使用多个聚合反应器的聚烯烃生产的制作方法_4

文档序号:9400284阅读:来源:国知局
[0103]调节阀25A和25B可以例如调节它们的对应产品浆液22A和22B的流动速率以及调节反应器50中的压力。在第一个控制实施例中,例如使用对应的质量计测量每一个浆液22A和33B的流动速率,并且调节每一个控制阀25A和25B以将所测量的浆液22A和22B的流动速率控制到对应的设定点。在第二个控制实施例中,将调节阀25A或25B中的一个维持在固定的打开(百分比)位置,并且调节其它调节阀25A或25B以对来自环管反应器50的总产品浆液流动速率和环管反应器50中的压力进行调节。当然,可以实施其它控制逻辑。
[0104]图8是一种反应器系统,所述反应器系统具有两个反应器50-1和50-2,这两个反应器50-1和50-2可以并联操作并且将对应的产品浆液22-1和22_2排放到对应的单体/稀释剂回收系统24-1和24-2中。对于处于这种并联操作中的反应器50-2,例如,控制阀25-2B可以保持关闭,并且控制阀25-2A处于操作状态。
[0105]此外,两个反应器50-1和50-2可以在操作上串联联接以使得反应器50_1是串联中的第一个反应器并且将它的产品浆液22-1作为转送浆液21送到作为串联中的第二个或末端(最终)反应器的反应器50-1中。类似于图7中的环管反应器,图8中处于串联操作中的第二反应器50-2同时将产品浆液排放到两个单体/稀释剂回收系统24A和24B中。这种安装可以是基础。另一方面,相邻的聚烯烃生产线可以被改装而具有所描绘的能力。益处可能是有助于生产各种聚烯烃单峰和双峰聚合物产品,如上文所示。
[0106]IV.稀释剂/单体回收系统
[0107]图9是示例性稀释剂/单体回收系统24。在一开始,应当强调的是,本文所论述的并且接收和加工来自反应器系统20的排放浆液22的稀释剂/单体回收系统24 (还参见图1)是以示例性方式给出的。实际上,可以使用多种其它设备、配置以及单元操作来从聚烯烃(例如聚乙烯)产品绒毛浆液22中去除或分离稀释剂、单体、以及其它组分。
[0108]从环管反应器(例如图2的反应器50B)排放的聚烯烃产品绒毛浆液22流过具有在线闪蒸加热器62的闪蒸管线,并且进入分离容器64中。分离容器64可以是闪蒸容器、闪蒸室、简单的沉降鼓、高效率旋风分离器、或旋风分离器和闪蒸室的组合、或其它合适的装置以将固体与大部分稀释剂分离。稀释剂/单体回收系统24可以被限定为合并有闪蒸管线和在线闪蒸加热器62。另一方面,稀释剂/单体回收系统24可以被限定为不包括这些,而是起始于分离容器64,并且因此闪蒸管线和在线闪蒸加热器62被设置在反应器系统20与回收系统24之间。
[0109]在线闪蒸加热器62可以是利用例如蒸汽或蒸汽冷凝水作为加热介质以提供对浆液22的间接加热的周围管道或夹套。因此,将环管浆液反应器流出物(如来自图2的第二环管反应器50B或其它末端反应器或环管反应器的组合的产品绒毛浆液22)在它被引入到分离容器64(例如闪蒸室)中之前加热。此外,浆液22—般可能经受经由闪蒸管线所引起的压力降低并且因此非固体组分在进入分离容器64之前由于经由闪蒸管线所引起的压力下降和温度升高这两者而气化。如上文所示,闪蒸管线和周围的管道或夹套加热器被配置成使稀释剂挥发以及增加浆液22的焓。产品浆液22中的液态烃可以在浆液22进入分离容器64中之前部分气化或基本上完全气化。并且,在产品绒毛浆液22进入分离容器64之前,可以将水或其它催化剂毒物注入到浆液22中以使浆液22中任何残余的催化剂和助催化剂失活。由于这些所注入的组分一般是催化剂毒物,因此通常将它们从再循环到反应器50A、50B、50-1、50-2等中的任何所回收的物质(例如单体或稀释剂)中完全去除或至少基本上去除。
