1. Петлевой реактор, пригодный для способа полимеризации олефинов, включающий

множество взаимосвязанных труб, определяющих путь течения полимерной суспензии, причем указанная суспензия состоит, по существу, из олефинового реагента, катализатора полимеризации, жидкого разбавителя и твердых частиц олефинового полимера;

средства введения в указанный реактор олефинового реагента, катализатора полимеризации и разбавителя;

насос, пригодный для поддержания циркуляции полимерной суспензии в указанном реакторе;

один или более осадительных стояков, связанных с трубами указанного реактора,

причем усовершенствование реактора состоит в обеспечении

по меньшей мере одного измерительного средства, пригодного для оценки объема суспензии, осажденной внутри осадительных стояков, и

по меньшей мере одного средства регулирования клапанов, функционально связанного с указанными измерительными средствами и с клапаном указанных осадительных стояков.

2. Петлевой реактор по п.1, в котором средства регулирования выполнены с возможностью воздействия на интервал между двумя открытиями клапана.

3. Петлевой реактор по п.1, в котором средства регулирования выполнены с возможностью воздействия на продолжительность открытия клапана.

4. Петлевой реактор по п.1, в котором средства регулирования выполнены с возможностью воздействия на выпускное отверстие клапана.

5. Петлевой реактор по пп.1-4, выполненный с возможностью введения суспензии, выходящей из осадительного стояка, непосредственно во второй петлевой реактор.

6. Способ полимеризации для получения олефиновых полимеров в петлевом реакторе, включающий операции введения в петлевой реактор одного или более олефиновых реагентов, катализаторов полимеризации и разбавителей, и во время циркуляции указанных реагентов, катализаторов и разбавителей осуществление полимеризации указанных одного или более олефиновых реагентов для получения полимерной суспензии, содержащей, по существу, жидкий разбавитель и твердые частицы олефинового полимера, причем указанный способ дополнительно содержит один или более циклов, включающих:

(а) допущение осаждения указанной полимерной суспензии в одном или более осадительных стояках, соединенных с указанным реактором, и

(б) выгрузку из осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, соответствующего объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки, причем указанный заданный объем отличается на + 20%, предпочтительно на + 15%, более предпочтительно на + 10%, наиболее предпочтительно на + 5% от объема полимерной суспензии, осажденного в указанных осадительных стояках после их предыдущей разгрузки.

7. Способ по п.6, содержащий один или более циклов, включающих:

(а) допущение осаждения указанной полимерной суспензии в одном или более осадительных стояках, соединенных с указанным реактором;

(б) контроль объема полимерной суспензии, осажденного в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки;

(в) выгрузку из указанного осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, по существу равного объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

8. Способ по п.6, содержащий один или более циклов, включающих:

(а) допущение осаждения указанной полимерной суспензии в одном или более осадительных стояках, соединенных с указанным реактором,

(б) оценку времени T, необходимого для осаждения заданного объема полимерной суспензии в данном осадительном стояке после его запирания;

(в) запуск выгрузки указанного заданного объема осажденной полимерной суспензии из указанного данного осадительного стояка в зону выделения продукта и

(г) выгрузку в течение заданного периода времени D t указанного заданного объема осажденной полимерной суспензии из указанного осадительного стояка, где указанный заданный объем по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

9. Способ по любому из пп.6-8, включающий операцию регулирования времени открытого состояния осадительного стояка так, чтобы объем полимерной суспензии, выгружаемой из указанного осадительного стояка, был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

10. Способ по любому из пп.6-9, включающий операцию регулирования времени между двумя разгрузками осадительного стояка так, чтобы объем полимерной суспензии, выгружаемой из указанного осадительного стояка, был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

11. Способ по любому из пп.6-10, включающий операцию по регулированию выпускного отверстия осадительного стояка так, чтобы объем полимерной суспензии, выгружаемой из указанного осадительного стояка, был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

12. Способ по любому из пп.6-11, включающий операцию оценки объема полимера, осажденного в стояке после его предыдущей разгрузки, и регулирования скорости открывания клапана и/или отверстия устройства, регулирующего поток, так, чтобы объем, выгружаемый из стояка, был по существу равен оцениваемому осажденному объему.

13. Способ по любому из пп.6-12, включающий операцию выгрузки из осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, равного объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

14. Способ по любому из пп.6-12, включающий операцию выгрузки из осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, превышающего объем полимерной суспензии, осажденный в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

 

(57) Реферат / Формула:
Петлевой реактор, пригодный для способа полимеризации олефинов, включающий

множество взаимосвязанных труб, определяющих путь течения полимерной суспензии, причем указанная суспензия состоит, по существу, из олефинового реагента, катализатора полимеризации, жидкого разбавителя и твердых частиц олефинового полимера;

средства введения в указанный реактор олефинового реагента, катализатора полимеризации и разбавителя;

насос, пригодный для поддержания циркуляции полимерной суспензии в указанном реакторе;

один или более осадительных стояков, связанных с трубами указанного реактора,

причем усовершенствование реактора состоит в обеспечении

по меньшей мере одного измерительного средства, пригодного для оценки объема суспензии, осажденной внутри осадительных стояков, и

по меньшей мере одного средства регулирования клапанов, функционально связанного с указанными измерительными средствами и с клапаном указанных осадительных стояков.

2. Петлевой реактор по п.1, в котором средства регулирования выполнены с возможностью воздействия на интервал между двумя открытиями клапана.

3. Петлевой реактор по п.1, в котором средства регулирования выполнены с возможностью воздействия на продолжительность открытия клапана.

4. Петлевой реактор по п.1, в котором средства регулирования выполнены с возможностью воздействия на выпускное отверстие клапана.

5. Петлевой реактор по пп.1-4, выполненный с возможностью введения суспензии, выходящей из осадительного стояка, непосредственно во второй петлевой реактор.

