和間歇式系統(tǒng)。示例性制造方法10的示例性額定容量為每年生 產(chǎn)約4-8億磅聚烯烴。示例性的每小時設(shè)計速率為每小時約50，000-100, 000磅聚合/擠 出的聚烯烴。然而，應(yīng)該強調(diào)，本技術(shù)應(yīng)用于具有這些示例性范圍以外的額定容量和設(shè)計速 率的聚烯烴制造方法。各個供料者12可以經(jīng)管道、卡車、圓筒、鼓形圓桶等將反應(yīng)器原料14提供至制造 系統(tǒng)10。供料者12可以包括現(xiàn)場外設(shè)施和/或現(xiàn)場設(shè)施，包括烯烴工廠、煉油廠、催化劑 工廠等。可能的原料的實例包括烯烴單體和共聚單體(諸如乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯和 癸烯)、稀釋劑(諸如丙烷、異丁烷、正己烷和正庚烷)、鏈轉(zhuǎn)移劑(諸如氫)、催化劑(諸如 Ziegler-Natta催化劑、鉻催化劑和茂金屬催化劑)、助催化劑(諸如三乙基鋁、三乙基硼 和甲基鋁氧烷)，和其他添加劑。在乙烯單體的情況下，示例性的乙烯原料可以經(jīng)管道以約 800-1450磅/表壓平方英寸(psig)在45-65° F下供應(yīng)。示例性的氫原料還可以經(jīng)管道 但以約900-1000psig在90-110° F下供應(yīng)。當(dāng)然，對于乙烯、氫和其他原料14，可以存在 各種供應(yīng)條件。A.進(jìn)料系統(tǒng)供料者12典型地向反應(yīng)器進(jìn)料系統(tǒng)16提供原料14，其中原料14可以保存在諸 如單體儲罐和加料罐、稀釋劑容器、催化劑罐、助催化劑圓筒和罐等等中。在系統(tǒng)16中，原 料14在其作為進(jìn)料18引入至聚合反應(yīng)器中之前可以被處理或加工。例如，原料14，諸如單 體、共聚單體和稀釋劑，可以通過處理床(例如，分子篩床、鋁填料等)傳送以去除催化劑毒 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 機化合物。烯烴單體和共聚單體可以是液體，氣態(tài)或超臨界流體，這取決于被進(jìn)料的反應(yīng)器 類型。此外，應(yīng)該注意，典型地僅利用相對小量的新鮮制造的稀釋劑作為原料14，加料至聚 合反應(yīng)器的大部分稀釋劑是從反應(yīng)器流出物中回收的。進(jìn)料系統(tǒng)16可以制備或調(diào)節(jié)用于加入至聚合反應(yīng)器中的其他原料14，諸如催化 劑。例如，催化劑可以被活化，然后與催化劑制備罐中的稀釋劑(例如，異丁烷或己烷)或礦 物油混合。此外，進(jìn)料系統(tǒng)16典型地提供計量和控制原料14至聚合物反應(yīng)器中的加入速 率，從而保持所需的反應(yīng)器穩(wěn)定性和/或獲得所需的聚烯烴性質(zhì)或制備速率。此外，在運轉(zhuǎn) 中，進(jìn)料系統(tǒng)16還可以儲存、處理和計量用于再循環(huán)至反應(yīng)器的回收的反應(yīng)器流出物。實際上，進(jìn)料系統(tǒng)16中的操作通常接收原料14和回收的反應(yīng)器流出流兩者。總體上，原料14 和回收的反應(yīng)器流出物在進(jìn)料系統(tǒng)16中加工并且作為原料流18 (例如，單體、共聚單體、稀 釋劑、催化劑、助催化劑、氫、添加劑或其組合的物流)加料至反應(yīng)器系統(tǒng)20。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，諸如液相或氣相反應(yīng)器。反應(yīng)器 系統(tǒng)20還可以包括液相反應(yīng)器和氣相反應(yīng)器的組合。如果多個反應(yīng)器構(gòu)成反應(yīng)器系統(tǒng)20， 則反應(yīng)器可以串聯(lián)地、并聯(lián)地或以任何其他合適的組合或結(jié)構(gòu)配置。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顆粒物的產(chǎn)物，所述顆粒物典型地稱為絨毛 或顆粒。絨毛可以具有一種或多種感興趣的熔融性能、物理性能、流變學(xué)性能和/或機械 性能，諸如密度、熔融指數(shù)(Ml)、熔體流動指數(shù)(MFR)、共聚物或共聚單體含量、模量和結(jié)晶 度?？梢赃x擇反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)條件，諸如溫度、壓力、流速、機械攪拌、產(chǎn)物出料、組分濃度、 聚合物制備速率等以獲得所需的絨毛性能。除了一種或多種烯烴單體以外，促進(jìn)單體聚合的催化劑典型地加入至反應(yīng)器中。 催化劑可以是懸浮在反應(yīng)器內(nèi)的流體介質(zhì)中的微粒。通常，可以使用Ziegler催化劑、 Ziegler-Natta催化劑、茂金屬和其他公知的聚烯烴催化劑，以及助催化劑。這樣的催化劑 的一個實例是二氧化硅載體上含有六價鉻的氧化鉻催化劑。例如，在制備催化劑和/或催 化劑輸送至聚合反應(yīng)器的過程中，可以使用不含烯烴的稀釋劑或礦物油。此外，稀釋劑可以進(jìn)料至反應(yīng)器中，典型地為液相反應(yīng)器。稀釋劑可以是惰性烴， 諸如異丁烷、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)戊 烷，等等，它們在反應(yīng)條件下為液體。稀釋劑的目的通常是懸浮反應(yīng)器內(nèi)的催化劑微粒和聚 合物。如下面所解釋的那樣，稀釋劑還可以用于反應(yīng)器沖洗。一些聚合方法可能不采用單 獨的稀釋劑，諸如在選擇的聚丙烯制備例子中，其中丙烯單體本身用作稀釋劑。動力裝置可以存在于反應(yīng)器系統(tǒng)20的反應(yīng)器內(nèi)。例如，在液相反應(yīng)器諸如回路漿 料反應(yīng)器內(nèi)，葉輪可以形成流體介質(zhì)內(nèi)的湍流混合區(qū)。葉輪可以由電動機驅(qū)動從而推進(jìn)流 體介質(zhì)以及流體介質(zhì)內(nèi)懸浮的任何催化劑、聚烯烴絨毛，或其他固體顆粒物通過反應(yīng)器的 閉合回路。