专利名称：淤浆环管反应器的制作方法
技术领域：
本发明主题涉及烯烃单体在淤浆环管反应器中的聚合并且特别涉及将这些反应器从并联转化为串联布置(configuration)以及相反过程的装置和方法。
淤浆环管反应器系统用于烯烃单体聚合是本领域公知的。(例如，见US-A-2285721)。在这一系统中，要求将聚合物和包含惰性稀释剂和未反应单体的液体介质分离，而不使该液体介质受到污染以便所述液体介质经最小限度地净化或者不经净化再循环至反应区。如US-A-3152872所公开的，在淤浆环管反应器的一条或者多条沉降支管(settling leg)中收集聚合物和液体介质的淤浆，将淤浆从该反应器排出到闪蒸室。
将混合物闪蒸是为了从聚合物中去除液体介质。
多年以来，这些淤浆-环管反应器在独立(stand-alone)布置下运行，例如制备单峰聚烯烃。
在本领域(例如EP0057420或者EP0022376)还已知聚合反应器可以串联连接，结果其中聚烯烃产品具有宽分子量分布、很好的均一性以及出色的机械和加工性能。
聚合物“形态”指分子量分布曲线的形式，也就是聚合物重量部分(fraction)作为其分子量的函数的曲线的外观。如果以连续步骤方法、使用串联反应器并在不同反应器中使用不同的条件制备聚合物，在不同反应器中制备出的不同部分具有其自己的分子量分布。应注意不同部分的化学组成也可能不同。
然而，对于能够由无论是否串联的反应器，根据不同的原因如对于某种机械性能(只在并联或者串联布置中获得)的特殊需要、对于特定的停留时间的特殊需要、对于某种催化剂组合、制备主题、可用设备、装置适应性等的特殊需要制备如单峰或者多峰级别的几种聚烯烃存在需求。
到目前为止，聚烯烃制造商已经能一方面通过专用的单一聚合反应器、另一方面将专用的聚合反应器相互连接并串联运行，或者通过使同样的反应器序列从串联变换为并联来控制上述几种聚烯烃的制备。
第一种解决方案投资非常大。
第二种方案非常花费时间、操作麻烦。在第二种选择中，确实要装配以及以后拆卸和再装配大量的连接管段连同所有与其相关的应用管线，诸如冲洗管线、热交换夹套、测量和控制装置、结构支撑件......。经常会损坏连接因而确实有灾难性事故风险以至于运行不稳定并且无论怎样都会减慢。
依靠其自身的沉降支管和闪蒸管线运行的淤浆环管反应器是已知的，因而本文中不必描述，可参考如美国专利US-3152872-A、US-3242150-A和US-4613484-A。
运行串联反应器的具体实施方式
详细公开于如美国专利US6185349、US4297445、欧洲专利EP0057420。
图1表示的是乙烯聚合单元的工艺流程图的示意性的一部分。
图2表示的是本发明乙烯聚合单元的工艺流程图的示意性的一部分。
发明详述以下借助于图1公开目前分解过程(current disassembling procedure)“串联-并联”的实施例。
按照该
具体实施例方式
，如果串联运行，则反应器1和反应器2相互连接，特别是，通过一条或者多条沉降支管3(所述沉降支管由控制阀4调节)和管线5。异丁烷冲洗连接6进入连接管线5。将淤浆从反应器1输送到反应器2。在该串联布置中，通向闪蒸罐8的闪蒸管线7不工作。从反应器2通向闪蒸罐12的闪蒸管线11工作。为转换为并联布置，必需停止反应，排空反应器，拆下连接6，移开连接管线5，并且将闪蒸管线7连接到到控制阀4。完成从停机到启动的操作(无论是串联转换为并联还是相反过程都一样)花费72小时。
