Настоящее изобретение относится к способу полимеризации для производства олефиновых полимеров в петлевом реакторе двумя или более выводами-отстойниками, включающему стадии введения в петлевой реактор одного или более олефиновых реагентов, катализаторов полимеризации и разбавителей и одновременной циркуляции указанных реагентов, катализаторов и разбавителей; полимеризации указанных одного или более олефиновых реагентов с получением суспензии полимера, содержащей по существу жидкий разбавитель и твердые частицы олефинового полимера, причем указанный способ дополнительно включает один или более циклов: (а) обеспечение осаждения указанной суспензии полимера в указанных выводах-отстойниках и (б) последовательная выгрузка указанной осажденной суспензии полимера из указанных двух или более выводов-отстойников реактора, причем совокупное время выгрузки из всех выводов составляет более 50%, предпочтительно более 80% и наиболее предпочтительно более 95% от временного интервала между двумя срабатываниями одного и того же вывода-отстойника.

 

(57) Реферат / Формула:
изобретение относится к способу полимеризации для производства олефиновых полимеров в петлевом реакторе двумя или более выводами-отстойниками, включающему стадии введения в петлевой реактор одного или более олефиновых реагентов, катализаторов полимеризации и разбавителей и одновременной циркуляции указанных реагентов, катализаторов и разбавителей; полимеризации указанных одного или более олефиновых реагентов с получением суспензии полимера, содержащей по существу жидкий разбавитель и твердые частицы олефинового полимера, причем указанный способ дополнительно включает один или более циклов: (а) обеспечение осаждения указанной суспензии полимера в указанных выводах-отстойниках и (б) последовательная выгрузка указанной осажденной суспензии полимера из указанных двух или более выводов-отстойников реактора, причем совокупное время выгрузки из всех выводов составляет более 50%, предпочтительно более 80% и наиболее предпочтительно более 95% от временного интервала между двумя срабатываниями одного и того же вывода-отстойника.

 

---

9- PCT/EP2005/050542 C08F6/12,2/14
СПОСОБ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ОЛЕФИНА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ
ВЫГРУЗКОЙ
Область изобретения
Данное изобретение относится к усовершенствованию удаления суспензии полимера из реактора для полимеризации суспензии олефина. Более конкретно, данное изобретение относится к способу полимеризации олефина, при котором полученный полимер последовательно выгружают через последовательно функционирующие выводы-отстойники.
Предшествующий уровень техники
Полимеризацию олефинов, например полимеризацию этилена, часто проводят, используя мономер, разбавитель и возможно сомономер, в петлевом реакторе. Полимеризацию обычно осуществляют в условиях суспензии, где продукт обычно состоит из твердых частиц и находится в суспензии в разбавителе. Насосом обеспечивают непрерывную циркуляцию содержимого реактора, представляющего собой суспензию, чтобы поддерживать взвешенное состояние твердых частиц полимера в жидком разбавителе, причем продукт часто отбирают с помощью выводов-отстойников, которые приводят в действие периодически для извлечения продукта. Осаждение в выводах используют для увеличения концентрации твердых частиц в суспензии, получаемой, в конечном счете, в виде суспензии продукта. Далее продукт либо транспортируют в другой реактор, либо выгружают по испарительным линиям в испарительную емкость, где большая часть разбавителя и непрореагировавших мономеров испаряется и возвращается в цикл. Частицы полимера высушивают, возможно добавляют добавки, и, наконец, полимер экструдируют и гранулируют. Этот способ приобрел международный успех, причем таким способом ежегодно производят миллионы тонн этиленовых полимеров.
Однако в этих способах полимеризации выводы-отстойники создают некоторые проблемы. Они представляют собой наложение "периодических" или "ненепрерывных" приемов на базовый непрерывный процесс. Каждый раз, когда вывод-отстойник доходит до стадии, на которой он "выгружает" или "выбрасывает" накопленную суспензию полимера, это оказывает
нежелательное воздействие на давление в петлевом реакторе, которое не остается постоянным. Колебания давления в петлевом реакторе могут быть более 0,1 МПа (1 бар). При очень высокой концентрации мономера такие колебания давления могут создавать несколько проблем, таких как образование газовых пузырей, которые могут затруднять работу циркуляционного насоса. Они также могут провоцировать нарушения в схеме управления давлением в реакторе.
Известны, однако, различные альтернативные методики извлечения продукта. Например, в WO 01/05842 описана установка для извлечения концентрированной суспензии из текущего в трубопроводе потока суспензии, характеризующаяся наличием канала в трубопроводе в зоне выхода, причем выход приспособлен для непрерывного удаления суспензии.
В ЕР 0891990 описан способ полимеризации олефинов, при котором суспензию продукта извлекают посредством непрерывного отбора продукта, более конкретно, с помощью вытянутого полого дополнительного приспособления, установленного на реакторе. При этом указанное полое дополнительное приспособление напрямую связано по жидкости с нагреваемой линией испарения и таким образом приспособлено для непрерывного отвода суспензии продукта.