類似地，在氣相反應(yīng)器內(nèi)，諸如流化床反應(yīng)器或活塞流動反應(yīng)器，可以使用一個 或多個槳葉或攪拌器來混合反應(yīng)器內(nèi)的固體微粒。C.稀釋劑/單體的回收、處理和再循環(huán)系統(tǒng)20內(nèi)反應(yīng)器的排放物22可以包括聚合物絨毛以及非聚合物組分，諸如稀釋 劑、未反應(yīng)的單體/共聚單體，和殘留的催化劑。在某些實施方式中反應(yīng)器的構(gòu)造中，排放 物22噴嘴和管道可以安裝(例如，焊接)在切入至反應(yīng)器壁中的龍頭或孔中。通過排放物 噴嘴離開反應(yīng)器的排放物22可以隨后被加工，諸如通過稀釋劑/單體回收系統(tǒng)24，從而將 非聚合物組分26 (例如，稀釋劑和未反應(yīng)的單體)與聚合物絨毛觀分離。稀釋劑/單體可 以在回收系統(tǒng)M閃蒸以將稀釋劑/單體與絨毛觀分離。未處理的回收的非聚合物組分沈(例如，稀釋劑/單體)可以進(jìn)一步被加工，諸如 通過分餾系統(tǒng)30，從而去除不需要的重和輕組分。分餾的產(chǎn)物流32然后可以經(jīng)進(jìn)料系統(tǒng) 16返回至反應(yīng)器系統(tǒng)20。另一方面，非聚合物組分沈可以繞過分餾系統(tǒng)30更直接地再循 環(huán)至進(jìn)料系統(tǒng)16 (如附圖標(biāo)記34所示)，并且因此容許使用更小的分餾系統(tǒng)30。通常，在 某些技術(shù)中，至少一些稀釋劑在分餾系統(tǒng)30中加工從而在進(jìn)料系統(tǒng)16中提供催化劑制備/輸送，和在反應(yīng)器系統(tǒng)20中提供反應(yīng)器沖洗。在某些實施方式中，從反應(yīng)器排放的稀釋劑 的至多80-95%在至聚合反應(yīng)器的路線中繞過分餾系統(tǒng)。結(jié)果，可以減小分餾塔的尺寸和相 關(guān)的投資成本和能量成本。對于絨毛觀，其可以在回收系統(tǒng)M內(nèi)和在擠出/卸載系統(tǒng)36中進(jìn)一步加工，從而 將其制備用于裝運至消費者40，典型地作為球粒38。盡管沒有圖示，回收系統(tǒng)M中的一般 含有活性殘留催化劑的聚合物顆粒中間體可以返回至反應(yīng)器系統(tǒng)20以進(jìn)一步聚合，諸如 在不同類型的反應(yīng)器中或在不同的反應(yīng)條件下。聚烯烴制造方法10的聚合和稀釋劑回收 部分可以稱為方法10的“濕”端42或“反應(yīng)”側(cè)，并且聚烯烴方法10的擠出/卸載36部 分可以稱為聚烯烴方法10的“干”端44或“精加工”側(cè)。D.擠出/卸載系統(tǒng)在擠出/卸載系統(tǒng)36中，絨毛28典型地被擠出以制備具有所需的機械、物理和熔 體特性的聚合物球粒38。擠出機進(jìn)料可以包括添加劑，諸如UV抑制劑和過氧化物，它們被 加入至絨毛產(chǎn)物觀中從而給擠出的聚合物球粒32賦予所需的性質(zhì)。擠出機/造粒機接收 擠出機進(jìn)料，包括一種或多種絨毛產(chǎn)物觀和已經(jīng)加入的任何添加劑。擠出機/造粒機加熱 并熔化擠出機進(jìn)料，它們?nèi)缓罂梢栽趬毫ο峦ㄟ^造粒機模具被擠出(例如，經(jīng)雙螺桿擠出 機)以形成聚烯烴球粒。這樣的球粒典型地在布置于造粒機的排放裝置處或附近的水系統(tǒng) 中冷卻。通常，聚烯烴球粒然后可以輸送至產(chǎn)物卸載區(qū)，在此處球?？梢詢Υ?，與其他球粒 共混，和/或卸載至有軌車、卡車、袋子等中，用于分銷至消費者40。在聚乙烯的情況下， 運送至消費者40的球粒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)和增強聚乙烯。各種類型和級別的聚乙烯球 粒38可以以美國得克薩斯州伍德蘭的Chevron-PhillipsChemical Company LP的商標(biāo)名 Marlex 聚乙烯或MarFlex 聚乙烯在市場上銷售。E.消費者、應(yīng)用和最終用途聚烯烴(例如，聚乙烯)球粒38可以用于各種產(chǎn)品、部件、家用物品和其他物品的 制造，包括膠粘劑(例如，熱熔膠粘劑應(yīng)用)、電線和電纜、農(nóng)用薄膜、收縮薄膜、拉伸薄膜、 食品包裝膜、食品軟包裝、奶罐、冷凍食品包裝、垃圾桶內(nèi)襯、食品雜貨袋、增固袋、塑料瓶、 安全設(shè)備、涂料、玩具和容器組以及塑料產(chǎn)品。此外，應(yīng)該強調(diào)，聚乙烯以外的聚烯烴，諸如 聚丙烯，可以經(jīng)由下面討論的方法形成這樣的部件和產(chǎn)品。最終，由聚烯烴(例如，聚乙烯)球粒38形成的產(chǎn)品和部件可以被進(jìn)一步加工和 組裝以分銷和銷售給消費者。例如，聚乙烯奶罐可以裝滿奶以分銷給消費者，或油箱可以被 組裝至汽車中以分銷和銷售給消費者。為了在分銷之前由球粒38形成最終產(chǎn)品或部件，球 粒通常進(jìn)行加工，諸如吹塑成型、注射成型、旋轉(zhuǎn)成型、吹塑薄膜、流延薄膜、擠出(例如，片 材擠出、管道和波紋擠出、涂布/層壓擠出等)等。1.吹塑成型、注射成型和旋轉(zhuǎn)成型吹塑成型是用來生產(chǎn)中空塑料部件的方法。該方法典型地采用吹塑成型設(shè)備，諸 如往復(fù)式螺桿機、儲料缸模頭機，等等。吹塑成型方法可以被定制以滿足消費者的需求，并 且制造從上面提及的塑料奶瓶至汽車油箱的產(chǎn)品。同樣，在注射成型中，產(chǎn)品和部件可以被 成型用于寬范圍的應(yīng)用，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、蓋子和罩子。旋轉(zhuǎn)成型是通過將熱施加于雙向旋轉(zhuǎn)的模具而用來形成中空部件的高溫、低壓方 法。通?？蓱?yīng)用于此方法中的聚乙烯球粒樹脂是當(dāng)被熔化以形成無氣泡部分時在不存在壓 力的條件下一起流動的那些樹脂。球粒38，諸如某些Marlex HDPE和MDPE樹脂，提供這 樣的流動特性，以及寬的加工范圍。此外，適于旋轉(zhuǎn)成型的這些聚乙烯樹脂可以顯示所需的 低溫沖擊強度、良好的承載性質(zhì)、和良好的紫外線(UV)穩(wěn)定性。因此，旋轉(zhuǎn)成型的Marlex 樹脂的應(yīng)用包括農(nóng)用罐、工業(yè)化學(xué)罐、飲用水儲罐、工業(yè)廢物容器、娛樂設(shè)備、航海用品，以 及更多應(yīng)用。