>[0044]在聚合反应容器中，使一种或多种烯烃单体和任选的共聚单体聚合以形成通常被称作绒毛或颗粒的产品聚合物微粒。在一个实施例中，所述单体是乙烯并且共聚单体是1-己烯。在另一个实施例中，所述单体是丙烯并且共聚单体是乙烯。所述绒毛可以具有一种或多种所关注的熔体特性、物理特性、流变学特性和/或机械特性，如密度、熔体指数(MI)、分子量、共聚物或共聚单体含量、模量等。诸如温度、压力、流动速率、机械搅拌、产品输出、组分浓度、催化剂类型、聚合物生产速率等反应条件可以经过选择以实现所需的绒毛特性。
[0045]除了一种或多种烯烃单体和共聚单体之外，还通常将促进乙烯单体聚合的催化剂添加到反应器中。所述催化剂可以是悬浮在反应器内的流体介质中的颗粒。一般来说，可以使用齐格勒催化剂、齐格勒-纳塔催化剂、茂金属催化剂、铬催化剂和其它公知的聚烯烃催化剂以及助催化剂。通常，在制备和/或在接进聚合反应器的壁中的进料管道中输送催化剂中使用例如无烯烃的稀释剂或矿物油。此外，可以将稀释剂送入反应器中，通常液相反应器中。
[0046]所述稀释剂可以是在反应条件下是液体的惰性烃，如异丁烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、正己烷、环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、乙基环己烷等。稀释剂的目的一般在于使催化剂颗粒和聚合物在反应器内悬浮。如所示的稀释剂还可以用于反应器或管线冲洗液以减少堵塞或结垢、有助于聚合物浆液在管线中流动等。此外，在聚丙烯生产的实施例中，丙烯单体本身可以用作稀释剂。
[0047]动力装置可以存在于反应器系统20中的一个或多个反应器中的每一个内。举例来说，在诸如环管浆液反应器之类的液相反应器内，叶轮可以在流体介质内形成混合区。所述叶轮可以由马达驱动以推动流体介质以及在流体介质内悬浮的任何催化剂、聚烯烃绒毛、或其它固体微粒穿过反应器的闭合环管。类似地，在诸如流化床反应器或塞流反应器之类的气相反应器内，可以使用一个或多个桨叶或搅拌器来混合反应器内的固体颗粒。
[0048]系统20中的反应器的聚烯烃绒毛产品浆液22的排放物可以包括聚合物聚烯烃绒毛以及非聚合物组分，如稀释剂、未反应的单体/共聚单体、以及残余催化剂。在某些实施方案中，在反应器的构造中，可以在反应器壁中切割的接口或洞处安装(例如焊接)排放喷嘴和管道。随后可以诸如通过稀释剂/单体回收系统24对经由排放喷嘴离开反应器(例如一系列反应器中的最终反应器)的绒毛产品浆液22的排放物进行加工。绒毛产品浆液22也可以被称作反应器产品排放浆液、反应器产品排放物、或反应器排放物等。因此，根据上下文，“反应器排放物”可以指的是离开反应器和/或排放绒毛浆液的物理配置(例如反应器壁接口或开口、喷嘴、管道、阀门(如果有的话)等)的绒毛浆液。
[0049]此外，应当指出的是，绒毛产品浆液22中的液体(例如稀释剂)一般部分地或完全地经由处在反应器下游通往稀释剂/单体回收系统24的路径中的包括闪蒸管线加热器的闪蒸管线(未示)气化。如下文所论述，这种气化可能是由于经由闪蒸管线所引起的压力降低以及由于由闪蒸管线加热器(例如具有蒸汽夹套或蒸汽冷凝水夹套的管道)所添加的热。换句话说，在实施方案中，闪蒸管线和它的加热器被配置成使稀释剂挥发，以及增加绒毛产品浆液22的焓。此外，所述闪蒸管线和闪蒸管线加热器可以被限定为:(1)反应器系统的一部分；(2)设置在反应器系统与稀释剂/单体回收系统24之间；或(3)稀释剂/单体回收系统24的一部分。在某些实施方案中，所述闪蒸管线加热器被限定为处在(被设置在)反应器系统20与稀释剂/单体回收系统24的中间(之间)，并且其中反应器后处理区不包括闪蒸管线和闪蒸管线加热器，而是起始于回收系统24中的第一容器。