Однако описанные выше установки и способы имеют недостаток, заключающийся в том, что выводимая из реактора суспензия все еще содержит большое количество разбавителя и других реагентов, таких как мономер, которые затем необходимо отделять от частиц полимера и обрабатывать с целью повторного использования в реакторе. Другим недостатком указанных выше установок и способов является отсутствие гибкости во время фазы запуска реакции или в ответ на большие отклонения от нормального режима работы реактора, вроде внезапного прерывания одного из подающих потоков.
Поэтому задачей настоящего изобретения является разработка способа полимеризации, осуществляемого в петлевом реакторе, где суспензию полимера эффективно удаляют из петлевого реактора через последовательно задействованные выводы-отстойники. Задачей настоящего изобретения также является создание устойчивых реакционных условий в реакторе в процессе полимеризации. Более конкретно, задача изобретения состоит в том, чтобы сохранять давление и избегать колебаний давления в реакторе полимеризации.
Задачей настоящего изобретения также является увеличение производительности реактора путем обеспечения стабильных условий работы. Задача также состоит в увеличении концентрации мономера в жидкой среде. Задача настоящего изобретения также состоит в увеличении массового процента (масс. %) твердых частиц полимера в полимеризационной суспензии, циркулирующей в зоне полимеризации в петлевом реакторе. Задача изобретения также состоит в том, чтобы обеспечить гибкий процесс, который можно перевести на обычный режим опорожнения вывода-отстойника для адаптации при внезапном нарушении рабочих условий, вызванном, например, внезапным большим изменением скоростей подачи разбавителя или мономера или условий запуска.
Сущность изобретения
Эти задачи решены способами по настоящему изобретению.
Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение относится к способу полимеризации для производства олефиновых полимеров в петлевом реакторе, включающем два или более вывода-отстойника, включающему стадии
введения в петлевой реактор одного или более олефиновых реагентов, катализаторов полимеризации и разбавителей и возможно добавок и одновременной циркуляции указанных реагентов, катализаторов и разбавителей и возможных добавок;
полимеризации указанных одного или более олефиновых реагентов с получением суспензии полимера, включающей по существу жидкий разбавитель и твердые частицы олефинового полимера,
причем указанный способ дополнительно включает один или более циклов:
(а) обеспечение осаждения указанной суспензии полимера в указанных выводах-отстойниках, и
(б) последовательная выгрузка указанной осажденной суспензии полимера из указанных двух или более выводов-отстойников реактора, причем совокупное время выгрузки из всех выводов составляет более 50%, предпочтительно более 80%, и наиболее предпочтительно более 95% от временного интервала между двумя срабатываниями одного и того же вывода-отстойника.
Неожиданно оказалось, что такая работа выводов-отстойников существенно уменьшает недостатки, свойственные периодической работе выводов-отстойников, и дает возможность реактору работать при гораздо более высокой концентрации твердых частиц. В результате, в соответствии с этим изобретением возможны концентрации выше 40 массовых процентов.
Кроме того, настоящее изобретение также дает возможность создать устойчивые реакционные условия в реакторе в процессе полимеризации. Более конкретно, способы по настоящему изобретению позволяют поддерживать оптимальную величину давления в реакторе и избегать колебаний давления в реакторе полимеризации. В частности, этот признак достигается обеспечением процесса, в котором выводы-отстойники попеременно открывают и закрывают так, что выгрузка из выводов-отстойников происходит попеременно. Путем последовательного открывания и закрывания последовательных выводов-отстойников этот способ обеспечивает то, что время, когда ни один из выводов-отстойников не открыт и когда в реакторе растет давление, значительно сокращается и, возможно, даже отсутствует, что приводит к тому, что поведение давления в реакторе сходно с профилем давления, получаемым в процессе непрерывного отвода.
Настоящее изобретение подробно раскрыто ниже. Описание дается только на примерах и не ограничивает изобретение. Номера для ссылок относятся к прилагаемым фигурам.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 2А представлена диаграмма последовательности операций для выводов-отстойников, работающих в соответствии с предшествующим уровнем техники.
На Фиг. 2Б представлен график зависимости измеренного давления от времени в реакторе, работающем в соответствии с предшествующим уровнем техники.
На Фиг. ЗА представлена диаграмма последовательности операций для выводов-отстойников, работающих согласно воплощению настоящего изобретения.
На Фиг. ЗБ представлен график зависимости измеренного давления от
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ
времени в реакторе, работающем в соответствии воплощением настоящего изобретения, соответствующим Фиг. ЗА.
На Фиг. ^ представлен схематический общий вид сдвоенного петлевого реактора полимеризации.
Подробное описание изобретения
Данное изобретение относится к способу полимеризации олефина в петлевом реакторе с использованием разбавителя, с тем, чтобы производить в качестве продукта суспензию полимера и разбавителя. Более конкретно, изобретение относится к способам полимеризации для производства полимера, где образуется отходящий продукт полимеризации, который представляет собой суспензию твердых частиц полимера, взвешенных в жидкой среде, обычно состоящей из реакционного разбавителя и непрореагировавших мономеров.