6. Способ полимеризации для получения олефиновых полимеров в петлевом реакторе, включающий операции введения в петлевой реактор одного или более олефиновых реагентов, катализаторов полимеризации и разбавителей, и во время циркуляции указанных реагентов, катализаторов и разбавителей осуществление полимеризации указанных одного или более олефиновых реагентов для получения полимерной суспензии, содержащей, по существу, жидкий разбавитель и твердые частицы олефинового полимера, причем указанный способ дополнительно содержит один или более циклов, включающих:

(а) допущение осаждения указанной полимерной суспензии в одном или более осадительных стояках, соединенных с указанным реактором, и

(б) выгрузку из осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, соответствующего объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки, причем указанный заданный объем отличается на + 20%, предпочтительно на + 15%, более предпочтительно на + 10%, наиболее предпочтительно на + 5% от объема полимерной суспензии, осажденного в указанных осадительных стояках после их предыдущей разгрузки.

7. Способ по п.6, содержащий один или более циклов, включающих:

(а) допущение осаждения указанной полимерной суспензии в одном или более осадительных стояках, соединенных с указанным реактором;

(б) контроль объема полимерной суспензии, осажденного в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки;

(в) выгрузку из указанного осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, по существу равного объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

8. Способ по п.6, содержащий один или более циклов, включающих:

(а) допущение осаждения указанной полимерной суспензии в одном или более осадительных стояках, соединенных с указанным реактором,

(б) оценку времени T, необходимого для осаждения заданного объема полимерной суспензии в данном осадительном стояке после его запирания;

(в) запуск выгрузки указанного заданного объема осажденной полимерной суспензии из указанного данного осадительного стояка в зону выделения продукта и

(г) выгрузку в течение заданного периода времени D t указанного заданного объема осажденной полимерной суспензии из указанного осадительного стояка, где указанный заданный объем по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

9. Способ по любому из пп.6-8, включающий операцию регулирования времени открытого состояния осадительного стояка так, чтобы объем полимерной суспензии, выгружаемой из указанного осадительного стояка, был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

10. Способ по любому из пп.6-9, включающий операцию регулирования времени между двумя разгрузками осадительного стояка так, чтобы объем полимерной суспензии, выгружаемой из указанного осадительного стояка, был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

11. Способ по любому из пп.6-10, включающий операцию по регулированию выпускного отверстия осадительного стояка так, чтобы объем полимерной суспензии, выгружаемой из указанного осадительного стояка, был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

12. Способ по любому из пп.6-11, включающий операцию оценки объема полимера, осажденного в стояке после его предыдущей разгрузки, и регулирования скорости открывания клапана и/или отверстия устройства, регулирующего поток, так, чтобы объем, выгружаемый из стояка, был по существу равен оцениваемому осажденному объему.

13. Способ по любому из пп.6-12, включающий операцию выгрузки из осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, равного объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

14. Способ по любому из пп.6-12, включающий операцию выгрузки из осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, превышающего объем полимерной суспензии, осажденный в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.

 