本发明的目标是提供装置和有效方法以便于将淤浆环管反应器从串联转换为并联布置，反之亦然。期望这样的方法能应用到任何类型的烯烃聚合中，例如在配备搅拌装置的密闭反应容器中、气相反应器及其组合。
因此本发明公开了易于将淤浆环管反应器从串联转换为并联布置以及相反过程的装置和相关方法。图2支持该公开，其表示的是本发明乙烯聚合单元的工艺流程图中示意性的一部分。
所有连接6保留在其用于串联或者并联的位置并且通过位于在一条或者多条沉降支管3的控制阀4之后的三路-或者更多路-阀门9来选择一种布置或者另一布置。当反应器串联运行时，该三路-或者更多路-阀门9在1-2方向打开。当反应器1单独运行时，该三路-或者更多路-阀门9在1-8方向打开。
直到本发明，不能预期该三路-或者更多路-阀门9正常工作，因为已知其在非使用方向泄漏并且容易被在非使用管线中被不需要的聚合所堵塞(所述的非使用管线要么是在反应器并联布置运行时一条或者多条连接到反应器2的传输支管/连接管线3-5，要么是当反应器串联布置运行时连接到反应器1的闪蒸罐8的一条或者多条闪蒸管线7)。堵塞非使用管道意味着生产管理人员应终止两个反应器中的反应，排空反应器中的所有淤浆，清空堵塞部分，可能更换堵塞的阀门以及重新组装各种部件。完成操作花费120小时，这在财务方面是完全行不通的。安全问题也较大。
而且，从工艺角度考虑不期望控制阀连同三路-或者更多路-阀门9一起正常工作(也就是说能传输足够量的固体)，所述三路-或者更多路-阀门对控制阀无关紧要地施加压力差，其大约是各个反应器的标称压力(nominalpressure)值——即几十巴(当反应器并联运行时，即用沉降支管从在其标称压力p下运行的反应器1排出淤浆，进入大约保持于大气压下的闪蒸管线)或者几巴的压差(当反应器串联运行时，即用沉降支管从运行在压力p1下的反应器1输送淤浆进入运行在压力p2下的反应器2，且p1＞p2，以能够传输)。
然而，已经令人惊奇地发现控制阀4和三路-或者更多路-阀门9能在下述装置中起积极作用-一组适于单体、优选是乙烯以及任选的烯烃共聚单体的聚合工艺的环管反应器，所述反应器各个包含-限定聚合物淤浆的流动路径的多条互相连通管道P，所述的淤浆主要由乙烯、任选的共聚单体、聚合催化剂、液体稀释剂和固体烯烃聚合物颗粒组成，
-在反应器中供给单体、任选共聚单体、稀释剂和任选的氢气的装置，-在反应器中供给聚合催化剂的装置，-适于使聚合物淤浆在上述反应器中保持循环的泵，-一条或者多条连接到所述反应器管道P的沉降支管，用于沉降聚合物淤浆，-一个或者多个连接到上述沉降支管的出口的控制阀，以及-一条或者多条用于将沉降的聚合物淤浆排出反应器的闪蒸管线，特征在于所述环管反应器包含限定三个或更多个末端(end)的三路-或者更多路-阀门9，一个末端A位于所述一个或者多个控制阀的出口，另一个末端B与所述一条或者多条闪蒸管线相连并且另一个末端C通过连接管线5与组中另一个反应器的管路P相连。
在本发明第二个具体实施方式
中，一个或者多个控制阀、闪蒸管线、连接管线K与三路-或者更多路-阀门的直径相对比为0.5-2、优选0.65-1.55并且更优选0.8-1.2。
在本发明第三个具体实施方式
中，一条或者多条闪蒸管线的长度与一条或者多条连接管线K长度之比为6-14，并且优选8-12。
在本发明第四个具体实施方式
中，用适合聚合工艺的稀释剂冲洗三路-或者更多路-阀门的任意一端(any end)，其不连接到闪蒸管线或组中另一个反应器。
在本发明第五个具体实施方式