2.下游擠出方法還可以使用擠出方法。聚乙烯管道，例如，可以由聚乙烯球粒樹脂擠出并且由于其 耐化學(xué)性、相對容易安裝、耐用性和成本優(yōu)勢等而用于許多應(yīng)用中。實際上，塑料聚乙烯管 道系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，僅舉幾個例子，其用于給水干管、氣體分配、暴雨水管和生 活污水管、室內(nèi)排水管道、電氣管道、電力和通訊管道、冷卻水管道、油井套管。具體地，通常 占據(jù)用于管道的塑料的最大量聚烯烴組的高密度聚乙烯(HDPE)是堅韌的、耐磨的和可變 形的(甚至在冰點以下溫度)。此外，HDPE管道可以用于小直徑管和直徑至多達(dá)8英寸的 管道。通常，聚乙烯球粒(樹脂)可以供應(yīng)用于壓力管道市場，諸如天然氣分配，和用于非 壓力管道市場，諸如管道和波紋管。片材擠出是用于從各種球粒38樹脂制造扁平塑料片材的技術(shù)。厚度相對薄的片 材通常被熱成形為各種包裝應(yīng)用諸如飲用杯、熟食容器、生產(chǎn)托盤、嬰兒濕巾容器和人造奶 油桶。片材擠出聚烯烴的其他市場包括利用用于工業(yè)和娛樂應(yīng)用的相對厚的片材的那些， 諸如，車廂內(nèi)襯、墊板、汽車襯板、運動場設(shè)備和小船。擠出片材的第三個用途，例如，是用 于土工膜中，其中扁平片材聚乙烯材料被結(jié)合成大的保存系統(tǒng)用于采礦應(yīng)用和城市廢物處 置。最后，聚烯烴球粒還可以供應(yīng)用于擠出涂布和層壓工業(yè)。3.吹塑薄膜和流延薄膜吹塑薄膜方法是用于聚乙烯的相對多樣化的轉(zhuǎn)變系統(tǒng)。美國材料與試驗協(xié)會(The American Society for Testing and Materials) (ASTM)規(guī)定膜的厚度小于0. 254毫米(10 密耳)。然而，吹塑薄膜方法可以制備厚度達(dá)0.5毫米(20密耳)和厚度更大的材料。此 外，吹塑成型結(jié)合單層和/或多層共擠出技術(shù)為數(shù)個應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。吹塑成型產(chǎn)品的優(yōu) 勢性能可以包括，僅舉幾個例子，透明性、強度、可撕性、光學(xué)性能和韌性。應(yīng)用可以包括食 品和零售包裝、工業(yè)包裝和非包裝應(yīng)用，諸如農(nóng)用膜、衛(wèi)生膜等等。流延薄膜方法與吹塑薄膜方法的不同之處可能在于快速淬火和有效單向定向能 力。這些特性允許流延薄膜生產(chǎn)線例如以較高的生產(chǎn)速率運轉(zhuǎn)，同時產(chǎn)生有益的光學(xué)性能。 食品和零售包裝中的應(yīng)用利用了這些強度。F.聚烯烴制備的示例性控制制造系統(tǒng)10中的工藝變量可以經(jīng)由閥門結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等等自動地和/或手動地 控制。通常，控制系統(tǒng)，諸如基于處理器的系統(tǒng)，可以有助于管理一定范圍的聚烯烴制造系 統(tǒng)10中的操作，諸如圖1中表示的那些。聚烯烴制造設(shè)施可以包括中央控制室或場所，以及 中央控制系統(tǒng)，諸如分布式控制系統(tǒng)(DCS)和/或可編程邏輯控制器(PLC)。當(dāng)然，反應(yīng)器 系統(tǒng)20典型地采用基于處理器的系統(tǒng)，諸如DCS，并且還可以采用本領(lǐng)域中已知的先進(jìn)的過程控制。進(jìn)料系統(tǒng)16、稀釋劑/單體回收系統(tǒng)M和分餾系統(tǒng)30還可以由DCS控制。在 工廠的干端，擠出機和/或球粒卸載操作還可以經(jīng)由基于處理器的系統(tǒng)(例如，DCS或PLC) 控制。DCS可以是簡單的一種PLC，其遠(yuǎn)程地連接至位于室外辦公場所的計算機。較大的 系統(tǒng)可以是基于PLC的，但也由專門設(shè)計的機柜組成，所述機柜包含用來提供輸入/輸出 (I/O)的設(shè)備和通信裝置。分布式系統(tǒng)可以允許當(dāng)中央控制設(shè)施離線或喪失通信能力時遠(yuǎn) 程網(wǎng)點獨立于該中央控制設(shè)施操作。遠(yuǎn)程網(wǎng)點可以存儲用于在此類故障的事件時操作的過 程數(shù)據(jù)。制造方法10中的一個或多個控制系統(tǒng)可以包括適當(dāng)?shù)挠布④浖壿嫼痛a，從 而與各種工藝設(shè)備、控制閥、管道、儀表裝置等連接，以便于測量和控制工藝變量，執(zhí)行控制 方案，進(jìn)行計算，等等?？梢蕴峁┍绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的多種儀表設(shè)備以測量工藝變 量，諸如壓力、溫度、流速、流體組成、固體等等，并且將信號發(fā)送控制系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)中測 量的數(shù)據(jù)可以被操作者讀取和/或用作各種控制操作中的輸入。取決于應(yīng)用和其他因素， 工藝變量的指示可以由操作者在本地或遠(yuǎn)程讀取，并且經(jīng)由控制系統(tǒng)用于各種控制目的?？刂葡到y(tǒng)可以是有線的和/或無線的，并且提供集中控制的優(yōu)勢，同時保留了分 布式或局部控制的能力。組件可以包括儀表設(shè)備、遠(yuǎn)程發(fā)射機、遠(yuǎn)程控制面板(例如，遠(yuǎn)程 傳輸裝置或RTU’ s)、輸入/輸出(I/O)裝置、通信媒介(例如，電纜或無線連接，網(wǎng)絡(luò)等)、 中央控制面板或設(shè)施等等。遠(yuǎn)程控制面板、I/O裝置和其他轉(zhuǎn)換裝置可以在一側(cè)與工藝或 設(shè)備連接，而在另一側(cè)與控制系統(tǒng)連接。此外，如指出的那樣，控制系統(tǒng)典型地包括用于控 制的硬件/軟件、接口、數(shù)據(jù)庫管理等。例如，在運轉(zhuǎn)中，控制系統(tǒng)可以使用通信協(xié)議諸如以 太網(wǎng)(Ethernet)或其他開放的標(biāo)準(zhǔn)，或?qū)Ｓ袠?biāo)準(zhǔn)，發(fā)送數(shù)據(jù)和指令，這取決于DCS廠家。