[0110]分离容器64具有接收产品绒毛浆液22的进口,所述进口可以是喷嘴或其它入口类型。在某些实施方案中,分离容器64上的进口可以是切向进口(例如切向进口喷嘴),如由本领域技术人员所了解。此外,根据本发明的技术,分离容器64可以具有两个或更多个进口或入口喷嘴(仅示出了一个)以接收并行绒毛浆液。作为实例,参见图13。在本发明技术的其它实施例中,分离容器64可以经由单一入口接收在上游闪蒸管线中组合的两个或更多个产品绒毛浆液。在任一种情况下,分离容器可以经过尺寸设定以适应两个或更多个产品绒毛浆液的质量和体积。举例来说,分离容器64的容积可以是更大的。此外,分离容器的脱离段可能会受到影响。
[0111]无论接收一个浆液或多个浆液,接收来自环管反应器的绒毛产品浆液22的分离容器64可以是高压闪蒸器或低压闪蒸器(例如7psig)、收集容器、或其它配置等。在高压闪蒸器的情况下,气化的烃(例如可以包括稀释剂、单体、共聚单体的闪蒸气体66)可以有利地在冷凝和再循环,即再循环到进料系统16(图1)和反应器系统20中之前不需要进行压缩。相比之下,来自低压闪蒸器的气化的烃在冷凝和再循环到进料系统16和反应器系统20中之前一般被压缩。示例性操作压力对于低压闪蒸器来说在Opsig至15psig的范围内,并且对于高压闪蒸器来说在120psig至450psig的范围内,这取决于例如所使用的稀释剂。
[0112]另外的闪蒸容器(未示)可以被设置在分离(闪蒸)容器64与吹扫塔68之间。该另外的闪蒸容器接收来自分离容器64的固体流并且将固体流排放到吹扫塔68中。在一个实施例中,分离容器64是高压闪蒸器,并且另外的闪蒸容器(未示)是低压闪蒸器。在另一个实施例中,分离容器64是高压闪蒸器、低压闪蒸器或收集容器,并且另外的闪蒸容器(未示)是可以具有进给阀和出口阀的浓缩器(或一个或多个并联的浓缩器)。在作为收集容器的分离容器64的实施例中,聚烯烃绒毛在所述收集容器中沉降。作为另外的容器的浓缩器可以有利地减少从分离容器64转送到吹扫塔68中的蒸气或气体的量。
[0113]然而,再次,可以使用如所描绘的单一分离闪蒸容器64并且所述分离闪蒸容器将绒毛固体排放到吹扫塔68中。因此,在这后一种情况下,一般不会发生第二闪蒸器或第二主要容器的资金和操作成本。此外,在作为高压闪蒸器的分离容器68的实施方案中,来自分离容器64的闪蒸的烃(闪蒸气体66) —般不需要被压缩。
[0114]在闪蒸室64(例如或更一般地,分离容器)中,无论是低压或高压,反应器排放浆液22的大部分非固体组分以蒸气形式在闪蒸气体66中在顶部被抽出并且再循环到反应器系统20中(即经由进料系统16)。冷凝的闪蒸气体66可以例如在通向反应器50 (即经由进料系统16)的路径中绕过34分馏系统30 (还参见图1)。另一方面,闪蒸气体66 (呈蒸气和/或冷凝液的形式)的全部或一部分可以被送到分馏系统30中(还参见图1)。
[0115]在聚乙烯生产中,这种闪蒸气体66通常主要是稀释剂,如异丁烷或其它先前提到的稀释剂。它还可以含有大部分的未反应的单体(例如乙烯)和其它轻质组分以及未反应的共聚单体(例如1-己烯、丁烯、1-戊烯、1-辛烯以及1-癸烯)和其它重质组分(例如己烷和低聚物)。高压闪蒸器的闪蒸气体66的示例性大致组成是94重量%的异丁烷、5重量%的乙烯、以及I重量%的其它组分。可以在闪蒸室64中维持绒毛的水平或体积以给予绒毛在腔室64中额外的停留时间以促进在多孔的绒毛颗粒中所夹带的液体和蒸气的分离。