Настоящее изобретение применимо к любому процессу, продуцирующему отходящий продукт, представляющий собой суспензию твердых частиц полимера, взвешенных в жидкой среде, содержащей разбавитель и непрореагировавший мономер. Такие реакционные процессы включают процессы, которые стали известны в данной области техники как процессы полимеризации с образованием частиц.
Осажденная суспензия полимера может быть выгружена из указанных двух или более выводов-отстойников посредством разгрузочных клапанов в заданном последовательном режиме, таком, что совокупное время выгрузки для всех выводов составляет более 50%, предпочтительно более 80% и наиболее предпочтительно более 95% от периода времени между двумя срабатываниями одного и того же вывода-отстойника. В наиболее предпочтительном воплощении совокупное время выгрузки для всех выводов составляет от 95% до 100% от промежутка времени между двумя срабатываниями одного и того же вывода-отстойника.
Применяемый здесь термин "совокупное время выгрузки" относится к сумме продолжительности времени, в течение которого разгрузочный клапан каждого вывода-отстойника остается открытым, причем указанная сумма берется по всем выводам-отстойникам и ограничивается однократным открыванием каждого вывода-отстойника.
Оставляя по меньшей мере один вывод-отстойник открытым более 50%,
предпочтительно более 80%, лучше всего более 95% и наиболее предпочтительно 100% времени между двумя последовательными срабатываниями любого одного вывода-отстойника, можно значительно снизить и даже избежать колебаний реакционных условий в реакторе и, в частности, колебаний давления.
Настоящий способ включает стадию подержания потока осажденной суспензии полимера из указанного реактора последовательной выгрузкой из упомянутого вывода-отстойника.
Настоящий способ по изобретению дает несколько преимуществ по сравнению с предшествующим уровнем техники, в том числе: обеспечивает режим стабильного давления в зоне извлечения продукта (например, стабильный профиль давления на выходе газа из испарительной емкости, позволяет лучше осуществлять эксплуатацию рециркуляционного газового компрессора); благодаря незначительному падению давления в реакторе или даже полному отсутствию падения давления значительно увеличивается максимальная концентрация мономера в жидкой среде в петлевом реакторе, и, соответственно, увеличивается производительность реактора; значительно увеличивается масс. % твердых частиц полимера в полимеризационной суспензии. Другое преимущество настоящего способа состоит в облегчении отклика на внезапное падение давления в реакторе, которое может произойти, если быстро снижается поток мономера. Настоящее изобретение также дает возможность создать в реакторе устойчивые реакционные условия в процессе полимеризации. Более конкретно, способы по настоящему изобретению позволяют поддерживать определенную величину давления в реакторе и избегать колебаний давления в реакторе полимеризации. Кроме того, выгрузка суспензионного продукта полимеризации, выполненная по настоящему изобретению, позволяет ограничивать концентрацию мономеров лишь растворимостью мономера в жидком разбавителе в реакторе, что увеличивает удельную скорость реакции полимеризации и увеличивает производительность реактора.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу полимеризации для производства олефиновых полимеров в виде частиц, который заключается в каталитической полимеризации олефинов, таких как олефины Сг-С8, в разбавителе, содержащем подлежащий полимеризации
мономер, причем полимеризационная суспензия, циркулирует в петлевом реакторе, в который подают исходный материал и из которого удаляют образовавшийся полимер. Примеры подходящих мономеров включают, без ограничений, мономеры, имеющие от 2 до 8 атомов углерода в молекуле, такие как этилен, пропилен, бутилен, пентен, бутадиен, изопрен, 1-гексен и тому подобное.
Реакцию полимеризации можно проводить при температуре от 50 до 120°С, предпочтительно при температуре от 70 до 115°С, более предпочтительно при температуре от 80 до 110°С, и при давлении от 2 до 10 МПа (20 до 100 бар), предпочтительно при давлении от 3 до 5 МПа (30 до 50 бар), более предпочтительно при давлении от 3,7 до 4,5 МПа (37 до 45 бар).
В предпочтительном воплощении настоящее изобретение особенно подходит для полимеризации этилена в изобутановом разбавителе. Подходящая полимеризация этилена включает, без ограничений, гомополимеризацию этилена, сополимеризацию этилена и более высоких 1-олефиновых сомономеров, таких как 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен или 1-децен. В одном из воплощений настоящего изобретения, указанный сомономер представляет собой 1-гексен.
Этилен полимеризуется в жидком разбавителе в присутствии катализатора, возможно сокатализатора, возможно сомономера, возможно водорода и возможно других добавок, при этом образуется полимеризационная суспензия.