---

009911
Область техники
Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям в удалении полимерной суспензии из реактора для суспензионной полимеризации олефинов, а также к способу полимеризации, осуществляемому в петлевом реакторе, в котором оптимизирована выгрузка осажденной полимерной суспензии.
Уровень техники
Процессы полимеризации олефинов, таких как полимеризация этилена, часто проводят в петлевом реакторе, используя мономер, разбавитель и катализатор и, возможно, сомономеры. Полимеризацию обычно проводят в условиях суспензии, где продукт обычно состоит из твердых частиц и находится в виде суспензии в разбавителе. Суспензионное содержимое реактора подвергают непрерывной циркуляции насосом для эффективного поддержания твердых частиц полимера в суспензии в жидком разбавителе, отбирая продукт с помощью осадительных стояков, работающих в периодическом режиме, с целью извлечения продукта. Осадительные стояки используют для повышения концентрации твердых веществ в суспензии, извлекаемой в итоге в качестве суспензии продукта. Затем продукт либо транспортируют в другой реактор, либо выгружают в испарительную емкость по испарительным линиям, где испаряют и рециклизуют основную часть разбавителя и непрореагировавших мономеров. Этот рецикл производят повторной компрессией и повторным вводом в реактор с промежуточной очисткой или без нее. Значительная часть эксплуатационных расходов связана с рециклом этого жидкого потока. Частицы полимера сушат, могут быть добавлены добавки и, наконец, полимер экструдируют и гранулируют. Этот метод получил международное признание, и таким образом ежегодно производят миллионы тонн полимеров этилена.
Оптимальный режим работы стояков достигается при максимальном отношении количества извлеченного полимера по отношению к жидкому потоку, который должен быть рециклизован, так что для данной производительности расходы на рецикл могут быть сведены к минимуму. Обычно действие установки основано на попытках выгрузить одно и то же количество суспензии из каждого стояка, чтобы обеспечить эквивалентное падение давления при выгрузке каждого из стояков, хотя этот режим может быть далек от оптимального.
Известны различные альтернативы традиционным осадительным стоякам. Например, в WO 01/05842 описан аппарат для удаления концентрированной суспензии из текущего потока суспензии в трубопроводе, отличающийся наличием канала в выпускной зоне трубопровода, причем выпускное отверстие приспособлено к непрерывному удалению суспензии.
В ЕР 0891990 описан способ полимеризации олефинов, где суспензию продукта извлекают посредством непрерывного отбора продукта, более конкретно - посредством удлиненного полого приспособления, предусмотренного на реакторе. Указанное полое приспособление имеет непосредственное сообщение по жидкости с нагреваемыми испарительными линиями и таким образом приспособлено к непрерывному удалению суспензии продуктов.
Однако вышеописанные аппараты и способы обладают тем недостатком, что суспензия, извлеченная из реактора, 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.
Поэтому задачей настоящего изобретение является создание способа полимеризации, протекающей в петлевом реакторе, где оптимизирована выгрузка осажденной полимерной суспензии.
Задачей изобретения также является создание способа, в котором оптимизированы эффективность осаждения полимерной суспензии и ее последующая выгрузка.
Кроме того, задачей настоящего изобретения является снижение количества жидкого потока на выходе при заданной производительности по полимеру посредством применения оптимизированной выгрузки.
Задачей также является создание петлевого реактора, имеющего оптимизированные осадительные стояки.
Сущность изобретения
Указанная задача решается посредством способов и устройств согласно настоящему изобретению.
Соответственно, настоящее изобретение относится к способу полимеризации для получения олефи-новых полимеров в петлевом реакторе, включающем операции ввода в петлевой реактор одного или более олефиновых реагентов, катализаторов полимеризации и разбавителей, и во время циркуляции указанных реагентов, катализаторов и разбавителей, проведение полимеризации указанных одного или более олефиновых реагентов для получения суспензии полимера, включающей, по существу, жидкий разбавитель и твердые частицы олефинового полимера, при этом указанный способ дополнительно включает один или более циклов из следующих операций:
(а) допущение осаждения суспензии полимера в одном или более осадительном стояке, связанном с указанным реактором;
(б) контроль объема полимерной суспензии, осажденной в осадительном стояке со времени его предыдущей разгрузки;
(в) выгрузка из стояка заданного объема суспензии полимера, по существу равного объему суспен
- 1 -
009911
зии полимера, осажденному в указанном стояке со времени его предыдущей выгрузки.
Настоящее изобретение также относится к петлевому реактору, применимому для осуществления способа полимеризации олефинов и включающему множество взаимосвязанных труб, определяющих путь течения полимерной суспензии, по существу, состоящей из олефинового реагента, катализатора полимеризации, жидкого разбавителя и твердых частиц олефинового полимера, средства введения в указанный реактор олефинового реагента, катализатора полимеризации и разбавителя, насос, пригодный для поддержания циркуляции полимерной суспензии в указанном реакторе, один или более осадительный стояк, связанный с трубами указанного реактора, по меньшей мере одно измерительное средство, пригодное для оценки объема осажденной суспензии внутри осадительных стояков, например, методами математического или статистического моделирования, включая нейронную сеть, и по меньшей мере одно средство регулирования клапанов, функционально связанное с указанными измерительными средствами и с клапаном указанных осадительных стояков.
Способ и реактор согласно настоящему изобретению по сравнению с известными предшествующими представляют несколько преимуществ, таких как возможности оптимизированной выгрузки осажденной суспензии из осадительных стояков в зону выделения продукта. Объем полимерной суспензии, осажденной в осадительном стояке, может отличаться от одного стояка к другому в соответствии с расположением указанного стояка на петлевом реакторе и его геометрическими характеристиками. Настоящий способ позволяет полностью разгружать осадительные стояки от осажденного материала при каждой выгрузке без значительной выгрузки последующей неосажденной суспензии, которая могла бы вызвать сильную перегрузку секции рецикла жидкости, при этом получая минимальное дополнительное количество полимера. Настоящий способ также создает возможность того, чтобы в осадительном стояке не оставалось осажденного полимера во время запирания стояка. Это в дальнейшем значительно снижает риск забивки стояка. Действительно, такая забивка часто происходит вследствие полимеризации в массе осажденной суспензии, остающейся в условиях активной полимеризации в стояке, который обладает плохими характеристиками теплоотдачи.