[0050]尽管如此，稀释剂/单体回收系统24可以对来自反应器系统20的绒毛产品浆液22(无论浆液22中的液体是否在闪蒸管线中被部分或完全气化)进行加工以将非聚合物组分26 (例如稀释剂和未反应的单体)与聚合物绒毛28分离。此外，还如下文所论述，稀释剂/单体回收系统24可以接收来自反应器系统20中的一个或多个反应器的绒毛产品浆液排放物22。
[0051]分馏系统30可以对未经过处理的所回收的非聚合物组分26 (例如稀释剂/单体)进行加工以去除不合乎需要的重质组分和轻质组分以及产生例如无烯烃的稀释剂。然后可以直接(未示)或经由进料系统16使分馏的产物流32回到反应器系统20中。这种无烯烃的稀释剂可以在进料系统16中被用于催化剂制备/输送中以及在反应器系统20中用作反应器或管线冲洗液。
[0052]非聚合物组分26中的一部分或全部可以绕过分馏系统30并且更直接地再循环到反应器系统中(未示)或进料系统16中，如由附图标记34所示。在某些实施方案中，最多80% -95%的由反应器系统20排放的稀释剂在通往聚合进料系统16 (以及最终的反应器系统20)的路径中绕过分馏系统30。此外，尽管未作图示，但可以使处在回收系统24中并且通常含有活性残余催化剂的聚合物颗粒中间体回到反应器系统20中以诸如在不同类型的反应器中或在不同的反应条件下进一步聚合。
[0053]可以在挤出系统36中将由稀释剂/单体回收系统24排放的聚烯烃绒毛28挤成聚烯烃粒料38。在挤出系统36中，通常将绒毛28挤出以生产具有所需的机械特征、物理特征以及熔体特征的聚合物粒料38。挤出机/制粒机接收包括一种或多种绒毛产品28和已经添加的任何添加剂的挤出机进料。挤出机进料可以包括被添加到绒毛产品28中以赋予挤出的聚合物粒料38以所需特征的添加剂。挤出机/制粒机将挤出机进料加热和熔融，然后可以在压力下经由制粒机模头将所述挤出机进料挤出(例如经由双螺杆挤出机)以形成聚烯烃粒料38。通常将这些粒料在被设置在制粒机的排放口处或附近的水系统中冷却。
[0054]被添加到挤出机进料中(例如在挤出机的入口管道或入口设备处添加)或在挤出机处添加(例如被注入挤出机的熔体通道中)的添加剂可以包括表面改性剂(例如增滑剂、防粘连剂、增粘剂)、UV抑制剂、抗氧化剂(例如酚醛树脂、亚磷酸酯、硫酯、胺等)、着色剂、颜料、加工助剂(例如流动促进剂，如蜡和油以及含氟弹性体)、过氧化物、以及其它添加剂。不同的添加剂可以被组合成添加剂包以进行添加，如由本领域技术人员所了解。此夕卜，如可以从上列的添加剂品种所推导以及如下文根据本发明的技术关于图14-15C所论述，将来自一个或多个上游回收系统24的输入的并行绒毛28进料组合或转向并且诸如经由一个或多个挤出机进料罐和挤出机将不同的添加剂包与绒毛进料匹配可能是有益的。
[0055]尽管如此，一个或多个装载系统39可以准备聚烯烃粒料38以向客户40装运。一般来说，可以将聚烯烃粒料38从挤出系统36输送到产品装载区39，在所述产品装载区39中，可以将粒料38储存、与其它粒料共混、和/或装入轨道车、卡车、袋等中以分销给客户40。被装运给客户40的聚烯烃粒料38可以包括低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、增强聚乙烯、等规聚丙烯(iPP)、间规聚丙烯(sPP)，包括各种共聚物等。聚烯烃生产系统10的聚合部分和稀释剂回收部分可以被称作工艺10的“湿”端42或可替代地，“反应”侧。聚烯烃生产系统10的挤出系统36和装载系统39可以被称作聚烯烃工艺10的“干”端44或可替代地，“精加工”侧。此外，虽然由挤出系统36排放的聚烯烃粒料38可以在装载区39中被储存和共混，但在发送给客户40之前一般不通过装载系统39使聚烯烃粒料38发生改变。