專 有協(xié)議可能需要專用設(shè)備來執(zhí)行其功能。聚烯烴制造設(shè)施典型地具有控制室，工廠管理者、工程師、技術(shù)人員、監(jiān)察員和/ 或操作者等從該控制室監(jiān)視和控制進(jìn)程。當(dāng)使用DCS時，控制室可以是活動中心，有助 于有效地監(jiān)視和控制該進(jìn)程或設(shè)施?？刂剖液虳CS可以包含人機界面(Human Machine Interface) (HMI)，該人機界面是計算機，例如，運行專用軟件從而為控制系統(tǒng)提供用 戶-界面。HMI可以隨著廠商而變化，并且為用戶呈現(xiàn)遠(yuǎn)程進(jìn)程的圖形形式。存在多個HMI 控制臺或工作站，它們對數(shù)據(jù)具有不同的訪問程度。授權(quán)方案通常提供安全程度，確保僅嚴(yán) 格受訓(xùn)的和經(jīng)授權(quán)的人員經(jīng)由HMI和控制系統(tǒng)操作設(shè)施的各個部分。II.聚合反應(yīng)器系統(tǒng)A.反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參看圖2，圖示了示例性的(圖1的)聚合反應(yīng)器系統(tǒng)20和(也是圖1的)稀釋 劑/單體回收系統(tǒng)M的工藝流程圖。如上所討論的，反應(yīng)器系統(tǒng)20可以包括一個或多個 聚合反應(yīng)器，它們又可以為相同或不同的類型。此外，在多個反應(yīng)器系統(tǒng)中，反應(yīng)器可以串 聯(lián)或并聯(lián)配置。不管反應(yīng)器系統(tǒng)20包括哪種類型的反應(yīng)器，均產(chǎn)生聚烯烴顆粒產(chǎn)物，該產(chǎn) 物在本文中通常稱為“絨毛”。為了便于說明，下面的實施例的范圍限于具體的反應(yīng)器類型 并限于單一反應(yīng)器或簡單的組合，這些類型相信是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的。然而，對于本 領(lǐng)域技術(shù)人員，本技術(shù)可以簡單地和容易地應(yīng)用于更復(fù)雜的反應(yīng)器配置，諸如涉及附加的 反應(yīng)器、不同的反應(yīng)器類型、和/或交替排列的反應(yīng)器或反應(yīng)器類型的那些。這樣的配置被認(rèn)為完全在本發(fā)明的范圍內(nèi)。一種反應(yīng)器類型包括其中在液相中發(fā)生聚合的反應(yīng)器。這樣的液相反應(yīng)器的實例 包括高壓釜、沸騰液體池反應(yīng)器(boiling liquid-pool reactors)、回路漿料反應(yīng)器等。為 簡單起見，用于制備聚乙烯(以及其共聚單體)的回路漿料反應(yīng)器210將在本技術(shù)的背景 下討論，盡管要理解的是本技術(shù)可以類似地應(yīng)用于其他類型的液相反應(yīng)器?；芈窛{料反應(yīng)器210通常由平滑的彎頭或彎管連接的多個管道節(jié)段構(gòu)成。反應(yīng)器 210可以用來在淤漿條件下進(jìn)行聚乙烯聚合，在該條件下聚烯烴諸如聚乙烯或聚丙烯的不 溶微粒在流體介質(zhì)中形成并且作為漿料懸浮直至被去除。動力裝置，諸如泵214，使流體漿 料在反應(yīng)器210中循環(huán)。泵214的實例是直列式軸流泵(in-line axial flow pump)，其泵 輪布置在反應(yīng)器210的內(nèi)部從而形成流體介質(zhì)內(nèi)的湍流混合區(qū)。泵輪還可以協(xié)助推進(jìn)流體 介質(zhì)以足夠的速率通過反應(yīng)器的閉合回路，從而使固體顆粒物諸如催化劑或聚烯烴產(chǎn)物懸 浮在流體介質(zhì)內(nèi)。泵輪可以由電動機216或其他動力驅(qū)動。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(例 如，三乙基硼、甲基鋁氧烷、烷基類諸如三乙基鋁等)、分子量控制劑(例如，氫)，和任何其 他所需的共反應(yīng)劑或添加劑。此類烯烴單體和共聚單體通常是每分子具有至多10個碳原 子并且一般在比4-位更接近雙鍵的位置處沒有支鏈的1-烯烴。單體和共聚單體的實例包 括乙烯、丙烯、丙烯、丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯和1-癸烯。此外，典型的稀釋劑是惰性 的烴，其在反應(yīng)條件下為液體，并且包括，例如，異丁烷、丙烷、正丁烷、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)特定位置處的入口或 管道加入至反應(yīng)器內(nèi)部，諸如在原料流218處所繪，其通常對應(yīng)于圖1的原料流18之一。同樣，催化劑，諸如先前所討論的那些，可以經(jīng)合適位置處的管道加入至反應(yīng)器 210，諸如原料流88處所繪，其可以包括稀釋劑載體，并且也通常對應(yīng)于圖1的原料流18之 一。用于聚合存在的乙烯單體和共聚單體的催化劑的實例包括二氧化硅載體上的含有六價 鉻(或CZ2)的氧化鉻。應(yīng)該解釋的是，在某些實施方式中，催化劑原料中的鉻在聚烯烴設(shè) 施中作為Cr+3接收。此催化劑可以進(jìn)行一氧化碳(CO)活化過程，導(dǎo)致價位改變?yōu)榛罨呋?劑中的Cr+6。隨后，在反應(yīng)器中聚合期間，由于反應(yīng)器中聚合內(nèi)容物中單體(例如，乙烯)的 存在，活化催化劑中的Cr+6價位改變?yōu)镃r+2有利地，催化劑中的Cr+2位點對于聚合是有活性 的。然而，應(yīng)該強調(diào)，如先前所討論的，可以采用鉻系統(tǒng)以外的各種催化劑系統(tǒng)?？傊磻?yīng)器中加入的組分通常由反應(yīng)器210內(nèi)的流體介質(zhì)構(gòu)成，在所述流體介 質(zhì)內(nèi)催化劑是懸浮的微粒。調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，諸如溫度、壓力和反應(yīng)劑濃度，以便有助于反應(yīng) 器中聚烯烴的所需性質(zhì)和制備速率，從而控制反應(yīng)器的穩(wěn)定性，等。