Ниже настоящее изобретение будет раскрыто более подробно. Описание приведено лишь в качестве примера и не ограничивает изобретение. Номера ссылок относятся к приложенным чертежам.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет схематическое изображение однопетлевого реактора полимеризации согласно воплощению настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет схематический вид поперечного сечения секции петлевого реактора, представленного на фиг. 1, показывающий два осадительных стояка, расположенные на указанной секции с их присоединением к указанной секции под разными углами а к горизонтали.
Фиг. 3 является схематическим представлением двойного петлевого реактора полимеризации согласно воплощению настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Способ полимеризации согласно настоящему изобретению применим для любого способа, в котором на выходе получают поток, включающий суспензию твердых частиц, суспендированных в жидкой среде. Такие реакционные процессы включают процессы, известные как "полимеризация с образованием частиц", но не ограничены ими.
Данное изобретение особенно применимо для способов полимеризации, осуществляемых в петлевых реакторах для получения полимера, более конкретно - полиэтилена, где образуется полимеризаци-онный выходной поток, представляющий собой суспензию твердых частиц полимера, суспендированных в жидкой среде, обычно представленной реакционным разбавителем и непрореагировавшими реагентами.
Настоящее изобретение применимо для способа полимеризации для производства олефиновых полимеров в форме частиц, состоящего из каталитической полимеризации или сополимеризации одного или нескольких олефинов, таких как олефины от С2 до С8, в разбавителе, содержащем полимеризуемый мономер, при этом полимеризационная суспензия циркулирует в петлевом реакторе, в который подают исходный материал и из которого удаляют полученный полимер. Примеры подходящих мономеров включают, не ограничиваясь ими, мономеры, имеющие от 2 до 8 атомов углерода в молекуле, такие как этилен, пропилен, бутилен, пентен, бутадиен, изопрен, 1-гексен и подобные.
Реакцию полимеризации можно проводить при температуре от 50 до 120°С, предпочтительно при температуре от 70 до 115°С, еще более предпочтительно при температуре от 80 до 110°С и при давлении от 20 до 100 бар (2-10 МПа), предпочтительно при давлении от 30 до 50 бар (3-5 МПа), еще более предпочтительно при давлении от 37 до 45 бар (3,7-4,5 МПа).
В предпочтительном воплощении настоящее изобретение особенно применимо для полимеризации этилена в разбавителе изобутане. Применимая полимеризация этилена включает, не ограничиваясь этим, гомополимеризацию этилена, сополимеризацию этилена и сомономера - высшего 1-олефина, такого как 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен или 1-децен. В одном воплощении настоящего изобретения указанным сомономером является 1-гексен.
Этилен полимеризуют в жидком разбавителе в присутствии катализатора, возможно сокатализато-ра, возможно сомономера, возможно водорода и возможно других добавок, получая таким образом по
- 2 -
009911
лимеризационную суспензию.
Здесь примененные термины "полимеризационная суспензия", "суспензия полимера" или "суспензия" означают, по существу, многофазную композицию, включающую, по меньшей мере, твердые частицы полимера и жидкую фазу и допускающую, по меньшей мере, локальное присутствие третьей фазы (газа) в процессе, при этом жидкая фаза является непрерывной фазой. Твердое вещество включает катализатор и полимеризованный олефин, такой как полиэтилен. Жидкие вещества включают инертный разбавитель, такой как изобутан, с растворенным мономером, таким как этилен, и, возможно, с одним или более сомономером, регулятором молекулярной массы, таким как водород, антистатиком, противообра-стающей присадкой, поглотителем и прочими технологическими добавками.
Подходящие разбавители хорошо известны и включают углеводороды, которые инертны или по меньшей мере, по существу, инертны и находятся в жидком состоянии при условиях реакции. Пригодные углеводороды включают изобутан, н-бутан, пропан, н-пентан, изопентан, неопентан, изогексан и н-гексан, предпочтительно изобутан.
Подходящие катализаторы хорошо известны. Примеры подходящих катализаторов включают, не ограничиваясь ими, оксид хрома, например оксид хрома, нанесенный на диоксид кремния, металлоорга-нические катализаторы, включая катализаторы, известные как катализаторы Циглера или Циглера-Натта, металлоценовые катилизаторы и им подобные.
Используемый здесь термин "сокатализатор" относится к веществам, которые могут быть использованы в соединении с катализатором для улучшения активности катализатора во время реакции полимеризации.
Полимеризационную суспензию поддерживают в состоянии циркуляции в петлевом реакторе, включающем множество взаимосвязанных труб, таких как вертикальные отрезки труб с рубашками, соединенные коленами. Тепло полимеризации можно отводить посредством охлаждающей воды, циркулирующей в рубашке реактора. Указанную полимеризацию можно проводить в одном или в двух или более петлевых реакторах согласно настоящему изобретению, которые можно использовать параллельно или последовательно. Указанные реакторы предназначены для эксплуатации при полном заполнении жидкостью. При использовании в последовательном порядке они могут быть связаны с помощью таких средств, как, например, один или более осадительных стояков первого реактора. Полученный полимер можно извлекать из петлевого реактора вместе с некоторым количеством разбавителя по меньшей мере через один стояк, в котором концентрация твердого вещества увеличена по отношению к его концентрации внутри корпуса реактора.
Стояки могут быть в непрерывном сообщении по жидкости с "зоной выделения продукта". Используемый здесь термин "зона выделения продукта" включает обогреваемые или необогреваемые испарительные линии, испарительную емкость, циклоны, фильтры и соответствующие системы извлечения пара и выделения твердых веществ или транспортные линии в другой реактор или упомянутый другой реактор, когда несколько реакторов соединены последовательно, но не ограничивается ими.
Если после осадительных стояков нет реактора, можно сбросить давление извлеченной суспензии и транспортировать ее, например, по обогреваемым или необогреваемым испарительным линиям в испарительную емкость, где полимер и непрореагировавший мономер и/или сомономеры и разбавитель разделяют. Дегазацию полимера можно далее проводить в отпарной колонне.
Когда после осадительных стояков по ходу потока присутствует по меньшей мере один реактор, извлеченную суспензию транспортируют по транспортным линиям в следующий реактор. Транспортировка возможна благодаря введению суспензии в реактор, находящийся ниже по потоку, в точке, где давление ниже давления на выходе из осадительных стояков.