Используемый здесь термин "полимеризационная суспензия" или "суспензия полимера" означает по существу многофазную композицию, включающую по меньшей мере твердые полимерные частицы и жидкую фазу и допускающий присутствие в процессе третьей фазы (газ), по меньшей мере локально, причем жидкая фаза является непрерывной фазой. Твердые частицы включают катализатор и полимеризованный олефин, такой как полиэтилен. Жидкости включают инертный разбавитель, такой как изобутан, с растворенным мономером, таким как этилен, и возможно один ли более сомономеры, агенты, контролирующие молекулярную массу, такие как водород, агенты-антистатики, агенты, предотвращающие порчу, химические поглотители и другие технологические добавки.
Подходящие разбавители (в противоположность растворителям или
мономерам) хорошо известны в данной области и включают углеводороды, которые инертны или по меньшей мере по существу инертны и являются жидкими в условиях реакции. Подходящие углеводороды включают изобутан, н-бутан, пропан, н-пентан, изопентан, неопентан, изогексан и н-гексан, причем изобутан предпочтителен.
Подходящие катализаторы хорошо известны в данной области. Примеры подходящих катализаторов включают, без ограничений, оксид хрома, такой как оксиды хрома, нанесенные на диоксид кремния, металлорганические катализаторы, включая катализаторы, известные в данной области как катализаторы Циглера или Циглера-Натта, металлоценовые катализаторы и тому подобные. Термин "сокатализатор", использованный здесь, относится к веществам, которые могут быть использованы вместе с катализатором, чтобы улучшить активность катализатора в ходе реакции полимеризации.
Полимеризационную суспензию поддерживают в состоянии циркуляции в петлевом реакторе, включающем вертикальные трубчатые секции с рубашкой, соединенные посредством колена. Теплоту полимеризации можно отводить с помощью охлаждающей воды, циркулирующей в рубашке реактора. Указанную полимеризацию можно осуществлять в одном или в двух и или более петлевых реакторах, которые могут быть поединены параллельно или последовательно. Указанные реакторы работают в режиме заполнения жидкостью. Если их используют последовательно, они могут быть соединены посредством, например, одного или более выводов-отстойников первого реактора.
Полученный полимер выгружают согласно способу по настоящему изобретению из петлевого реактора вместе с разбавителем через два или более выводы-отстойники, в которых содержание твердых частиц увеличивается относительно их концентрации в реакторе.
Последовательная выгрузка включает также ситуации, когда выгрузка из указанных выводов-отстойников может происходить по очереди или одновременно.
Согласно одному из воплощений настоящего изобретения скорость выгрузки суспензии полимера такова, что обеспечивает по существу непрерывный выход потока из петлевого реактора (из точек выгрузки суспензии полимера через два или более выводы-отстойники, а также через зону извлечения продукта), равного входящему потоку, питающему реактор.
Используемый здесь термин "по существу непрерывный" относится к потоку, который может прерываться не более чем на 50% времени, предпочтительно не более чем на 20% времени, наиболее предпочтительно не более чем на 5% времени.
Скорость выгрузки полимеризационной суспензии из реактора и в зону извлечения продукта такая, чтобы поддерживать давление в суспензионном реакторе как можно более постоянным и исключать скачкообразные пульсации низкого давления, связанные с более важной и более внезапной выгрузкой части содержимого реактора, которая происходит при обычной периодической работе выводов-отстойников суспензионных реакторов.
Используемый здесь термин "зона извлечения продукта" включает, но без ограничения, нагреваемые или не нагреваемые испарительные линии, испарительную емкость, циклоны, фильтры и связанные с ними системы извлечения пара и твердых частиц или линии транспортировки в другой реактор или указанный другой реактор, когда несколько реакторов соединены последовательно.
Когда ниже по потоку выводов-отстойников реактор отсутствует, тогда можно сбросить давление для извлеченной суспензии и направить ее, например, по нагреваемым или не нагреваемым испарительным линиям в испарительную емкость, где разделяют полимер и непрореагировавший мономер и/или сомономер и разбавитель. Дегазация полимера может быть затем завершена в продувочной колонне.
Когда по потоку ниже выводов-отстойников присутствует по меньшей мере один реактор, тогда выгружаемую суспензию транспортируют по транспортировочным линиям в следующий реактор. Транспортировка возможна благодаря вводу суспензии в расположенный ниже по потоку реактор в точке, где давление ниже, чем давление на выходе из выводов-отстойников.
