专利名称：：取样方法及设备的制作方法
技术领域：
：本发明涉及淤浆聚合中的取样方法及设备。已开发了由烃类如1-烯烃制备固体和半固体聚合物的各种方法。在一种这样的方法中，烯烃如乙烯、丙烯、丁烯和戊烯在催化剂存在下，在烃类稀释剂或由单体构成的反应介质中聚合。因此，通过在聚合反应器中保持足够的压力使反应物保持在液相或超临界压力下。当生成的聚合物不溶于或微溶于所述的介质中时，聚合物形成颗粒，在反应器中运动的反应介质和产品物流为由聚合物颗粒、介质和单体组成的悬浮液。通常将产品物流送到聚合物的分离器，在那里将固体、液体和气体物质彼此分离。用于这些方法中的一种反应器是连续环管构成的管式反应器，在环管反应器中聚合在循环的湍流中进行。聚合物、稀释剂和单体通过卸料阀连续地或间歇地从环管反应器中取出，并送到分离器，在那里通过减压分离出聚合物。为了控制聚合反应，可连续地或间歇地从反应器产品物流中取出样品。代表性方法是从聚合物分离器流出的气体流中取样，并用各种方法分析该气体样，例如用气相色谱法。这样的方案例如在US3556730中公开。在这一已知的方法中，从产物离开聚合反应器到开始进行分析之间的时间间隔常常是相当长的。在这一期间，在聚合过程中可能发生了重大变化。因此，样品没有代表性。这就是为什么希望在分析中使该时间间隔缩短。在芬兰专利85191中，公开了一种大大缩短取样延迟时间的方法。在这一方法中，样品通过通/断型截止阀从产物管线中取出，该阀在卸料阀开启产生压力冲击时关闭，而在压力冲击后开启。在淤浆聚合中聚合物性质的控制要求准确控制浓度。传统上通过分析进料浓度或产物中分离出的气相浓度进行控制。这些测量方法有时不能给出在反应器中的液相浓度的准确数据。当分析进料浓度时，不能知道反应器中的真实浓度。当分析搅拌槽反应器中的气相浓度时，不能知道真实的液相浓度。此外，聚合物颗粒在取样系统中的粘附会产生许多问题。当样品从反应器的产物管线后(分离器后)的气流中取样时，聚合物颗粒在取样管线中的粘附可引起许多问题。此外，在产物过滤器中的可能反吹气体可能会干扰分析，可能在浓度测量前有一段长的延迟时间。另外，如果聚合淤浆在没有分离气体的情况下从一个反应器转送到另一个反应器的话，气相分析是不可能的。用传统的过滤器直接从淤浆中分析是不可能的，因为过滤器处于反应条件下，如果小的催化剂颗粒仍留在过滤器面上，所述的颗粒在过滤器上继续聚合，并迅速堵塞过滤器。在芬兰专利申请FI932159中，公开了一种直接从环管反应器液相中取样的方法。在这一方法中，使用一种安装在连接到环管反应器的流动管线中的在线过滤器。所述的流动管线的一端连接到环管循环泵的吸入侧，而另一端连接到泵的压出侧。泵引起高速流动，试图借助高速流动使管线内部过滤器表面保持清洁。在该专利的方法中，从环管反应器中循环的产物悬浮液中取样，因此得到的样品满足代表性要求。但是，这一方法例如不能应用于两个串联环管反应器之间取样。在这一方法中使用的在线过滤器放在独立的管内部，因此维修可能是麻烦的。这一方法还基于在过滤元件上的流速必需相当大，以便避免堵塞。为了达到大的流速，环流泵上的压差必需足够大。这就限制了这一方法在较小的反应器中的应用。此外，在某些操作条件下，环管反应器中的流速可能较低，使可利用的压差降低。同样，在某些条件下，在环管反应器中循环的产物悬浮液可能含有较多的固体，因此它通过单独管线的循环可能引起许多问题。因此，需要进一步改进直接从反应介质中取样的方法。因此，本发明的一个目的是提供一种从环管反应器中直接取样的方法及设备，它们没有延迟时间和聚合物颗粒引起的粘附问题。本发明的另一目的是提供一种从一个反应器转移到另一反应器的聚合物悬浮液中取样的方法及设备。本发明的另一目的是提供一种从来自环管反应器的聚合物悬浮液中取样的方法和设备。本发明从烯烃聚合中由聚合物颗粒和烃类稀释剂形成的流动悬浮液中取样的方法的特征是，它包括通过位于流动空间内表面的面上的至少一个过滤器取样，过滤器有这样的穿孔，其孔径小于聚合中使用的催化剂的最小粒度。在本发明的设备中，为防止堵塞的高流速是没有必要的。在中型规模的试验中，已发现甚至流速低于1米/秒时该方法也是有效的。此外，在小的环管反应器中也已表明了其可操作性，在小的环管反应器中基于泵的压差的方法是无效的。根据正常的实践，可预计过滤器的孔径越小，由于聚合物层造成的堵塞就越容易。但是，令人吃惊地发现，通过使用装在流动空间内表面的面上的有很小孔径的过滤器元件，几乎可完全避免堵塞。过滤元件上的压差是很小的，因为在过滤器表面两侧要分析的反应混合物都为液体。所以，过滤器元件内的物流最强有力地离开孔，从而冲洗过滤器的表面。过滤器元件的孔径可为0.1-10微米、优选0.2-1微米。