Настоящее изобретение более конкретно относится к способу полимеризации для получения оле-финовых полимеров в петлевом реакторе, как описано выше, причем указанный способ включает один или более циклов, включающих:
(а) допущение осаждения суспензии полимера в одном или более осадительных стояках, соединенных с указанным реактором;
(б) контроль объема полимерной суспензии, осажденной в стояке со времени его предыдущей разгрузки;
(в) выгрузку из стояка заданного объема суспензии полимера, по существу равного объему суспензии полимера, осажденного в указанном стояке со времени его предыдущей разгрузки.
Употребляемый здесь термин "по существу равный" относится к объему, равному объему суспензии, осажденному в данном стояке, ±20%.
Употребляемый здесь термин "равный" относится к объему, равному объему суспензии, осажденному в данном стояке, ±5%.
В одном воплощении настоящего изобретения можно выгружать заданный объем полимерной суспензии, который равен объему полимерной суспензии, осажденному в данном стояке со времени его предыдущей разгрузки. В другом воплощении можно выгружать заданный объем полимерной суспензии, который превышает объем полимерной суспензии, осажденный в данном стояке со времени его преды
- 3 -
009911
дущей разгрузки.
Способ согласно настоящему изобретению представляет несколько преимуществ перед известными ранее, такие как возможности оптимизированной выгрузки осажденной суспензии из стояков в зону выделения продукта. Настоящий способ позволяет полностью разгрузить стояки от осажденного материала при каждой разгрузке без значительной последующей выгрузки неосажденной суспензии, которая могла бы вызвать ощутимую перегрузку секции рецикла жидкости с получением при этом лишь минимального дополнительного количества полимера.
В одном из воплощений настоящий способ дополнительно характеризуется тем, что содержит один или более циклов, включающих:
(а) допущение осаждения суспензии полимера в одном или более чем одном осадительном стояке, соединенном с указанным реактором;
(б) оценку времени T, необходимого для осаждения заданного объема полимерной суспензии в данном стояке после предыдущего запирания данного стояка;
(в) запуск выгрузки указанного заданного объема осажденной полимерной суспензии из указанного данного стояка в зону выделения продукта через указанное время T после предыдущего запирания упомянутого стояка и
(г) выгрузку в течение заданного периода At упомянутого заданного объема осажденной суспензии из упомянутого стояка, где упомянутый заданный объем по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в упомянутом стояке со времени его предыдущей разгрузки.
В другом воплощении настоящий способ далее характеризуется тем, что включает один или несколько циклов, включающих:
(а) допущение осаждения суспензии полимера в одном или более чем одном осадительных стояках, соединенных с указанным реактором;
(б) оценку объема полимера, осажденного в стояке со времени его предыдущей разгрузки;
(в) регулирование скорости открывания клапана и/или отверстия устройства, регулирующего поток, так, что объем, выгруженный из стояка, по существу, равен оцененному осажденному объему.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения, упомянутый способ включает операцию по регулированию времени открытого состояния стояка таким образом, чтобы объем полимерной суспензии, подлежащий выгрузке из упомянутого стояка, был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в упомянутом стояке с его предыдущей разгрузки.
Согласно другому воплощению настоящего изобретения, указанный способ включает операцию по регулированию времени между двумя разгрузками стояка так, что объем полимерной суспензии, подлежащий выгрузке из указанного осадительного стояка, по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке с его предыдущей разгрузки.
Согласно еще одному воплощению настоящего изобретения указанный способ включает операцию регулирования выпускного отверстия осадительного стояка так, что объем полимерной суспензии, подлежащий выгрузке из упомянутого стояка, по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в упомянутом стояке с его предыдущей разгрузки.
Настоящие способы можно приемлемым образом проводить в обычном одиночном и двойном петлевом реакторе. В случае однопетлевого реактора настоящее изобретение облегчает обработку потока рецикла. В случае двойного петлевого реактора настоящее изобретение минимизирует транспортирование сомономера во второй реактор. Кроме того, настоящее изобретение охватывает одиночный и двойной петлевые реакторы, включающие соответствующие измерительные средства, применимые для оценки характеристик осаждения в каждом осадительном стояке и объема осажденной суспензии внутри упомянутых стояков, и средства регулирования клапанов в оперативной связи с осадительными стояками упомянутого реактора.
В отношении чертежей, на фиг. 1 схематически изображен пример петлевого реактора 1 для использования в изобретении. Указанный петлевой реактор 1 включает множество взаимосвязанных труб 9. Следует понимать, что, хотя петлевой реактор 1 изображен с шестью вертикальными трубами, он может быть оборудован меньшим или большим количеством труб, например 4 трубами или большим количеством труб, например от 4 до 20 вертикальных труб. Вертикальные секции трубных сегментов 9 предпочтительно снабжены нагревательными рубашками 10. Тепло полимеризации можно снимать посредством охлаждающей воды, циркулирующей в этих рубашках реактора. Реагенты вводят в реактор 1 по линии 3. Катализатор, возможно в соединении с сокатализатором или активатором, вводят в реактор 1 по трубе 17. Следует понимать, что фиг. 1 является упрощенным изображением петлевого реактора и что упомянутые растворитель, сомономеры, мономеры, катализаторы и прочие добавки могут быть введены в реактор по отдельности. В предпочтительном воплощении, как изображено здесь, катализаторы вводят непосредственно по потоку перед циркуляционным насосом 2, а разбавитель, мономер, возможные со-мономеры и реакционные добавки вводят непосредственно после циркуляционного насоса 2.
Полимеризационную суспензию в петлевом реакторе 1 подвергают направленной циркуляции, как показано стрелками 6, с помощью одного или более насосов, таких как осевой насос 2. Насос может быть приведен в действие электрическим двигателем 5. Как здесь употребляется, термин "насос" включает
- 4 -
009911
любое устройство из числа компрессионно-движущих, поднимающее давление жидкости, посредством, например, поршня или набора вращающихся крыльчаток 4.