В качестве примера единичного петлевого реактора, подходящего для осуществления способа полимеризации согласно изобретению, можно рассмотреть использование единичного петлевого реактора. Указанный способ полимеризации осуществляют в указанном единичном петлевом реакторе, который обычно включает множество соединенных между собой трубок, таких как множество сегментов вертикальных трубок, множество отходящих вверх сегментов трубок, множество отходящих вниз сегментов трубок, где каждый из
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ
указанных сегментов вертикальных трубок присоединен своим верхним концом к одному из указанных верхних боковых сегментов трубки и присоединен своим нижним концом к одному из указанных нижних боковых сегментов трубок через соединительные сегменты, имеющие форму колена, что и определяет путь непрерывного потока указанной суспензии. Подразумевается, что хотя иллюстрируется петлевой реактор, который имеет шесть вертикальных трубок, указанный петлевой реактор может быть оборудован меньшим или большим числом трубок, например 4 или более трубками, например иметь от 4 до 20 вертикальных трубок. Вертикальные секции сегментов трубок предпочтительно оснащены нагревательными рубашками. Тепло полимеризации может быть отведено с помощью охлаждающей воды, циркулирующей в этих рубашках реактора. Реагенты вводят в реактор по соответствующей линии. Катализатор, возможно в сочетании с сокатализатором или активирующим агентом, вводят в реактор посредством соответствующего трубопровода. В предпочтительном воплощении катализаторы вводят через трубопровод, находящийся по потоку непосредственно выше циркуляционного насоса, а разбавитель, мономер, возможно сомономеры и реакционные добавки вводят по линии подачи реагентов непосредственно ниже по потоку циркуляционного насоса.
Полимеризационная суспензия направленно циркулирует через петлевой реактор с помощью одного или более насосов, таких как аксиальный насос. Этот насос может работать от электродвигателя. Применяемый здесь термин "насос" включает любое устройство, обеспечивающего сжимающее движение, поднимая давление среды, посредством, например, поршня или комплекта вращающихся лопастей.
Реактор также снабжен двумя или более выводами-отстойниками, соединенными с трубками реактора. Полимеризационная суспензия может быть извлечена из петлевого реактора выгрузкой суспензии, осажденной в указанных двух или более выводах-отстойниках, в одну или более линии извлечения продукта, например, в зону извлечения продукта.
Одна из горизонтальных секций петлевого реактора оборудована, например, четырьмя выводами-отстойниками. В предпочтительном воплощении способы по настоящему изобретению реализуются в петлевом реакторе, включающем по меньшей мере два вывода-отстойника. В другом воплощении способы по настоящему изобретению реализуются в петлевом
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ
реакторе, включающем от 2 до 20 выводов-отстойников, предпочтительно от 4 до 12 выводов-отстойников, более предпочтительно от 6 до 10 выводов-отстойников. Выводы-отстойники могут быть локализованы в любом сегменте или в любом колене указанного реактора. В указанных выводах-отстойниках полимеризационная суспензия осаждается таким образом, что суспензия, выходящая из реактора более концентрирована в отношении твердых частиц, чем циркулирующая суспензия. Это позволяет ограничить количество разбавителя, подлежащего обработке и повторной подаче в реактор, например в последний реактор установки из множества реакторов. Это также ограничивает перенос реагентов в следующий реактор, который должен быть сведен к минимуму, когда петлевые реакторы установлены последовательно, как это указано в патенте ЕР 649860. Должно быть понятно, что выгрузка из указанных выводов-отстойников может происходить в непрерывном последовательном или периодическом режиме, но предпочтительно в последовательном режиме.
Выводы-отстойники предпочтительно снабжены запорными клапанами. Эти клапаны могут быть, например, шаровыми клапанами. Эти клапаны в нормальных условиях открыты и могут закрываться, например, чтобы отсечь вывод-отстойник от эксплуатации. Указанные клапаны могут быть закрыты, когда давление в реакторе падает ниже выбранной величины. Кроме того, выводы-отстойники могут быть снабжены клапанами для отбора продукта или выгрузки.
В воплощении настоящего изобретения выгрузка достигается путем синхронизации времени открывания и закрывания разгрузочного клапана каждого вывода-отстойника, что поддерживает поток осажденной полимерной суспензии из указанного реактора.
Разгрузочный клапан, который может быть использован в этом изобретении, может быть клапаном любого типа, который может обеспечить эффективную выгрузку суспензии полимера, когда открыт полностью. Угловой клапан или шаровые клапаны подходят для использования. Например, клапан может иметь такую конструкцию, которая предотвращает накопление и выпадение в виде осадка твердого материала на основных деталях корпуса клапана. Однако специалисты могут выбрать тип и конструкцию разгрузочного клапана, которые требуются. Часть вывода или весь вывод целиком
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ
разгружается при каждом открывании разгрузочного клапана.
В предпочтительном воплощении, выгрузку из каждого отдельного вывода-отстойника регулируют так, чтобы количество осажденной суспензии, выгружаемой через клапан в зону извлечения продукта, было менее чем на 10% больше или меньше, чем количество, которое осаждается в указанном отдельном выводе между двумя последовательными открываниями указанного клапана.