因此，其孔径小于聚合中所用的催化剂的粒度。优选使用陶瓷过滤器。可用多种方法来安装该过滤器设备。一种方法是直接将过滤器设备放到环管反应器的壁上，因此样品直接从环管反应器中取出。在这种情况下，在过滤器设备背后有一空间存在，在该空间中，与环管反应器中的主压力相比，压差是小的。另一方法是将本发明的过滤器安装在两环管反应器之间的转移管线中。第三种方法是将本发明的过滤器设备安装在卸料支管中或其一管线中。产物连续地或间歇地从反应器中通过卸料支管连续取出。当从反应器中取出所需量的产物时，液体反应介质立即气化，并与聚合物粉末一起以接近声速送到沉降罐。在本发明的设备中，将从聚合物悬浮液中分离出的一部分液体样品流经减压汽化成气体后送入分析器，例如送入气相色谱分析器。蜡分离容器可与减压器相连，该容器分离出溶于液体中的和气化后可分离出的蜡。否则这种蜡会堵塞取样系统。装有催化剂的用于除去催化剂残留物的贮罐也可安装在取样流路中。用附图进一步说明本发明，其中图1说明用于一个环管反应器中的本发明取样系统，和图2说明安装在两个环管反应器之间的本发明取样系统。在图1中，本发明的取样系统安装在环管反应器10上。它包括过滤器设备12和管线13，管线13通到取样设备11外面。过滤器设备12有0.5微米的穿孔，它这样安装，以致过滤器设备12面向环管反应器的面在反应器的内表面上。装有阀门15的管线14从取样系统11通到减压汽化器16。在减压器16中，经汽化的样品经管线17进一步送到蜡分离容器18，再进一步通过管线19到脱蜡容器21，蜡通过管线22从系统中取出。管线23从蜡分离器18通到催化剂残留物的脱除罐24，进一步通过管线25到分析用气相色谱。图2公开了通过管线11连接的两个环管反应器10A和10B。在这种情况下，取样设备在管线11中。在其他方面，图2类似于图1。实施例1-4图1的中型规模的设备用于制备这样的乙烯均聚物和共聚物，其中熔融指数是高的和/或密度是低的，由于细粉、可溶性和形成蜡等问题，这些产品是最难于进行分析的。但是，通过使用本发明的取样设备，在所有的时间都能可靠地进行分析。工艺条件和产物性质列入下表</tables>实施例5将2.0千克/小时乙烯、360克/小时1-丁烯、0.2克/小时氢气、14.0克/小时催化剂和28.0千克/小时丙烯送入50立方分米的连续操作聚合反应器中。反应器温度为60℃。将聚合物淤浆通过转移管线送到另一反应器中，转移管线中安装有穿孔为0.5微米的本发明过滤器。首先将过滤器样品送入汽化器，然后送入蜡分离器，再送入气相色谱。分析的氢/乙烯比为55摩尔/千摩尔，丁烯/乙烯比为570摩尔/千摩尔。尽管有很高的丁烯/乙烯比，但取样系统很有效，没有堵塞。权利要求1.一种从烯烃聚合中由聚合物颗粒和烃类稀释剂构成的流动悬浮液中取样的方法，其特征在于，它包括通过至少一个处于流动空间的内表面的面上的过滤器设备取样，该过滤器设备有这样的穿孔，其孔径基本上小于用于聚合的催化剂的最小粒度。2.一种从烯烃聚合中由聚合物颗粒和烃类稀释剂构成的流动悬浮液中取样的设备，其特征在于，它包括至少一个处于流动空间的内表面的面上的过滤器设备，该过滤器设备有这样的穿孔，其孔径基本上小于用于聚合的催化剂的最小粒度。3.根据权利要求2的设备，其特征在于，过滤器设备的孔径为0.1-10微米、优选0.2-1微米。4.根据权利要求2-3的设备，其特征在于，所述的流动空间包括聚合反应器的环管反应器管道。5.根据权利要求2-3的设备，其特征在于，所述的流动空间包括两个聚合反应器之间的产品转移管线。6.根据权利要求2-3的设备，其特征在于，所述的流动空间包括聚合物转移管道，其中悬浮液中所含烃类溶剂汽化，因此通过所述过滤器取样的样品部分地或全部为气体样品。7.根据上述权利要求中任一项的设备，其特征在于，它装有使液体烃或气体烃通过过滤器设备到流动空间的设备。8.根据上述权利要求中任一项的设备，其特征在于，过滤设备与流动空间外部的空间相连，与流动空间的压力相比，其压差是小的。全文摘要一种从烯烃聚合中的聚合物颗粒和烃类稀释剂构成的流动悬浮液中取样的方法和设备,它包括至少一个处于流动空间内表面的面上的过滤器设备,该过滤器设备有这样的穿孔,其孔径小于用于聚合的催化剂的最小粒度。过滤器设备的孔径优选为0.1—10微米、更优选0.2—1微米。文档编号B01J8/00GK1184529SQ96193860公开日1998年6月10日申请日期1996年5月13日优先权日1995年5月11日发明者K·玛蒂莱恩,A·帕姆茹斯,A·努米拉-帕卡里恩,M·萨瓦莱恩,T·布罗姆奎斯特,J·塔卡卡胡,K·尼佛斯申请人:博雷利丝·波利默斯公司