Кроме того, реактор 1 снабжен одним или несколькими осадительными стояками 7, соединенными с трубами 9 реактора 1. Хотя на фиг. 1 изображено только 5 осадительных стояков от 7 А до 7Е, в настоящем способе подразумевается петлевой реактор, включающий один и более осадительных стояков. В одном воплощении настоящего изобретения указанный петлевой реактор включает от 1 до 20 осадитель-ных стояков, предпочтительно от 4 до 12 осадительных стояков, более предпочтительно от 6 до 10 оса-дительных стояков.
Осадительные стояки 7 предпочтительно снабжены запорным клапаном 19. Например, эти клапаны могут быть шаровыми клапанами. Эти клапаны 19 открыты при нормальных условиях и могут быть закрыты, например, чтобы изолировать стояки от воздействия процесса. Указанные клапаны могут быть закрыты, когда давление в реакторе падает ниже определенной величины.
Более того, осадительные стояки могут быть снабжены клапанами 15 для отбора или выгрузки продукта. Выпускной клапан 15 может быть клапаном любого типа, который, когда он полностью открыт, позволяет осуществить непрерывную или периодическую выгрузку полимерной суспензии. Полимерную суспензию, осажденную в осадительных стояках 7, можно удалить посредством одной или более линий 8 извлечения продукта, например, в зону выделения продукта.
Выпускной клапан 15, который можно использовать в этом изобретении, может быть любого типа, который позволяет непрерывный или периодический выпуск полимерной суспензии, когда он полностью открыт. Соответственно, можно использовать угловой или шаровой клапаны. Например, клапан может быть такой конструкции, чтобы предотвратить накопление или осаждение твердого вещества в основной части корпуса клапана. Однако необходимые тип и конструкция выпускного клапана могут быть выбраны специалистом.
Указанный петлевой реактор 1 также включает измерительные средства 21, одно или более чем одно, расположенные на стояке и/или на реакторе, которые позволяют оценивать характеристики осаждения в каждом осадительном стояке, и средства 22 регулирования клапанов в оперативной связи с упомянутыми измерительными средствами 21 и с клапанами 15 осадительных стояков 7. Можно использовать любое обычное измерительное устройство для оценки объема полимерной суспензии, осажденного в осадительных стояках 7, которое затем может передать сигнал на средства 22 регулирования клапанов, например, выгрузить осажденный объем, когда достигнут заданный объем в данном осадительном стояке. Примеры пригодных устройств включают, не ограничиваясь ими, денсиметр на гамма-лучах, радиографические уровнемеры и ультразвуковые измерительные устройства. Результаты таких измерений можно либо непосредственно передавать на средства регулирования клапанов, либо вводить в математическую или статистическую модель, выход с которых передают на средства регулирования клапанов.
На фиг. 2 изображено сечение петлевого реактора 1, показанного на фиг. 1. Два осадительных стояка 7А и 7В присоединены к части упомянутого реактора: стояк 7А с площадью контакта 13А и стояк 7В с площадью контакта 13В. Указанные стояки 7А и 7В показаны также с соответствующими условными объемами V1 и V2. Осадительный стояк 7А, расположенный на изогнутой части 11 реактора, может иметь диаметр D1, идентичный диаметру D2 стояка 7В, расположенного на прямой части указанного реактора. Однако благодаря его расположению, характеризуемому углом а 16, ограниченному линией 18 и горизонталью 12, осадительный стояк 7А имеет характеристики осаждения, отличные от осадительного стояка 7В. Его расположение в изогнутой части трубы 9 меняет количество полимерной суспензии, осаждающейся в осадительном стояке 7А по сравнению с осадительным стояком 7В за данное время Т. Вследствие установки осадительного стояка 7А в коленной секции реактора указанный стояк не эквивалентен по скорости осаждения с прочими стояками. Более точно, скорость, с которой суспензия отлагается в нижней части стояков, не одинакова во всех стояках.
При установке параметров настоящего способа объем осажденной суспензии в каждом осадитель-ном стояке можно оценить посредством измерительных средств 21. Измерительные средства 21 могут показывать, непосредственно или при использовании математической или статистической модели, когда глубина столба осажденной полимерной суспензии выйдет за желаемый диапазон, условно представленный линией 14. В это время сигнал передается к средствам 22 регулирования клапанов. Далее средства регулирования клапанов приводят в действие выпускной клапан 15 упомянутых осадительных стояков и таким образом регулируют выгрузку осажденной полимерной суспензии из указанных стояков.
В указанных осадительных стояках 7 полимеризационная суспензия подвергается декантации так, что выходящая из реактора суспензия имеет более высокую концентрацию твердого вещества, чем циркулирующая суспензия. Действительно, ее концентрация столь высока, насколько возможно, потому что в осажденной фазе твердые частицы полимера находятся в тесном контакте друг с другом. Жидкая фаза занимает только поры внутри твердого вещества и между гранулами. Настоящий способ и реактор позволяют оптимизировать выгрузку осажденной суспензии из указанных стояков и поэтому позволяют ограничить количество разбавителя, который должен быть обработан и возвращен обратно в реактор. В типичном случае осажденная полимерная суспензия включает от 60 до 65% полимерных частиц, в то время как неосажденная суспензия в указанном стояке включает от 30 до 45% частиц полимера.
- 5 -
009911
Согласно одному воплощению настоящего изобретения при накоплении заданного объема осажденной полимерной суспензии в данном осадительном стояке за время T начинают разгрузку этого конкретного стояка. Этот стояк активируют в течение времени At, требуемого для полной выгрузки упомянутого заданного объема.
Упомянутый объем V можно эффективно выгрузить путем регулировки времени открытого состояния указанного данного стояка. В другом воплощении указанный объем V можно эффективно выгрузить регулировкой выпускного отверстия указанного данного стояка так, чтобы ограничить объем, выгружаемый из указанного стояка, объемом V. В одном воплощении настоящего изобретения выгрузку указанной осажденной полимерной суспензии из указанных стояков запускают, когда осажденная суспензия в указанных стояках достигает оптимального заданного объема.
Регулировка выпускного отверстия данного стояка включает, не ограничиваясь этим, уменьшение или увеличение размера отверстия выпускного клапана или добавление после указанного выпускного клапана другого устройства регулирования потока с регулируемым меньшим отверстием или регулируемое уменьшение меньшего отверстия.
Настоящий способ охватывает любые измерительные средства, способные определить объем осажденной суспензии за время T в стояке. Операция контроля может быть совершена при использовании измерительных средств, выбранных из группы, включающей рентгенографические уровнемеры и датчики на у-лучах или с использованием моделей.