中，连续过压的(continuous over-pressure)适合聚合工艺的稀释剂保持在所使用连接的相反一侧(所述的所使用连接在反应器按并联布置运行时是A-B，或者在反应器按串联布置运行时是A-C)。
在本发明第六个具体实施方式
中，连续过压的适合聚合工艺的稀释剂保持在未使用管线的一侧(所述的未使用管线在反应器按并联布置运行时是通到连接第二反应器的传输支管/连接管线3-5，在反应器按串联布置运行时是通至第一反应器的闪蒸罐8的闪蒸管线7)。
在本发明第七个具体实施方式
中，在从串联转化为并联布置前，适合聚合工艺的稀释剂循环贯穿(circulated throughout)反应器8小时的时间，反过来也如此。
在本发明第八个具体实施方式
中，当适合聚合工艺的稀释剂是异丁烷时，在循环期间专用于(dedicated to)所有反应器的异丁烷全部体积按次序供应到各个独立反应器。
在本发明第九个具体实施方式
中，在循环期间将无烯烃的循环异丁烷送入反应器。
实施例实施例1和对比实施例1在常规装配(CE1)之后，用同样的根据本发明串联连接(E1)的反应器制备同样的高密度聚乙烯，在两种情形下，从预先分别操作(并联)的反应器开始。在“并联”停止到“串联”启动之间的时间(转换时间)连同各等级的密度、熔融指数和ESCR以及串联运行时间在表1中给出。
表1
从表1可以看到，对于制备完全相同的产物以及无任何阀门泄漏和堵塞的基本相同的时间周期，转换时间从66小时显著地减少为12小时。
实施例2和对比实施例2具有或者不具有本发明的优势(例如一方面E2使用按本发明设计的管道，而另一方面CE2使用标准的拆除程序)，对于按并联布置和串联布置制备基本相同的聚乙烯产品，对于给定的从并联布置转换为串联布置以及相反过程的次数(12)，纪录一年期间的生产。结果收集在表2中。
表2
可以看出，从并联转换为串联以及相反过程次数相同，当利用本发明优势时主要制备的总运行时间大约高出14％。当利用本发明时，各个布置转换平均节约(gain)85小时。
实施例3，4和对比实施例3，4由并联布置开始，如表格3所示，两个65立方米的聚乙烯淤浆环管反应器配备三路-或者更多路-阀门并且一方面(E3和E4)配备本发明设计的管线，另一方面(CE3和CE4)配备标准设计管线，运行大约一个月。
按照本发明，0.1巴的过压异丁烷保持在非使用管线的一边。
按照本发明，转换前6小时，65公斤氮气与3％氧气混合物引入各个反应器。
按照本发明，在转换之前，将无烯烃异丁烷循环贯穿反应器6小时。
在大约一个月的生产期间后，决定转换为串联布置。在本发明的实施例中，第一次转换过程的转换时间为约19小时。一年期间中所记录的另外9次串联-并联转换以及相反过程的平均转换时间约为12小时。
用表3中显示的所设计的管线用于比较实施例，其只是不能在任一布置中转换，因为几处连接和阀门被不需要的数量的聚乙烯堵塞。
表3
权利要求
1.作为一组适于单体、优选是乙烯以及任选的烯烃共聚单体的聚合工艺的环管反应器而限定的装置，所述各个反应器包含-限定聚合物淤浆的流动路径的多条相互连通管道P，所述的淤浆主要由乙烯、任选的共聚单体、聚合催化剂、液体稀释剂和固体烯烃聚合物颗粒组成，-向反应器中供给单体、任选共聚单体、稀释剂和任选的氢气的装置，-向反应器中供给聚合催化剂的装置，-适于使聚合物淤浆在上述反应器中保持循环的泵，-一条或者多条连接到该反应器的管道P的沉降支管，用于沉降聚合物淤浆，-一个或者多个连接到上述沉降支管的出口的控制阀，以及-一条或者多条用于将沉降的聚合物淤浆排出反应器的闪蒸管线，特征在于所述环管反应器各自包含限定三个或更多个末端的三路-或者更多路-阀门，一个末端A位于所述一个或者多个控制阀的出口。