[0116]可以在诸如旋风分离器、袋式过滤器等设备中对闪蒸气体66进行加工,其中将所夹带的绒毛固体取出并且返回到闪蒸室64或下游设备,如下文所论述的吹扫塔中。闪蒸气体66还可以行进穿过例如脱氧床。此外,如所示,可以在将闪蒸气体66再循环到进料系统16或分馏系统30中(还参见图1)之前将闪蒸气体66在热交换器(例如壳管式构造)中冷却或冷凝。有利地,部分由于在某些实施方案中闪蒸室64的操作压力,在一些实施例中,诸如在使用高压闪蒸器的情况下,可以在没有压缩的情况下对闪蒸气体66进行这种冷却、冷凝以及直接再循环。在某些实施例中,闪蒸气体66可以对应于图1的再循环流26和34的一部分或全部。
[0117]对于闪蒸室64中的固体(聚合物),将它们连同少量的所夹带的稀释剂(和单体)一起排出并且经由固体排放物70送到吹扫塔68中。如将由本领域的普通技术人员所了解,固体排放物70管道可以包括阀门配置,所述阀门配置允许聚合物向下流过管道,同时减少蒸气在吹扫塔68与闪蒸室64之间流动的可能性。举例来说,一个或多个旋转阀或循环阀、单一 V型控制球阀、绒毛平衡罐、相对小的绒毛室等可以被设置在固体排放物70管道上。此夕卜,可以经由处于闪蒸室64的基部或固体排放管道70上的水平控制阀在闪蒸室64中维持固体的水平,从而使得固体在闪蒸室64中的停留时间延长。
[0118]在具有作为高压闪蒸器的闪蒸室64的更传统的配置中,来自闪蒸室64的绒毛固体可以排放到更低压力的闪蒸室中,如上文所述,其中更低压力的闪蒸气体需要压缩以再循环到反应器中。然而,更新的技术已经使得能够消除低压闪蒸器和相关的气体压缩,并且取而代之的是,将绒毛固体从高压闪蒸室64排放到吹扫塔68中。
[0119]在所示的实施方案中,流向下游吹扫塔68的主要固体进料通常是离开闪蒸室64的固体排放物70 (聚烯烃绒毛)。吹扫塔68的目的在于从进入的固体流中去除残余烃以及提供具有最多相对少量的所夹带的挥发性有机物含量(VOC)的基本上清洁的聚合物绒毛28。绒毛28可以被输送或传送到挤出系统36 (参见图1和图15)中以转化成粒料38,以及作为聚烯烃粒料树脂经由装载系统39向客户40分销和销售(参见图1和图15)。一般来说,可以在挤出系统36(图1)中,在常规的精加工操作,如双螺杆挤出机中对从吹扫塔68作为聚合物绒毛28排放的经过处理的聚合物颗粒进行加工。
[0120]在所示的示例性吹扫塔68系统中,将氮气注入到吹扫塔68中以经由塔顶排放物74去除或转移残余烃。可以将这种排放物74输送穿过分离单元76,如膜回收单元、变压吸附单元、制冷单元等,以经由氮气流78回收氮气以及排放分离的烃流80,所述烃流80可以例如被压缩并且被送到分馏系统30中。在某些实施例中,这种分离的烃流80可以对应于图I的物流26的一部分。在本领域中,分离单元76可以被称为稀释剂氮气回收单元(DNRU)、异丁烷氮气回收单元(INRU)等。此外,可以将新鲜的氮气82添加到氮气回路中以解决吹扫塔68系统中的氮气损失。最终,应当指出的是,从分离单元76排放的烃流80可以被压缩并且在分馏系统30(图1)中加工以提供在催化剂制备和反应器或管线冲洗液中所使用的无烯烃的稀释剂。