Выгрузку указанной осажденной полимерной суспензии из указанных стояков через выпускные клапаны в зону извлечения продукта производят таким образом, что объем, выгруженный из стояка, по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном стояке с его предыдущей разгрузки.
Согласно настоящему изобретению приведение в действие выпускного клапана регулируют средствами 22 регулирования клапанов, которые могут быть, например, оперативно соединены с указанными средствами 21 регулирования объема. Средства 22 регулирования клапанов позволяют регулировать и контролировать периодическое открывание стояков с заранее установленной частотой и в заранее установленном порядке, чтобы осуществить непрерывную или периодическую выгрузку указанной полимерной суспензии. Прочие средства регулирования, такие как регуляторы давления и регуляторы потока, датчики потока и датчики расхода, могут быть использованы для дальнейшей точной регулировки процесса выгрузки.
Способ и реактор согласно изобретению обеспечивают преимущество в оптимизации выгрузки осажденной полимерной суспензии из данного осадительного стояка без дальнейшей выгрузки неосаж-денной суспензии, тем самым снижая количество разбавителя, подаваемого на рецикл и таким образом снижая эксплуатационные расходы.
В другом воплощении петлевой реактор согласно настоящему изобретению включает осадительные стояки, где площадь контакта между указанным осадительным стояком и указанной трубой реактора расположена под углом а в диапазоне от 0 до 60° от горизонтальной линии.
Настоящее изобретение также включает петлевой реактор, пригодный для способа полимеризации олефинов и содержащий два и более осадительных стояка, связанных с трубами указанного реактора, где эффективный объем или скорость осаждения по меньшей мере в одном осадительном стояке, по существу, отличается от эффективного объема или скорости осаждения по меньшей мере в другом осадитель-ном стояке.
Употребляемый здесь термин "эффективный объем" относится к объему полимерной суспензии, который может быть осажден в осадительном стояке, если осаждение проходит непрерывно при тех же условиях циркуляции в реакторе. Эффективный объем может быть меньше, чем общий объем осадитель-ного стояка, потому что турбулентность, созданная в верхней части стояка, может предотвращать осаждение до самого верха стояка.
Употребляемый здесь термин "скорость осаждения" относится к объему получаемого полимера, который можно осадить в данном осадительном стояке за единицу времени, когда осажденный объем составляет 50% от предварительно определенного эффективного объема.
Употребляемый здесь термин "по существу отличный" относится к отличию более чем на 2%.
Настоящее изобретение также охватывает вышеупомянутый петлевой реактор, где осадительные стояки модифицированы и/или сконструированы так, чтобы получить, по существу отличную скорость осаждения и/или объем осаждения в каждом осадительном стояке.
В одном воплощении настоящего изобретения петлевой реактор включает осадительные стояки, имеющие внутренний диаметр в диапазоне 0,2-0,5 от внутреннего диаметра D3 труб указанного реактора.
В другом воплощении настоящего изобретения стояки, соединенные с частью указанного петлевого реактора, могут иметь внутренний диаметр в диапазоне 0,3-0,5 от внутреннего диаметра указанной части трубы реактора.
Настоящее изобретение особенно подходит для выгрузки нескольких петлевых реакторов, соединенных последовательно.
- 6 -
009911
На фиг. 3 представлен двойной петлевой реактор 100/116, включающий два одиночных петлевых реактора 100, 116, которые соединены последовательно. Вертикальные части трубных сегментов 104 предпочтительно снабжены тепловыми рубашками 105. Реагенты вводят в реактор 100 по линии 107. Катализатор, возможно в соединении с сокатализатором или активатором, можно вводить в один или оба реактора 100 и 116 посредством трубопровода 106. Полимеризационную суспензию подвергают направленной циркуляции через петлевые реакторы 100, 116, как изображено стрелками 108, одним или более насосами, такими как осевой насос 101. Насосы могут приводиться в действие электрическим двигателем 102. Насосы могут быть снабжены набором вращающихся крыльчаток 103. Кроме того, реакторы 100, 116 снабжены одним или несколькими осадительными стояками 109, соединенными с трубами 104 реакторов 100, 116. Осадительные стояки 109 предпочтительно снабжены запорным клапаном 110. Далее, осадительные стояки могут быть снабжены клапанами 111 для выпуска или отбора продукта или могут быть непосредственно соединены с выходной частью. После выхода из осадительного стояка 109 реактора 100 расположена транспортная линия 112, которая позволяет транспортировать полимерную суспензию, осажденную в стояке 109, в другой реактор 106, предпочтительно через поршневой клапан 115. На транспортной линии 112 трехходовый клапан 114 может отводить поток в зону выделения продукта, если многопетлевой реактор должен быть использован в параллельной конфигурации. Полимерную суспензию, осажденную в осадительных стояках 109 реактора 116, можно удалить посредством одной или более линий 113 для извлечения продукта, например, в зону выделения продукта.
Кроме того, оба реактора 100 и 106 и/или их соответствующие осадительные стояки функционально соединены с измерительными средствами 210, которые далее непосредственно или посредством математической или статической модели функционально соединены со средствами 220 регулировки клапанов.
Настоящее изобретение охватывает различные типы измерительных средств и средств регулировки клапанов, которые могут достичь цели изобретения. Изобретение также применимо к механическим, гидравлическим и прочим сигнальным средствам для передачи информации. Почти во всех средствах регулировки использована некоторая комбинация электрических, пневматических, механических или гидравлических сигналов. Однако использование любого другого типа передачи сигнала, совместимого со способом и используемым оборудованием, находится в рамках объема изобретения.
Приведение в действие и регулирование способа периодической выгрузки может быть воплощено при использовании электрического аналогового, цифрового электронного, пневматического, механического оборудования и прочих подобных типов оборудования или в сочетании одного или более типов такого оборудования. Вычислительные средства используются в предпочтительном воплощении данного изобретения для регулирования параметров процесса и воздействия на них. В изобретении могут быть использованы компьютеры и прочие типы вычислительных устройств.
Настоящее изобретение также относится к вычислительным средствам, включающим контроллер процесса, функционально соединенный с выпускным клапаном указанных осадительных стояков.