[0056]聚烯烃粒料38可以被用于制造多种产品、部件、家用物品和其它物品，包括粘合剂(例如热熔性粘合剂应用)、电线和电缆、农用膜、收缩膜、拉伸膜、食品包装膜、柔性食品包装、奶容器、冷冻食品包装、垃圾桶和罐头内衬、食品杂货袋、重载包装袋、塑料瓶、安全设备、地毯、涂层、玩具以及一系列容器和塑料产品。为了形成最终产品或部件，一般对粒料38进行加工，如吹塑、注塑、旋转模塑、吹塑膜、流延膜、挤出(例如片材挤出、管材和波纹挤出、涂布/层合挤出等)等等。最终，由聚烯烃粒料38形成的产品和部件可以被进一步加工和组装以分销和销售给消费者。举例来说，挤出的管材或膜可以被包装以分销给客户，或包含聚乙烯的燃料罐可以被组装到汽车中以分销和销售给消费者等等。
[0057]聚烯烃生产系统10中的工艺变量可以经由阀门配置、控制系统等来自动和/或手动控制。一般来说，控制系统，如基于处理器的系统可以有助于对聚烯烃生产系统10中的多种操作，诸如图1中所示的那些进行管理。聚烯烃制造设施可以包括中央控制室或位置以及中央控制系统，如分布式控制系统(DCS)和/或可编程逻辑控制器(PLC)。当然，反应器系统20通常使用基于处理器的系统，如DCS，并且还可以使用本领域已知的高级工艺控制。进料系统16、稀释剂/单体回收系统24、以及分馏系统30也可以通过DCS控制。在工厂的干端中，挤出机和/或粒料装载操作也可以经由基于处理器的系统(例如DCS或PLC)来控制。此外，在控制系统中，计算机可读介质可以存储将由包括中央处理单元等的相关处理器执行的控制可执行代码。这种可由处理器执行的代码可以包括逻辑以有助于本文所述的联接和脱离操作。
[0058]实际上，聚烯烃生产系统10中的DCS和一个或多个相关的控制系统可以包括适当的硬件、软件逻辑以及代码以与各种工艺设备、控制阀、管道、仪器等交接，以有助于测量和控制工艺变量、实施控制方案、执行计算等。可以提供本领域的普通技术人员已知的多种仪器来测量工艺变量，如压力、温度、流动速率等，以及向控制系统发射信号，其中测量的数据可以由操作人员读取和/或用作各种控制功能中的输入。根据应用和其它因素，工艺变量的示数可以由操作人员在本地或远程读取，并且经由控制系统用于多种控制目的。
[0059]聚烯烃制造设施通常具有控制室，工厂管理人员、工程师、技术人员、监督人员和/或操作人员等通过所述控制室监测和控制工艺。当使用DCS时，所述控制室可以是活动中心，从而便于有效地监测和控制工艺或设施。控制室和DCS可以含有人机界面(HMI)，所述人机界面是计算机，例如运行专业软件以为控制系统提供用户界面。HMI可以由供应商改变并且为用户呈现远程进程的图形版本。可以存在多个HMI控制台或工作站，它们具有不同的访问数据的程度。
[0060]I1.聚合反应器系统
[0061]如上文所述，反应器系统20可以包括一个或多个聚合反应器，这些聚合反应器进而可以是相同类型或不同类型。此外，在多个反应器的情况下，这些反应器可以被串联或并联布置。无论反应器系统20中的反应器类型是什么，均生产在本文一般被称为“绒毛”的聚烯烃微粒产品。为了便于解释，以下实施例在范围上限于被认为对于本领域技术人员来说熟悉的特定反应器类型以及组合。然而，对于使用本公开的本领域的普通技术人员来说，本发明的技术适用于更复杂的反应器布置，如涉及另外的反应器、不同的反应器类型和/或反应器或反应器类型的替代性排序、以及被设置在反应器之间或当中的各种稀释剂和单体回收系统和设备等的那些。这些布置被认为完全落入本发明的范围内。