[0121]最后,如将由本领域的普通技术人员所了解,在稀释剂/单体回收系统24中可以使用多种配置。举例来说,来自闪蒸室64的固体排放物70可以被送到另一反应器(例如液相反应器或气相反应器)中或低压闪蒸室中而不是送到吹扫塔68中。聚合物然后可以随后进入吹扫塔68 (即从另外的反应器或低压闪蒸室)。如果从闪蒸室64排放到另一反应器中,那么一般不在上游在排放物22中注入催化剂毒物,并且因此,残余的活性催化剂仍用于进一步聚合。在另一种配置中,吹扫塔68可以从回收系统20中被消除并且与下游挤出机进料罐组合,并且在这种组合中进行残余烃或挥发性有机物(VOC)的去除。实际上,与吹扫塔68相连的分离单元76可以例如被重新定位以适应吹扫塔/挤出机进料罐组合。当然,在本发明的技术中涵盖了多种其它配置以及容器和设备的类型。
[0122]图10和图11是在单体/稀释剂回收系统24中将绒毛固体流分流的替代性实施方案。两个经过处理的绒毛固体流28A和28B由单体/稀释剂回收系统24排放,并且可以被送到不同的挤出机进料罐中。例如如果期望对两个不同的挤出机系统36A和36B进行进料,那么这样可能是有益的。这种配置和操作灵活性在解决挤出系统的容量问题和/或期望在两个挤出系统中使用不同的对应的添加剂包等等中可能是有利的。此外,应当指出的是,分离容器64可以被配置成接收多于一个产品绒毛浆液22,如上文关于图9所述。同样,例如,两个产品浆液22可以在上游闪蒸管线中组合,或可以在分离容器64处经由两个入口喷嘴被分开接收并且在分离容器64中组合。
[0123]图10是具有两个并联的吹扫塔68A和68B的单体/稀释剂回收系统24的一个替代性实施方案。分离容器64(例如闪蒸室或闪蒸鼓)接收来自反应器系统20的绒毛产品浆液22。分离容器64可以是高压闪蒸器或低压闪蒸器。在所示的实施方案中,分离容器64诸如经由容器64上的两个底部排放喷嘴排放两个固体流70A和70B并且每一个排放喷嘴或管道具有例如水平控制阀(未示)。一个示例性控制方案可以涉及以固定的打开位置操作水平控制阀中的一个,并且调节其它水平控制阀以控制容器64中的绒毛固体水平。两个固体流70A和70B排放到两个对应的吹扫塔68A和68B中。两个吹扫塔68A和68B可以将对应的经过处理的绒毛固体流28A和28B排放到例如不同的挤出机进料罐中。
[0124]图11是单体/稀释剂回收系统24的一个替代性实施方案。分离容器64(例如闪蒸室、闪蒸鼓等)接收来自反应器系统20的绒毛产品浆液22。分离容器64可以是高压闪蒸器或低压闪蒸器。在所示的实施方案中,分离容器将绒毛固体流70排放到吹扫塔68中。在这个替代性实施方案中,吹扫塔68诸如经由吹扫容器68上的两个底部排放喷嘴排放两个固体流28A和28B并且每一个排放喷嘴或管道具有例如水平控制阀(未示)。一个示例性控制方案可以涉及以固定的打开百分比位置操作水平控制阀中的一个,并且调节其它水平控制阀以控制容器68中的绒毛固体水平。可以将两个经过处理的绒毛固体流28A和28B送到例如不同的对应的挤出机进料罐中。
[0125]图12描绘了在操作中可以联接和脱离的两个单体/稀释剂回收系统24-1和24-2。两个单体/稀释剂回收系统24-1和24-2可以被设置在相同的制造设施处并且各自是例如对应的聚烯烃生产线的一部分。在某些实施例中,单体/稀释剂回收系统24-1和24-2可以彼此靠近或相邻。此外,图12中所描绘的以及下文所阐明的联接/脱离能力可以是安装的基础。另一方面,这种能力可以作为现有安装的改装来安装,例如彼此靠近或相邻的两个独立的回收系统24-1和24-2的改装。在任一种情况下,分离容器64-1和64_2可以经过装备以接收多个产品浆液,如上文关于图9所述。