溫度典型地保持在聚合 物產(chǎn)物將變成溶液的水平以下。如指出的那樣，由于聚合反應(yīng)的放熱性質(zhì)，冷卻流體可以通 過部分回路漿料反應(yīng)器210周圍的夾套212循環(huán)以去除多余的熱，從而將溫度保持在所需 的范圍內(nèi)，通常為150° F至250° F(65C至121C)。同樣，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,典型地為450-700psig。當(dāng)聚合反應(yīng)在反應(yīng)器210內(nèi)進(jìn)行時，單體(例如，乙烯)和共聚單體(例如，I"己 烯)聚合以形成聚烯烴(例如，聚乙烯)聚合物，其在反應(yīng)溫度下在流體介質(zhì)中基本上不 溶，從而形成固體顆粒物在介質(zhì)內(nèi)的漿料。這些固體聚烯烴顆粒物可以經(jīng)沉降管或其他方 式，諸如連續(xù)出料，如所繪的排放流22，從反應(yīng)器210中去除。在下游加工中，從反應(yīng)器排放的聚烯烴可以從漿料中萃取并純化。B.反應(yīng)器中聚烯烴的粒度反應(yīng)器中聚烯烴絨毛的粒度范圍或分布可根據(jù)采用的聚合催化劑、聚合物產(chǎn)物 和反應(yīng)條件而變化。例如，Englehard Lynx 100催化劑平均產(chǎn)生的聚合物微粒比使用 Davidson 969 MS鉻催化劑產(chǎn)生的聚合物微粒小。通常，可以采用這樣的催化劑由于催化 劑尺寸、形狀、反應(yīng)表面積或其他催化劑活性特性，其產(chǎn)生處于所需尺寸范圍內(nèi)的微粒。具 體地，由催化劑產(chǎn)生的聚合物微粒的尺寸通常隨著催化劑微粒尺寸而成比例地變化；即，較 小的催化劑通常產(chǎn)生較小的聚合物微粒。不同尺寸的聚合物微粒的重量百分比可以在催化 劑之間有所變化，并且通常與催化劑微粒尺寸相對應(yīng)。此外，可以調(diào)整反應(yīng)器運行條件，諸 如漿料密度、溫度、停留時間等，從而調(diào)節(jié)粒度分布。粒度分布通常被規(guī)定為在反應(yīng)條件下運轉(zhuǎn)的回路漿料反應(yīng)器中保持合適的漿料 條件，所述反應(yīng)條件諸如關(guān)于圖1所討論的那些。此外，粒度分布通常被規(guī)定為有助于聚烯 烴絨毛的下游加工。具體地，可以指定粒度范圍以減少極大微粒的存在，極大微?？赡苁瓜?游設(shè)備結(jié)垢，所述下游設(shè)備包括閃蒸容器(或閃蒸室、閃蒸分離器等)、清洗塔，等等。此較 大微粒的減少有助于去除反應(yīng)器集料罐或預(yù)備閃蒸罐(AFT)。在一個實施方式中，催化劑和采用的運轉(zhuǎn)條件產(chǎn)生小于Iwt %的大于1，500 μ橫 徑(across)的聚合物微粒。在另一個實施方式中，小于5wt %的聚合物微粒大于1000 μ 橫徑。還在另一個實施方式中，小于0. 的聚合物微粒大于1，500μ橫徑和/或小于 0.5wt%的聚合物微粒大于ΙΟΟΟμ橫徑。在另一個極端，為了避免與過多數(shù)量的細(xì)小微 粒相關(guān)的問題，在一個實施方式中，小于5wt%的聚合物微粒小于100μ橫徑，并且在另一 個實施方式中，小于0.5wt%的聚合物微粒小于100 μ橫徑。此外，還在另一個實施方式 中，超過70wt%的聚合物微粒在300 μ和500μ橫徑之間，并且在其他的實施方式中，超過 80襯％的聚合物微粒在30011和500 μ橫徑之間。還在另一個實施方式中，超過90襯％的 聚合物微粒在300 μ和500 μ橫徑之間。III.稀釋劑/單體回收系統(tǒng)Α.閃蒸室來自反應(yīng)器210的排放物22可以流動通過在線急速加熱器222并且流至閃蒸室 224中。在線急速加熱器222可以是環(huán)繞管，其使用例如蒸汽或蒸汽冷凝物作為加熱介質(zhì)， 從而為排放物22提供間接加熱。因此，回路漿料反應(yīng)器210流出物(排放物2 在其被引 入至閃蒸室2 之前被加熱。此外，在排放物22進(jìn)入閃蒸室2M之前，水或其他催化劑毒 物可以被注入至排放物22中，從而使排放物22流中的任何殘留催化劑失活。因為從定義 來看，這些注入的組分是催化劑毒物，因此它們典型地從再循環(huán)至反應(yīng)器210的任何回收 物質(zhì)(例如，單體或稀釋劑)中完全去除，或至少基本上去除。在閃蒸室224中，反應(yīng)器排放物22的大多數(shù)非固體組分作為閃蒸氣體2 中的蒸 汽在塔頂被移除。注意，正是此再循環(huán)的閃蒸氣體2 可以在到達(dá)反應(yīng)器210(即，經(jīng)進(jìn)料 系統(tǒng)16)的路線中繞過分餾系統(tǒng)。在聚烯烴制備中，此蒸汽典型地主要為稀釋劑，諸如先前 提及的異丁烷或其他稀釋劑。其還可以包含未反應(yīng)的單體(例如，乙烯)和其他輕組分，以 及未反應(yīng)的共聚單體(例如，1-己烯、丁烯、1-戊烯、1-辛烯和1-癸烯)和其他重組分(例 如，己烷和低聚物)。通常，輕組分或“輕成分(lights)”可以被定義為沸點比采用的稀釋劑低的那些輕組分。相反，重組分或“重成分(heavies)”可以被定義為沸點比稀釋劑高的 那些組分。閃蒸氣體226的示例性近似組成為Mwt. %異丁烷、5wt. %乙烯和Iwt. %其他 組分。絨毛的水平或體積可以在閃蒸室224中保持，從而給予絨毛在室224中附加的停留 時間，以有助于分離夾帶在多孔絨毛微粒中的液體和蒸汽。閃蒸氣體2 可以在固體去除設(shè)備參見例如圖6)諸如旋風(fēng)分離器、袋式濾 器等中加工，在該設(shè)備中夾帶的絨毛固體(例如，典型地為細(xì)小微?；蚣?xì)料)被去除并返回 至閃蒸室2 或至下游設(shè)備，諸如下面討論的清洗塔228。例如，閃蒸氣體2 還可以移動 通過脫氧床。此外，閃蒸氣體2 在其再循環(huán)至進(jìn)料系統(tǒng)16或分餾系統(tǒng)30之前可以在熱 交換器例如，殼管結(jié)構(gòu))中冷卻或冷凝。為了減小分餾系統(tǒng)30的尺寸和成本，一部分 閃蒸氣體226、處理的閃蒸氣體226A和/或冷凝的閃蒸氣體226B可以繞過分餾系統(tǒng)30并 且經(jīng)進(jìn)料系統(tǒng)16更直接地返回(例如，經(jīng)圖1的管線34)至反應(yīng)器210。