[0062]—种反应器类型包括在液相内进行聚合的反应器。这些液相反应器的实例包括高压釜、沸液池式反应器、环管浆液反应器(垂直或水平)等。为了简单起见，在本发明的上下文中论述生产聚烯烃，如聚乙烯或聚丙烯的环管浆液反应器，尽管应当了解的是，本发明的技术可以类似地适用于其它类型的液相反应器。
[0063]图2描绘了(图1的)示例性聚合反应器系统20，该聚合反应器系统20具有串联设置和操作的两个环管浆液(聚合)反应器50A、50B。当然，另外的环管反应器或其它反应器(例如气相反应器)可以串联或并联设置在所示的组合中。此外，在实施方案中，反应器50A、50B可以被变换成并联操作，和/或加工设备可以被设置在两个环管反应器50A、50B之间(例如参见图13和图14)，诸如此类，从而提供另外的操作和产品灵活性。实际上，本发明的技术涵盖了多种反应器系统配置，如还在美国专利申请公布号2011/0288247中所公开的那些，该美国专利申请公布以引用的方式整体并入本文。
[0064]环管浆液反应器50A、50B —般由通过平滑的弯管或弯头连接的管道的区段构成。在图2中环管反应器50A、50B的图示被简化，如由本领域技术人员所了解。实际上，示例性反应器50A、50B配置可以包括八至十六个或其它数目的带夹套的垂直管腿，所述垂直管腿具有约24英寸的直径和约200英尺的长度，由处于这些腿的顶部和底部的管道弯头连接。图2示出了被垂直布置的四腿段反应器。它也可以被水平布置。通常提供反应器夹套52以经由冷却介质(如处理过的水)经由反应器夹套52的循环来去除来自放热聚合的热。
[0065]反应器50A、50B可以用于在浆液条件下进行聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯)聚合，其中聚烯烃的不溶性颗粒在流体介质中形成并且以浆液形式悬浮直到被取出为止。对应的动力装置，如栗54A、54B使流体浆液在每一个反应器50A、50B中循环。栗54A、54B的实例是被设置在反应器50A、50B内部以在流体介质内形成湍流混合区的具有栗叶轮的在线轴流栗。所述叶轮还可以帮助推动流体介质以足够的速度穿过反应器的闭合环管以保持固体微粒，如催化剂或聚烯烃产品在流体介质内悬浮。所述叶轮可以由马达56A、56B或其它原动力驱动。
[0066]每一个反应器50A、50B内的流体介质可以包括烯烃单体和共聚单体、稀释剂、助催化剂(例如烷基类(如三乙基铝和三异丁基铝)、硼酸盐、三乙基硼、甲基铝氧烷等)、活化剂载体(如固体超强酸)、分子量控制剂(例如氢气)、以及任何其它所需的共反应物或添加剂。这些烯烃单体和共聚单体一般是每个分子具有最多10个碳原子并且通常在比4-位更接近双键处无支链的1-烯烃。单体和共聚单体的实例包括乙烯、丙烯、丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯以及1-癸烯。同样，典型的稀释剂是在反应条件下是惰性的并且是液体的烃，并且包括例如异丁烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、正己烷、环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、乙基环己烷等。将这些组分经由如在进料流58A、58B处所描绘的指定位置处的入口或管道添加到反应器内部，所述进料流一般对应于图1的进料流18中的一个。