[0126]尽管如此,在回收系统24-1中,分离容器64-1(例如闪蒸鼓)能够接收来自环管反应器50-1的聚烯烃绒毛产品浆液22-1,以及将绒毛固体流70-1排放到吹扫塔68-1中。吹扫塔68-1对绒毛固体进行处理以去除残余烃并且将经过处理的绒毛固体28-1排放到挤出系统36-1中的挤出机进料罐中。可以经由处于分离容器64-1的排放口上并且调节绒毛固体流70-1的流动速率的水平控制阀(未示)维持分离容器64-1中绒毛固体的水平。类似地,可以经由处于吹扫塔68-1的排放口上并且调节绒毛固体28-1的流动速率的水平控制阀(未示)来维持吹扫塔68-1中绒毛固体的水平。
[0127]同样,在回收系统24-2中,分离容器64-2(例如闪蒸鼓)能够接收来自环管反应器50-2的聚烯烃绒毛产品浆液22-2,以及将绒毛固体流70-2排放到吹扫塔68_2中。吹扫塔68-2对绒毛固体进行处理以去除残余烃并且将经过处理的绒毛固体28-2排放到挤出系统36-2中的挤出机进料罐中。可以经由处于分离容器64-2的排放口上并且调节绒毛固体流70-2的流动速率的水平控制阀(未示)维持分离容器64-2中绒毛固体的水平。类似地,可以经由处于吹扫塔68-2的排放口上并且调节绒毛固体28-2的流动速率的水平控制阀(未示)来维持吹扫塔68-2中绒毛固体的水平。两个系统24-1和24-2的这些上述操作可以是脱离的并联操作。
[0128]在联接操作中,如果涉及的话,即分离容器64-1接收来自环管反应器50-1的绒毛产品浆液22-1,向吹扫塔68-1和/或吹扫塔68-2排放。因此,在操作上,除了向吹扫塔68-1排放之外或作为向吹扫塔68-1排放的替代,分离容器64-1可以向吹扫塔68_2排放。此外,如果涉及联接操作的话,即吹扫塔68-1接收来自分离容器64-1的固体流70-1,向挤出系统36-1和/或挤出系统36-2排放。因此,除了向挤出系统36-1排放之外或作为向挤出系统36-1排放的替代,吹扫塔68-1可以向挤出系统36-2排放。因此,图12中的联接操作可以使得能够使绒毛固体流分流、转向以及组合,从而赋予操作、维护以及产品灵活性。
[0129]来自分离容器64-1和吹扫塔68-1中的每一个的一个或两个排放物的实施例可以涉及每一个容器的两个排放口(例如每一个容器上的两个排放喷嘴),其中每一个排放口均具有水平控制阀。因此,在两个绒毛固体流从给定容器(即从64-1或68-1)排放时,可以操作每一个排放口上的水平控制阀,或可以将一个水平控制阀维持在恒定的打开百分比位置处,并且调节其它水平控制阀以调节容器中的固体水平。对于提供绒毛固体的单一排放物的操作的情况,可以关闭水平控制阀中的一个,或可以使用容器的单一物理排放口,并且使用换向阀或三通阀引导单一绒毛固体流。
[0130]因此,在联接操作中,分离容器64-1除了同时向吹扫塔68-1排放之外还可以诸如经由另外的(第二)排放口和另外的(第二)水平控制阀(未示)向吹扫塔68-2排放。分离容器64-1还可以诸如通过关闭第一排放口上的水平控制阀,或通过经由第一排放口以及经由例如换向阀或三通阀(未示)排放来向吹扫塔68-2排放而非向吹扫塔68-1排放。此外,在联接操作中,分离容器64-1除了同时向挤出系统36-1排放之外还可以诸如经由另外的排放口和另外的水平控制阀(未示)向挤出系统36-2排放。在操作上,分离容器64-1还可以诸如经由第一排放口和例如换向阀或三通
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