На Фиг. 2А представлена диаграмма последовательности операций для выводов-отстойников, работающих в соответствии с предшествующим уровнем техники. Время отложено по оси абсцисс. Каждая линия представляет
состояние 0 одного из выводов-отстойников. На этом схематическом чертеже
рассмотрены четыре вывода А, В, С и D. Это количество выводов взято в качестве примера, но способ относится к любому количеству выводов свыше одного. Каждая из четырех линий имеет два уровня: нижний уровень, означающий, что именно этот вывод закрыт, и верхний уровень, означающий, что он открыт. В этом предшествующем техническом решении существует временной интервал, в течение которого выводы-отстойники закрыты, и суспензия полимера не выгружается. За этот период времени давление в реакторе непрерывно увеличивается из-за непрерывного ввода подаваемого материала в реактор. На Фиг. 2Б приведен график, иллюстрирующий влияние указанной периодической выгрузки на давление в петлевом реакторе. Давление не остается постоянным и сильно меняется между двумя периодами выгрузки. Давление увеличивается, когда все выводы закрыты, и быстро уменьшается, когда один вывод открыт. Колебания давления ЛР в указанном петлевом реакторе может достигать 0,1 МПа (1 бар). Указанное колебание давления создает много проблем, таких как возмущения потока, риск образования в реакторе газовых пузырей из-за зависимости от давления растворимости мономера в разбавителе, что ограничивает производительность процесса полимеризации. Таким образом, периодическая выгрузка имеет также такой недостаток, как ограничение концентрации мономеров в петлевом реакторе.
На Фиг. ЗА представлена диаграмма последовательности операций для выводов-отстойников по воплощению настоящего изобретения с последовательной выгрузкой из выводов. В этом конкретном воплощении, когда
данный вывод-отстойник закрывается, тогда следующий вывод открывается. В этом воплощении один вывод всегда открыт. Скорость выгрузки суспензии полимера такая, что поддерживается поток указанной осажденной суспензии из указанных выводов-отстойников согласно предпочтительному воплощению. В этом предпочтительном воплощении совокупное время выгрузки для всех выводов равен 100% временного интервала между двумя срабатываниями одного и того же вывода-отстойника.
На Фиг. ЗБ представлен график, иллюстрирующий влияние указанной последовательной выгрузки по существу непрерывным потоком на давление в петлевом реакторе в соответствии с предпочтительным воплощением настоящего изобретения. Скорость выгрузки указанной осажденной суспензии такова, что поддерживается постоянное давление в суспензионном реакторе и исключаются скачкообразные пульсации низкого давления, связанные с более важной и более внезапной выгрузкой части содержимого реактора, которая происходит при обычной периодической работе выводов-отстойников на суспензионных реакторах (Фиг. 2А).
В предпочтительном воплощении открывание/закрывание каждого вывода-отстойника, а также разгрузочная апертура каждого вывода-отстойника регулируются и синхронизируются так, чтобы поддерживать постоянное давление в реакторах. В другом предпочтительном воплощении открывание/закрывание каждого вывода-отстойника, а также разгрузочная апертура каждого вывода-отстойника регулируются так, что совокупное время открывания всех выводов составляет более 50%, предпочтительно более 80%, предпочтительно более 95%, наиболее предпочтительно от 95% до 105% от временного интервала между двумя срабатываниями одного и того же вывода-отстойника.
Как показано на указанной Фиг. ЗА, время открывания вывода-отстойника совпадает со временем закрывания следующего вывода-отстойника, причем такая последовательность выдерживается, пока не будет разгружен последний вывода-отстойника; затем цикл начинается снова, чтобы поддерживать поток осажденной суспензии, вытекающий из указанного реактора, по существу непрерывным.
Более конкретно, выгрузку указанной суспензии полимера из каждого вывода-отстойника последовательно осуществляют таким образом, что как
только закончена выгрузка из последнего вывода-отстойника, снова осуществляется выгрузка из первого вывода-отстойника, при этом указанный способ также включает один или более циклов:
(1) закрывания разгрузочного клапана вывода-отстойника при одновременном открывании разгрузочного клапана другого вывода-отстойника,
(2) регулирования потока через разгрузочные клапаны указанных двух или более выводов-отстойников, с тем чтобы регулировать массовый баланс суспензии внутри реактора. Такое регулирование потока может быть достигнуто, например, путем регулирования апертуры разгрузочного клапана или любым регулирующим поток устройством, размещенным вблизи разгрузочного клапана.
Время цикла последовательного открывания разгрузочных клапанов каждого из выводов-отстойников по настоящему изобретению позволяет поддерживать постоянное давление в реакторе.
Регулирование апертуры разгрузочного клапана вывода-отстойника включает, без ограничений, уменьшение или увеличение размера отверстия разгрузочного клапана, или добавление по потоку ниже указанного разгрузочного клапана другого регулирующего поток устройства регулируемой с меньшей апертурой или регулируемого редуктора с меньшей апертурой.
В воплощении настоящего способа открывание вывода-отстойника запускается закрыванием другого вывода-отстойника, а закрывание вывода-отстойника запускает открывание другого вывода-отстойника.
В частности, выгрузку регулируют таким образом, что закрывание первого вывода-отстойника и открывание следующего вывода-отстойника начинаются в одно и то же время.