[0067]同样，可以将催化剂，如先前所论述的那些经由如在进料流60处所描绘的合适位置处的管道添加到反应器50A中，所述进料流可以包括稀释剂载体并且也一般对应于图1的进料流18中的一个。同样，送入各种组分的管道接合(即用法兰连接或焊接)到反应器50。在所示的实施方案中，将催化剂进料60添加到串联的第一反应器50A中，但不添加到第二反应器50B中。然而，活性催化剂可以在绒毛浆液21中从第一反应器50A排放到第二反应器50B中。此外，虽然没有描绘，但在某些实施方案中可以将新鲜催化剂添加到第二反应器50B中。总体上，包括催化剂和其它进料组分的所添加的组分一般构成了反应器50A、50B内的流体介质，其中催化剂是悬浮颗粒。
[0068]对每一个反应器50A、50B中的诸如温度、压力、以及反应物浓度之类的反应条件进行调节以促进反应器中聚烯烃的所需特性和生产速率、控制反应器的稳定性等。温度通常维持在低于聚合物产品将溶解、溶胀、软化、或变粘的水平。如所示，由于聚合反应的放热性质，因此可以经由夹套52使冷却流体在环管浆液反应器50A、50B的部分周围循环以去除过量的热，从而将温度维持在所需范围内，一般是150° F至250° F(65°C至121°C )。同样，可以将每一个环管反应器50A、50B中的压力调节在所需的压力范围内，一般是100至800psig，其中450-700psig的范围是典型的。
[0069]在每一个反应器50A、50B内聚合反应进行时，单体(例如乙烯)和共聚单体(例如1-己烯)聚合以形成聚烯烃(例如聚乙烯)聚合物，所述聚合物在反应温度下基本上不溶于流体介质中，从而形成固体微粒在所述介质内的浆液。可以经由沉降腿或其它装置、或连续输出(continuous take-off，CTO)等将这些固体聚稀经微粒从每一个反应器50A、50B中取出。
[0070]如所提到，图2描绘了串联的两个环管反应器50A、50B。可以对两个环管反应器50A、50B进行操作以使得由第二反应器50B排放的绒毛浆液22中的聚乙烯绒毛是单峰的或双峰的。在单峰式生产的某些情况下，可以对反应器的操作条件进行设置以使得基本上相同的聚烯烃或相似的聚烯烃在每一个反应器50A、50B中聚合。另一方面，在双峰式生产的情况下，可以对反应器的操作条件进行设置以使得在第一反应器50A中聚合的聚烯烃不同于在第二反应器50B中聚合的聚烯烃。因此，在存在两个反应器的情况下，第一环管反应器50A中生产的第一聚烯烃和第二环管反应器50B中生产的第二聚烯烃可以组合以给予双峰聚烯烃或单峰聚烯烃。
[0071]对两个环管反应器50A、50B的操作可以包括将比送入到第二聚合反应器中的共聚单体更多的共聚单体送入到第一聚合反应器中，或反之亦然。所述操作还可以包括将比送入到第二反应器中的氢气更多的氢气送入到第二聚合反应器中，或反之亦然。当然，可以将相同量的共聚单体和/或相同量的氢气送到每一个反应器50A、50B中。此外，可以在每一个反应器50中维持相同或不同的共聚单体浓度。同样，可以在每一个反应器50A、50B中维持相同或不同的氢气浓度。此外，第一聚烯烃(即在第一反应器50A中聚合的聚烯烃)可以具有物理特性的第一范围，并且第二聚烯烃(即在第二反应器50B中聚合的聚烯烃)可以具有物理特性的第二范围。第一范围和第二范围可以相同或不同。示例性物理特性包括聚烯烃密度、共聚单体百分比、短链支化量、分子量、粘度、熔体指数、熔体流动速率、结晶度等。