熱交換器246可以具有冷卻劑供應(yīng)管線248和冷卻劑回收管線250。例如，采用的 冷卻劑可以是冷卻塔水。本技術(shù)可以為熱交換器對8(冷凝器)提供增加的尺寸，從而容納 從反應(yīng)器(在傾卸或異常運轉(zhuǎn)中)排放至閃蒸容器224(代替集料容器46)的附加量的稀 釋劑和單體。對于閃蒸室224中的固體(聚合物)，它們帶有小量夾帶的稀釋劑(和單體)，其 被移除并且經(jīng)固體排放物230傳送至清洗塔228。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員要理解的是，固體 排放物230管道可以包括閥門結(jié)構(gòu)，其允許聚合物向下流動通過管道，同時降低蒸汽在清 洗塔2 和閃蒸室2M之間流動的可能性。例如，一個或多個旋轉(zhuǎn)閥或循環(huán)閥可以布置在 固體排放物230管道上。此外，一個或多個相對小的絨毛(清洗)室也可以布置在管道上。 按照慣例，來自閃蒸室的絨毛固體已經(jīng)排放至低壓閃蒸室，較低壓力的閃蒸氣體需要壓縮 以再循環(huán)至分餾系統(tǒng)30和反應(yīng)器。然而，低壓閃蒸(和相關(guān)的壓縮)的去除使得來自閃蒸 室224的絨毛固體從閃蒸室2M排放至清洗塔228。這種至清洗塔的排放可以包括合適的 閥門結(jié)構(gòu)、清洗室，或簡單地包括管道，等等。B.清洗塔加料至清洗塔228的大部分固體典型地是離開閃蒸室224的固體排放物230 (聚 烯烴絨毛)。清洗塔2 的目的是從進(jìn)入的固體流中去除殘余的烴，并且提供基本上清潔的 聚合物絨毛232。絨毛232可以運輸或傳送至擠出/卸載系統(tǒng)36用于轉(zhuǎn)變成為球粒38，并 且作為聚烯烴球粒樹脂分銷和銷售給消費者40。通常，從清洗塔2 作為聚合物絨毛232 排放的經(jīng)處理的聚合物微?？梢圆捎贸Ｒ?guī)的完成工序，諸如螺桿擠出機，在擠出/卸載系 統(tǒng)36中加工(圖1)。在圖示的示例性清洗塔系統(tǒng)中，氮循環(huán)通過清洗塔2 從而經(jīng)塔頂排放物234去 除殘余的烴。此排放物234可以通過分離裝置236諸如膜回收裝置、變壓吸附裝置、冷凍裝 置等傳送，從而經(jīng)氮流238回收氮，并且將分離的烴流240排放為至分餾系統(tǒng)30的進(jìn)料。 在本領(lǐng)域中，分離裝置236可以已知為異丁烷氮回收裝置(Isobutane Nitrogen Recovery Unit) (INRU)。此外，新鮮氮242可以加入至氮回路中以補償清洗塔2 系統(tǒng)中的氮損失。 最后，應(yīng)該注意的是，烴流240可以有益地提供至分餾系統(tǒng)30的進(jìn)料。例如，從分離裝置236 排放的烴流240可以獲得烴原料，其可以被加工以得到催化劑制備中使用的不含烯烴的稀 釋劑。
C.備用結(jié)構(gòu)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員要理解的是，在稀釋劑/單體回收系統(tǒng)M中可以采用各種結(jié) 構(gòu)。例如，來自閃蒸室224的固體排放物230可以傳送至另一個反應(yīng)器(例如，氣相反應(yīng) 器)而不是傳送至清洗塔2 或低壓閃蒸室。如果排放至另一個反應(yīng)器，催化劑毒物可以 不在排放物22中的上游注入，并且，因此，殘留的活性催化劑仍然用于進(jìn)一步聚合。在另一個結(jié)構(gòu)中，清洗塔2 可以從回收系統(tǒng)20中去除，并且與下游的擠出機加 料罐組合。如果需要，可以重新安置與清洗塔2 連接的分離裝置236從而適應(yīng)擠出機加 料罐。因此，閃蒸室224中的高加工壓力可以用來將固體排放物230中的絨毛微粒輸送至 擠出/卸載系統(tǒng)36，去除了傳統(tǒng)用來將絨毛232輸送至擠出/卸載系統(tǒng)的鼓風(fēng)系統(tǒng)(和相 關(guān)的電消耗)。另外，閃蒸室224中的加工壓力可以用來在密相運輸裝置中運輸絨毛微粒， 因此降低了流動微粒的速度并且減少了運輸對微粒的損壞。D.組合的閃蒸室/反應(yīng)器集料罐圖2圖示了用于接收在異常或傾卸事件期間來自反應(yīng)器的漿料排放物48的常規(guī) 集料容器46。漿料傾卸排放物48可以位于圍繞環(huán)管反應(yīng)器210的一個或或多個位置處。 卸料閥或安全閥可以排放至集料容器46，例如，在漿料循環(huán)停止、環(huán)管反應(yīng)器210的壓力過 高等期間。在集料容器46中，漿料的液體部分閃蒸并且排放在塔頂流50中，至火炬，例如， 用于燃燒，或例如，至其他系統(tǒng)以減少排放和/或回收能量。固體和任何夾帶的烴可以經(jīng)固 體流52排出集料容器46的底部。典型地，如討論的那樣，固體流52通常不回收而被廢棄。 根據(jù)本技術(shù)，可去除集料容器46。相反，在異常運轉(zhuǎn)期間反應(yīng)室漿料的傾卸或反應(yīng)器漿料的 排放可以通過正常排放物22(例如，連續(xù)出料)排放至閃蒸容器224。閃蒸室2M和相關(guān)設(shè) 備(例如，塔頂冷凝器)可以制成相應(yīng)的大小。在常規(guī)結(jié)構(gòu)中，反應(yīng)器漿料或固體也可以從環(huán)管反應(yīng)器210下游系統(tǒng)的其他點進(jìn) 入集料容器46。例如，如附圖標(biāo)記54A、54B和54C所指示，集料容器46可以從與連續(xù)出料 下游的反應(yīng)器排放物22連接的管道54A、閃蒸管線222下游和閃蒸容器2M上游的管道 MB、和/或在閃蒸容器2M下游和清洗塔2 上游排放的管道54C接收漿料或聚合物。然 而，同樣，由于在某些實施方式中去除了集料容器46，閃蒸容器2M可以容納來自環(huán)管反應(yīng) 器210 (通過排放物22和閃蒸管線222、正常運轉(zhuǎn)流路)的傾卸排放物。IV.反應(yīng)器流出物排放的連續(xù)出料圖3-5圖示了反應(yīng)器排放物22的連續(xù)出料(CTO)機構(gòu)。相對于沉降管結(jié)構(gòu)，CTO機 構(gòu)通常為在反應(yīng)器啟動和停機期間離開反應(yīng)器的聚烯烴絨毛提供更合乎需要的粒度分布。 