Настоящие способы и реакторы позволяют разгружать каждый осадительный стояк в разное время и за разный промежуток времени, тем самым регулируя объем полимерной суспензии, выгружаемый из указанного стояка, так, чтобы указанный выгруженный объем был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном стояке с момента предыдущей разгрузки указанного стояка без существенной дальнейшей выгрузки неосажденной суспензии.
Регулирование продолжительности открытого состояния выпускного клапана каждого осадитель-ного стояка может зависеть от (а) расположения каждого осадительного стояка на петлевом реакторе, и/или (б) от геометрических характеристик каждого осадительного стояка, и/или (в) от объема осажденной полимерной суспензии в каждом осадительном стояке.
Это обеспечивает преимущество, состоящее в оптимизировании выгрузки осажденной полимерной суспензии из данного осадительного стояка без дальнейшей выгрузки неосажденной суспензии, тем самым снижая количество разбавителя, направляемого на рецикл, и, кроме того, снижая эксплуатационные расходы.
Хотя настоящее изобретение описано достаточно подробно со ссылками на его определенные предпочтительные варианты, также возможны и другие варианты. Следовательно, замысел и объем приложенной формулы изобретения не должны ограничиваться описанными здесь предпочтительными вариантами.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Петлевой реактор, пригодный для способа полимеризации олефинов, включающий множество взаимосвязанных труб, определяющих путь течения полимерной суспензии, причем указанная суспензия состоит, по существу, из олефинового реагента, катализатора полимеризации, жидкого разбавителя и твердых частиц олефинового полимера;
средства введения в указанный реактор олефинового реагента, катализатора полимеризации и разбавителя;
насос, пригодный для поддержания циркуляции полимерной суспензии в указанном реакторе;
- 7 -
009911
один или более осадительных стояков, связанных с трубами указанного реактора, причем усовершенствование реактора состоит в обеспечении
по меньшей мере одного измерительного средства, пригодного для оценки объема суспензии, осажденной внутри осадительных стояков, и
по меньшей мере одного средства регулирования клапанов, функционально связанного с указанными измерительными средствами и с клапаном указанных осадительных стояков.
2. Петлевой реактор по п.1, в котором средства регулирования выполнены с возможностью воздействия на интервал между двумя открытиями клапана.
3. Петлевой реактор по п.1, в котором средства регулирования выполнены с возможностью воздействия на продолжительность открытия клапана.
4. Петлевой реактор по п.1, в котором средства регулирования выполнены с возможностью воздействия на выпускное отверстие клапана.
5. Петлевой реактор по пп.1-4, выполненный с возможностью введения суспензии, выходящей из осадительного стояка, непосредственно во второй петлевой реактор.
6. Способ полимеризации для получения олефиновых полимеров в петлевом реакторе, включающий операции введения в петлевой реактор одного или более олефиновых реагентов, катализаторов полимеризации и разбавителей, и во время циркуляции указанных реагентов, катализаторов и разбавителей осуществление полимеризации указанных одного или более олефиновых реагентов для получения полимерной суспензии, содержащей, по существу, жидкий разбавитель и твердые частицы олефинового полимера, причем указанный способ дополнительно содержит один или более циклов, включающих:
(а) допущение осаждения указанной полимерной суспензии в одном или более осадительных стояках, соединенных с указанным реактором, и
(б) выгрузку из осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, соответствующего объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки, причем указанный заданный объем отличается на ±20%, предпочтительно на ±15%, более предпочтительно на ±10%, наиболее предпочтительно на ±5% от объема полимерной суспензии, осажденного в указанных осадительных стояках после их предыдущей разгрузки.
7. Способ по п.6, содержащий один или более циклов, включающих:
(а) допущение осаждения указанной полимерной суспензии в одном или более осадительных стояках, соединенных с указанным реактором;
(б) контроль объема полимерной суспензии, осажденного в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки;
(в) выгрузку из указанного осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, по существу равного объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.
8. Способ по п.6, содержащий один или более циклов, включающих:
(а) допущение осаждения указанной полимерной суспензии в одном или более осадительных стояках, соединенных с указанным реактором,
(б) оценку времени T, необходимого для осаждения заданного объема полимерной суспензии в данном осадительном стояке после его запирания;
(в) запуск выгрузки указанного заданного объема осажденной полимерной суспензии из указанного данного осадительного стояка в зону выделения продукта и
(г) выгрузку в течение заданного периода времени At указанного заданного объема осажденной полимерной суспензии из указанного осадительного стояка, где указанный заданный объем по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.
9. Способ по любому из пп.6-8, включающий операцию регулирования времени открытого состояния осадительного стояка так, чтобы объем полимерной суспензии, выгружаемой из указанного осади-тельного стояка, был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном оса-дительном стояке после его предыдущей разгрузки.
10. Способ по любому из пп.6-9, включающий операцию регулирования времени между двумя разгрузками осадительного стояка так, чтобы объем полимерной суспензии, выгружаемой из указанного осадительного стояка, был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.
11. Способ по любому из пп.6-10, включающий операцию по регулированию выпускного отверстия осадительного стояка так, чтобы объем полимерной суспензии, выгружаемой из указанного осадительно-го стояка, был по существу равен объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадитель-ном стояке после его предыдущей разгрузки.
12. Способ по любому из пп.6-11, включающий операцию оценки объема полимера, осажденного в стояке после его предыдущей разгрузки, и регулирования скорости открывания клапана и/или отверстия устройства, регулирующего поток, так, чтобы объем, выгружаемый из стояка, был по существу равен
- 8 -
009911
оцениваемому осажденному объему.
13. Способ по любому из пп.6-12, включающий операцию выгрузки из осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, равного объему полимерной суспензии, осажденному в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.
14. Способ по любому из пп.6-12, включающий операцию выгрузки из осадительного стояка заданного объема полимерной суспензии, превышающего объем полимерной суспензии, осажденный в указанном осадительном стояке после его предыдущей разгрузки.
Фиг. 2
- 9 -
009911
Фиг. 3
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
- 10 -