2.按照权利要求1所述的装置，其中对于每一个三路-或者更多路-阀门-另一个末端B与所述一条或者多条闪蒸管线相连，-另一个末端C通过连接管线K(任选包含阀门)与反应器组中另一个反应器的管路P相连。
3.按照权利要求2所述的装置，其中为了并联操作反应器，沉降的聚合物淤浆从A流向B，或者为了串联操作反应器，从A流向C。
4.按照权利要求1-3中任一项所述的装置，其中用适合聚合工艺的稀释剂冲洗三路-或者更多路-阀门的任意端，其不连接到闪蒸管线也不连接到组中另一个反应器。
5.按照前述权利要求中任一项所述的装置，其中对于组中各个反应器而言，一个或者多个控制阀、闪蒸管线、连接管线K和三路-或者更多路-阀门的直径的相对比率为0.5-2、优选0.65-1.55并且更优选0.8-1.2。
6.按照权利要求5所述的装置，其中对于组中各个反应器而言，一条或者多条闪蒸管线的长度与一条或者多条连接管线K的长度之比为6-14，并且优选8-12。
7.按照前述权利要求中任一项所述的装置，其中在所使用连接的相反一侧(所述的所使用连接在反应器按并联布置运行时是A-B，在反应器按串联布置运行时是A-C)保持连续过压的适合聚合工艺的稀释剂。
8.将如权利要求1-7所述适于聚合单体、尤其是乙烯和任选的烯烃共聚单体的一组环管反应器从串联布置转换为并联布置的一种方法，借助于限定了三个-或者更多个末端的三路-或者更多路-阀门。
9.按照权利要求8所述的方法，其中在从串联转化为并联布置前适合聚合工艺的稀释剂循环贯穿反应器8小时的时间，从并联转化为串联的情况也如此。
10.按照权利要求8或者9所述的方法，其中专用于所有反应器的适合聚合工艺的稀释剂的全部体积在循环期间按次序供应到各个单独反应器。
11.按照权利要求10所述的方法，其中聚合工艺是乙烯的聚合以及适合聚合工艺的稀释剂是异丁烷。
12.按照权利要求11所述的方法，其中异丁烷是无烯烃再循环的异丁烷。
13.按照权利要求1-7所述的装置在将聚合反应器由并联布置转换为串联布置及其相反过程中的应用。
全文摘要
作为一组适用于单体、优选为乙烯以及任选的烯烃共聚单体的聚合工艺的环管反应器限定的装置，各个所述反应器包含限定聚合物淤浆的流动路径的多条相互连通管道P，所述的淤浆主要由乙烯、任选的共聚单体、聚合催化剂、液体稀释剂和固体烯烃聚合物颗粒组成，向反应器中供给单体、任选共聚单体、稀释剂和任选的氢气的装置，向反应器中供给聚合催化剂的装置，适于使聚合物淤浆在上述反应器中保持循环的泵，一条或者多条连接到各个反应器管道P的沉降支管，用于沉降聚合物淤浆；一个或者多个连接到上述沉降支管的出口的控制阀，以及一条或者多条用于将沉降的聚合物淤浆排出反应器的闪蒸管线，特征在于所述环管反应器各自包含限定三个或更多个末端的三路－或者更多路－阀门，一个末端A位于所述一个或者多个控制阀的出口。将一组环管反应器从串联布置转换为并联布置的方法。该装置在将聚合反应器由并联布置转换为串联布置及其相反过程中的应用。
文档编号C08F2/00GK1918187SQ200580004913
公开日2007年2月21日 申请日期2005年2月8日 优先权日2004年2月13日
发明者路易斯·福阿吉, 卡尔·范坎普 申请人:托塔尔石油化学产品研究弗吕公司