過大聚烯烴微粒存在的減少使得減少了啟動和停機期間反應(yīng)器集料罐和預(yù)備閃蒸罐(AFT) 的使用。參看圖3，繪制了布置在回路漿料反應(yīng)器210的管狀彎頭處的連續(xù)出料機構(gòu)觀0。 連續(xù)出料機構(gòu)280包括出料筒觀2、漿料排出管線觀4、緊急截止閥觀5、調(diào)節(jié)流動的比例自 動控制閥286和沖洗管線觀7。反應(yīng)器210可以充滿“液體”運轉(zhuǎn)，并且因為反應(yīng)器液體內(nèi) 容物可稍微壓縮，因此對通過系統(tǒng)的液體的壓力控制可以采用閥門來實現(xiàn)。此外，在稀釋劑 輸入基本上保持恒定時，比例自動控制閥286可以用來控制連續(xù)排出速率并且將總反應(yīng)器 壓力保持在指定的設(shè)定點內(nèi)。參看圖4，其沿圖3的剖面線5-5所取，圖示了具有連續(xù)出料機構(gòu)280的平滑彎曲 的管狀彎頭。因此，圖示的管狀彎頭可以被認(rèn)為是攜帶配件的彎頭。如所示的那樣。該機構(gòu)包括出料筒觀2，在此例中，其以直角附接在彎頭的外表面的切線上。此外，漿料排出管線 284連接至筒觀2。柱塞閥288布置在出料筒觀2內(nèi)，其可以用于至少兩個目的。首先，如 果其一直不被聚合物淤塞，其可以提供用于出料筒的清除機構(gòu)。其次，其可以用作用于整個 連續(xù)出料組件的截止閥。圖5顯示了出料筒282的附接方位，其切線地固定于彎頭的彎曲部分和漿料流剛 剛轉(zhuǎn)向上之前的點處。例如，朝向內(nèi)表面的開口可以是橢圓形的，并且可以進(jìn)行進(jìn)一步擴大 以改善固體出料。應(yīng)該注意的是，可以實現(xiàn)出料筒觀2的各種附接方位。例如，該筒可以垂 直于如圖4中所示的反應(yīng)器彎頭的切線，或與如圖5中所繪制的反應(yīng)器彎頭外表面成切線 地或以其間的任何角度附接于反應(yīng)器210。筒282可以被截斷以與反應(yīng)器的內(nèi)表面平齊或 可以延伸至反應(yīng)器中。一種用于筒觀2的實施方式是其連接端以45度角被截斷。在此情 況下，其可以被安裝使得45度切口的較短邊緣被置于與反應(yīng)器210彎頭外徑相齊平并且45 度切口的較長邊緣突出至反應(yīng)器流中。這可以有助于從反應(yīng)器中俘獲更多的固體和較少的 稀釋劑，因此進(jìn)一步增加了排放的漿料的固體濃度?？梢詫嵤┢渌轿缓臀恢?。V.反應(yīng)器和稀釋劑/單體回收系統(tǒng)的升級和操作本技術(shù)適于集料罐(有時標(biāo)為預(yù)備閃蒸罐)和閃蒸室224的功能的組合。這可以 有益地減少與建造聚烯烴制造設(shè)施相關(guān)的投資成本。其他優(yōu)勢可以包括減少在反應(yīng)器傾卸 情況期間傳送至火炬的氣體和減少一些設(shè)施處的火炬尺寸。盡管本技術(shù)可以采用傳統(tǒng)的環(huán) 管反應(yīng)器的沉降管排放，但使用閃蒸室2M來適應(yīng)反應(yīng)器傾卸情況，從反應(yīng)器的連續(xù)排放 可能更為有益。如所討論的那樣，這是由于來自連續(xù)排放的排放物的粒度分布一般較好的 緣故(即，聚合物的團(tuán)塊和大塊較少)。應(yīng)該注意的是，在聚合物大塊和不需要的物質(zhì)從反 應(yīng)器210排放至閃蒸室224的情況下，可以對閃蒸容器2M設(shè)置清除設(shè)施。此外，由于在反應(yīng)器傾卸情況下聚合物漿料傳送至閃蒸罐224而不是集料容器 46，減少了作為廢料傳送出去的聚合物(S卩，將從集料罐46排放至處置用廢料容器的物質(zhì)) 的量。由于反應(yīng)器傾卸產(chǎn)生的廢棄聚合物可以占環(huán)管反應(yīng)器的整個使用壽命中產(chǎn)生的聚烯 烴的達(dá)或更多。使用本技術(shù)，例如，在反應(yīng)器傾卸期間從反應(yīng)器接收的聚合物可以有益 地作為不合格的球?；厥蘸蛿D出。另外，聚合物從閃蒸容器2M至清洗塔(或至低壓閃蒸容器)的運輸可以經(jīng)過長 的距離。這是因為與之前的集料容器46中獲得的低壓相比，閃蒸容器224中的壓力較高。 有利地，此較高的壓差可以允許組合的集料罐/閃蒸罐位于地面上從而減少容器支撐結(jié)構(gòu) 和相關(guān)的成本。閃蒸室2M頂部的固體去除除設(shè)備244可以增加尺寸以處理增加的閃蒸氣體流， 該閃蒸氣體流可以在反應(yīng)器傾卸事件期間獲得。參看圖6，圖示了示例性的固體去除設(shè)備 2440來自閃蒸室224的閃蒸氣體2 可以進(jìn)入旋風(fēng)分離器258 (例如，破壞閃蒸氣體2 中的大部分夾帶固體的高效旋風(fēng)分離器226)。例如，固體流260可以在旋風(fēng)分離器258的 底部處排放并且再循環(huán)至清洗塔228。離開旋風(fēng)分離器258的頂部的閃蒸氣體226C可以進(jìn) 入袋式濾器沈2，在此處任何附加的固體從袋式濾器沈2的底部經(jīng)固體排放物264被去除。 例如，閃蒸氣體226B然后可以離開袋式濾器沈2的頂部至到達(dá)熱交換器例如，在圖2 的圖示實施方式中)、分餾系統(tǒng)30和/或進(jìn)料系統(tǒng)16(例如，經(jīng)物流34)的路線中。應(yīng)該 注意，閃蒸氣體226B在進(jìn)入熱交換器246 (例如，冷凝器)、分餾系統(tǒng)30和/或進(jìn)料系統(tǒng)16之前可以被進(jìn)一步加工，諸如在脫氧床中。在某些實施方式中，在反應(yīng)器傾卸事件中繞過袋式濾器262可能是有益的。換句 話說，盡管高效旋風(fēng)分離器258可以適應(yīng)于在反應(yīng)器傾卸情況期間獲得的增加的閃蒸氣體 226流，但在某些事件中袋式濾器262的尺寸可能不夠大。因此，旁路管線266和旁通閥268 圖示用于繞過袋式濾器262。另一方面，袋式濾器262可以增加尺寸以適應(yīng)在反應(yīng)器傾卸事 件中從環(huán)管反應(yīng)器210排放的閃蒸氣體2 流。盡管本發(fā)明可能易于作出各種變型和可選形式，但本文已經(jīng)借助于附圖中的實施 例顯示了具體實施方式