По настоящему изобретению синхронизация и срабатывание открывания и закрывания указанных выводов-отстойников контролируются вычислительными средствами. Эти вычислительные средства позволяют регулировать и управлять периодическим открыванием выводов-отстойников с заданной частотой и в заданной последовательности, чтобы поддерживать поток указанной осажденной суспензии из указанного реактора, который по существу является непрерывным. Другие средства управления, такие как регуляторы давления или температуры и регуляторы потока, преобразователи потока и датчики потока могут быть использованы для тонкой настройки
процесса выгрузки.
Настоящее изобретение охватывает разные типы средств управления, которые реализуют назначение этого изобретения. Изобретение также применимо в механических, гидравлических или других сигнальных средствах для передачи информации. Почти во всех управляющих системах применяется комбинация электрических, пневматических, механических или гидравлических сигналов. Однако использование любых других типов передачи сигналов, совместимых с используемым способом и оборудованием, входит в объем этого изобретения.
Активизация и управление стадией выгрузки могут быть осуществлены с использованием электрических аналоговых, цифровых электронных, пневматических, гидравлических, механических или других подобных типов оборудования или комбинаций одного или более типов такого оборудования. Вычислительные средства использованы в предпочтительном воплощении этого изобретения для работы и управления параметрами процесса. Компьютеры или другие типы вычислительных устройств могут быть использованы в настоящем изобретении.
Настоящее изобретение также относится к вычислительным средствам, включающим контроллер процесса, оперативно соединенный с разгрузочными клапанами указанных выводов-отстойников.
Настоящее изобретение также относится к способу последовательной выгрузки через два или более выводы-отстойники суспензии полимера из петлевого реактора для достижения по существу непрерывного потока указанной суспензии в зону извлечения продукта, причем указанный способ включает стадию выгрузки указанной осажденной суспензии полимера из указанных двух или более выводов-отстойникова посредством разгрузочных клапанов в заданном последовательном режиме так, чтобы совокупное время открывания всех выводов составляло более 50%, предпочтительно более 80%, а наиболее предпочтительно более 95% от временного интервала между двумя срабатываниями одного и того же вывода-отстойника.
Способ полимеризации по изобретению может также быть осуществлен в множественных петлевых реакторах, таких как, например, сдоеннный петлевой реактор, который показан на Фиг. 4.
На Фиг. 4 представлены два единичных петлевых реактора 100, 116,
которые соединены друг с другом последовательно. Оба реактора 100, 116 состоят из множества соединенных между собой трубок 104. Вертикальные секции трубчатых сегментов 104 предпочтительно оснащены нагревательными рубашками 105. Реагенты вводят в реактор 100 по линии 107. Катализатор, возможно в сочетании с сокатализатором или активирующим агентом, может быть введен в один или в оба реактора 100 и 116 посредством тредопровода 106. Полимеризационная суспензия направленно циркулирует через петлевые реакторы 100, 116, как показывают стрелки 108, с помощью одного или более насосов, таких как аксиальный насос 101. Насосы могут работать от электродвигателя 102. Насосы могут быть оснащены комплектом вращающихся лопастей 103. Первый реактор 100 также снабжен двумя или более выводами-отстойниками 109, соединенными с трубками 104 указанного реактора 100. Второй реактор 116 также снабжен одним или более выводами-отстойниками 109, соединенными с трубками 104 указанного реактора 116. Выгрузку из указанного второго реактора 116 можно осуществлять обычным образом. В предпочтительном воплощении указанный второй реактор 116 снабжен двумя или более выводами-отстойниками 109, выгрузку из которых осуществляют согласно воплощениям настоящего изобретения. Выводы-отстойники 109 предпочтительно снабжены запорным клапаном 110. Кроме того, выводы-отстойники могут быть снабжены устройством для отбора продукта или разгрузочными клапанами 111, или могут напрямую сообщаться с расположенной ниже по потоку секцией. По потоку ниже выхода из вывода-отстойника 109 реактора 100 предусмотрена линия 112 транспортировки, которая позволяет транспортировать суспензию полимера, осажденную в выводах-отстойниках 109, в другой реактор 116, предпочтительно через поршневой клапан 115. Вдоль линии 112 транспортировки трехходовой клапан 114 может направлять поток в зону извлечения продукта, если надо использовать множественные петлевые реакторы в параллельной конфигурации. Суспензию полимера, осажденную в выводах-отстойниках 109 реактора 116, можно удалять посредством одной или более линий 113 извлечения продукта, например, в зону извлечения продукта.