并且對其進(jìn)行詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)該理解的是本發(fā)明不意圖限于 公開的特定形式。而是，本發(fā)明要涵蓋落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有變型、等價形式和 可選形式，本發(fā)明的精神和范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種聚烯烴制備系統(tǒng)，包括聚合反應(yīng)器，其被配置成將烯烴單體聚合成聚烯烴固體并且排出包含所述聚烯烴固體 的聚合物漿料；閃蒸容器，其被配置成接收在正常運轉(zhuǎn)期間和在反應(yīng)器傾卸期間排出的聚合物漿料， 所述閃蒸容器被配置成排出所述聚合物漿料的蒸發(fā)烴；和熱交換器，其被配置成接收和冷凝從所述閃蒸容器排出的蒸發(fā)烴。
2.如權(quán)利要求1所述的聚烯烴制備系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)器傾卸包括在約10分鐘至約 30分鐘內(nèi)基本清空所述聚合反應(yīng)器。
3.如權(quán)利要求1所述的聚烯烴制備系統(tǒng)，其中所述閃蒸容器的大小被制成為至少容納 在所述反應(yīng)器傾卸期間從所述聚合反應(yīng)器中排出的所述聚烯烴固體。
4.如權(quán)利要求1所述的聚烯烴制備系統(tǒng)，其中所述閃蒸容器被配置成將所述聚烯烴固 體排放至清洗塔。
5.如權(quán)利要求1所述的聚烯烴制備系統(tǒng)，其中所述閃蒸容器將在所述反應(yīng)器傾卸期間 從所述聚合反應(yīng)器中排出的大部分烴作為塔頂蒸汽排出。
6.如權(quán)利要求1所述的聚烯烴制備系統(tǒng)，其中所述熱交換器的大小被制成為適應(yīng)于所 述反應(yīng)器傾卸期間從所述閃蒸容器塔頂排出的烴蒸汽的流速。
7.如權(quán)利要求1所述的聚烯烴制備系統(tǒng)，其中所述聚合反應(yīng)器不與反應(yīng)器集料罐或預(yù) 備閃蒸罐(AFT)連接。
8.一種操作聚烯烴制備過程的方法，包括在催化劑的存在下在聚合反應(yīng)器中聚合單體以形成聚烯烴； 在正常運轉(zhuǎn)期間在閃蒸容器中加工所述聚合反應(yīng)器的流出物； 在反應(yīng)器傾卸期間在所述閃蒸容器中加工所述聚合反應(yīng)器的流出物；以及 在反應(yīng)器傾卸期間從所述聚合反應(yīng)器排出的所述流出物中回收大部分聚烯烴和烴。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中回收包括將所述烴再循環(huán)至所述聚合反應(yīng)器。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中回收包括冷凝從所述閃蒸容器中排出的烴蒸汽。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中回收包括將所述聚烯烴從所述閃蒸容器運輸至清 洗塔。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述聚合反應(yīng)器不與反應(yīng)器集料罐或預(yù)備閃蒸罐 (AFT)連通。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述反應(yīng)器傾卸包括在約10分鐘至約30分鐘內(nèi)清 空所述聚合反應(yīng)器的內(nèi)容物。
14.一種制造包含聚烯烴的產(chǎn)品的方法，所述方法包括步驟制造產(chǎn)品，所述產(chǎn)品的至少一部分包含聚烯烴，其中所述聚烯烴由包括以下步驟的方 法產(chǎn)生在催化劑的存在下在聚合反應(yīng)器中聚合單體以形成聚烯烴； 在正常運轉(zhuǎn)期間在閃蒸容器中加工所述聚合反應(yīng)器的流出物； 在反應(yīng)器傾卸期間在所述閃蒸容器中加工所述聚合反應(yīng)器的流出物；以及 在反應(yīng)器傾卸期間從所述聚合反應(yīng)器排出的所述流出物中回收大部分聚烯烴和烴。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述制造步驟包括處理聚烯烴以形成所述產(chǎn)品或形成所述產(chǎn)品的聚烯烴組分或其組合的步驟。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中處理步驟包括以下步驟共混、加熱、熔化、復(fù)合、 擠出、注射成型、精密成型、吹塑成型、形成膜、形成涂層或摻入添加劑，或其任意組合。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中回收包括將所述烴再循環(huán)至所述聚合反應(yīng)器。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中回收包括將所述聚烯烴從所述閃蒸容器運輸至清 洗塔。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述聚合反應(yīng)器不與反應(yīng)器集料罐或預(yù)備閃蒸罐 (AFT)連通。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述反應(yīng)器傾卸包括在約10分鐘至約30分鐘內(nèi)清空所述聚合反應(yīng)器。
全文摘要
閃蒸室，其大小被制成為接收在聚烯烴反應(yīng)器的正常運轉(zhuǎn)期間和在反應(yīng)器傾卸期間從反應(yīng)器排出的流出物，其有利地從聚烯烴制造方法的設(shè)備支出中去除了反應(yīng)器集料罐或預(yù)備閃蒸罐。閃蒸室的大小被制成為至少容納從反應(yīng)器中排出的聚烯烴固體。與閃蒸室的塔頂部分流體連接的冷凝器的大小被制成為適應(yīng)于正常運轉(zhuǎn)期間和反應(yīng)器傾卸期間從閃蒸室塔頂排出的蒸發(fā)烴(例如稀釋劑、單體等)的流速。
文檔編號B01J19/24GK102137714SQ200980134220
公開日2011年7月27日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者D·H·伯恩斯, D·W·維瑟, J·D·赫托維, J·E·海因, J·H·泰特 申請人:切弗朗菲利浦化學(xué)公司