Обнаружено, что при последовательной выгрузке осажденной суспензии полимера из петлевого реактора по настоящему способу в реактор может быть возвращен более высокий массовый процент твердых частиц. Кроме того,
повышенный массовый процент твердых частиц в петлевом реакторе увеличивает время работы катализатора, увеличивает производительность катализатора. Более высокая производительность катализатора также увеличивает массовый процент твердых частиц, удаляемых из реактора, что снижает стоимость переработки разбавителя в оборудовании для рециркуляции. Кроме того, настоящее изобретение дает возможность создать в реакторе устойчивые реакционные условия в процессе полимеризации. Более того, в частности, способы по настоящему изобретению позволяют поддерживать определенную величину давления в реакторе и избегать колебания давления в реакторе полимеризации. Способ по настоящему изобретению также снижает колебание давления в испарительной емкости и на входе в рециркуляционный компрессор, что дает преимущество по надежности указанного компрессора. К тому же, выгрузка суспензии, являющейся продуктом полимеризации, выполняемая по настоящему изобретению, позволяет регулировать концентрацию мономеров по растворимости мономера в жидком разбавителе в реакторе при более высоком стандартном давлении, причем увеличивается удельная скорость реакции полимеризации и увеличивается производительность реактора.
Хотя настоящее изобретение было описано достаточно подробно со ссылками на некоторые его предпочтительные варианты, возможны другие его варианты. Таким образом, сущность и объем прилагаемой формулы изобретения не должны ограничиваться предпочтительными вариантами, описанными здесь.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 . Способ полимеризации для производства олефиновых полимеров в петлевом реакторе, включающем два или более вывода-отстойника, включающий стадии:
- введение в петлевой реактор одного или более олефиновых реагентов, катализаторов полимеризации и разбавителей и одновременная циркуляция указанных реагентов, катализаторов и разбавителей;
- полимеризация указанных одного или более олефиновых реагентов с получением суспензии полимера, включающей по существу жидкий разбавитель и твердые частицы олефинового полимера;
причем указанный способ дополнительно включает один или более циклов:
(а) обеспечение осаждения указанной суспензии полимера в указанных выводах-отстойниках, и
(б) последовательная выгрузка указанной осажденной суспензии полимера из указанных двух или более выводов-отстойников реактора, причем совокупное время выгрузки из всех выводов составляет более 50%, предпочтительно более 80%, и наиболее предпочтительно более 95% от временного интервала между двумя срабатываниями одного и того же вывода-отстойника.
2. Способ по п.1, включающий стадию последовательной выгрузки указанной осажденной суспензии полимера из указанных двух или более выводов-отстойников реактора, причем совокупное время выгрузки из всех выводов составляет от 95% до 105% временного интервала между двумя срабатываниями одного и того же вывода-отстойника.
3. Способ по п.п. 1 или 2, включающий стадию поддержания потока осажденной суспензии полимера из указанного реактора последовательной выгрузкой из указанного вывода-отстойника.
4. Способ по любому из пп. 1-3, где выгрузку осуществляют путем синхронизации времени открывания и закрывания разгрузочного клапана каждого вывода-отстойника, поддерживая таким образом поток осажденной суспензии полимера из указанного реактора.
5. Способ по любому из п.п. 1-4, включающий стадию регулирования
выгрузки из каждого отдельного вывода-отстойника таким образом, что количество осажденной суспензии, выгружаемой через клапан в зону извлечения продукта менее чем на 10% больше или меньше, чем количество, которое осаждается в указанном отдельном выводе между двумя последовательными открываниями указанного клапана.
6. Способ по любому из п.п. 1-5, где выгрузку указанной суспензии полимера из каждого вывода-отстойника последовательно осуществляют таким образом, что сразу после выгрузки из последнего вывода-отстойника вновь производят выгрузку из первого вывода-отстойника, причем указанный способ дополнительно включает один или более циклов:
(1) закрывание разгрузочного клапана вывода-отстойника с одновременным открыванием разгрузочного клапана другого вывода-отстойника,
(2) регулирование потока через разгрузочные клапаны указанных двух или более выводов-отстойников с тем, чтобы регулировать массовый баланс суспензии в реакторе.
7. Способ по п. 6, где указанное регулирование потока осуществляют регулированием апертуры разгрузочного клапана или устройством, регулирующим поток.
8. Способ по любому из п.п. 1-7, где открывание вывода-отстойника запускают при закрывании другого вывода-отстойника.
9. Способ по любому из п.п. 1-8, где закрывание первого вывода-отстойника и открывание следующего вывода-отстойника начинают в одно и то же время.
10. Способ по любому из п.п. 1-9, где открывание первого вывода-отстойника совпадает с закрыванием другого вывода-отстойника.
11. Способ по любому из п.п. 1-10, где открывание и закрывание каждого вывода-отстойника осуществляют приведением в действие разгрузочного клапана, имеющегося на каждом выводе-отстойнике.
12. Способ по любому из п.п. 1-11, где синхронизацией и срабатыванием открывания и закрывания указанных выводов-отстойников управляет вычислительное средство.
13. Способ по любому из п.п. 1-12, который осуществляют в петлевом реакторе, включающем от 2 до 20 выводов-отстойников, предпочтительно от 4
до 12 выводов-отстойников, более предпочтительно от 6 до 10 выводов-отстойников.
14. Способ по любому из п.п. 1-13, который осуществляют в сдвоенных петлевых реакторах, соединенных последовательно.
Способ полимеризации олефина с последовательной выгрузкой
Фиг. ЗБ