储存树脂的系统与方法
【专利说明】储存树脂的系统与方法
[0001]发明背景
[0002]聚合物和催化剂的进展已经生产了在宽泛的各种产品和应用中有用的具有改进的物理和机械性能的聚合物树脂。随着新催化剂的开发，大大地扩展了生产特定聚合物的聚合方法，例如溶液聚合，淤浆聚合，高压聚合或气相聚合的选择。聚合技术的进展还提供了更加有效、高度多产和经济增强的方法。
[0003]气相聚合法是本领域熟知的。可例如通过引入一种或多种气态单体到树脂颗粒和催化剂的搅拌和/或流化床内进行这种方法。在流化床聚合烯烃中，在流化床反应器内进行聚合，其中借助含气态反应单体的气体物流，使树脂颗粒的床维持在流化状态下。在搅拌床反应器内的烯烃聚合不同于在流化床反应器内的聚合在于在反应区内部机械搅拌器的动作，这有助于树脂床的流化。本文中所使用的术语“气相反应器”将包括流化床和搅拌床反应器。
[0004]气相反应器的启动通常使用预成形的聚合物树脂颗粒，称为“种床(seedbed) ”。在引发聚合之后，种床有时被称为“反应器床”。反应器床包括树脂颗粒床，催化剂，反应区和惰性气体。通过流化气体物流从反应器底部向上连续流动，维持这一反应混合物在流化条件下，所述流化气体物流包括从反应器顶部循环的循环气体物流以及外加的补充反应物和惰性气体。分配器板(distributor plate)典型地位于反应器的下端部分，以辅助分配流化气体到反应器床中，且还充当反应器床的载体，当循环气体的供应被切断时。当生产新鲜的聚合物树脂时，引出聚合物树脂，基本上维持反应器床的高度。树脂的引出通常借助位于靠近分配器板，在反应器下端部分内的一个或多个排放出口。从气相反应器中引出的聚合物树脂可转移到产物吹扫器具内。例如聚合物粉末形式的聚合物树脂然后可转移出聚合物吹扫容器到下游操作，所述下游操作可包括挤出或包装操作。
[0005]在正常的操作中，聚合物树脂可间歇地从产物吹扫器具转移到种床容器而不是下游操作中。在一些情况下，聚合物树脂的侧物流可以转移到种床容器中，同时继续转移到下游操作中，从而例如允许连续的挤出操作。在种床容器中，可储存聚合物树脂以供随后使用例如作为反应器启动的种床。视需要，可将聚合物树脂从种床容器转移到反应器中。对于将要在聚合操作中制造的每一聚合物树脂来说，典型地期望具有储存容器，所述储存容器具有在其内储存的聚合物树脂。
[0006]种床储存系统的常规设计牵涉闭环(closed-loop)、气动式传输系统，该系统不允许在转移到种床容器的过程中冷却聚合物树脂。由于聚合物树脂在高温(例如，约60°C -约110°C )下转移，因此该树脂可烧结，若在没有冷却和/或进一步循环的情况下，允许在种床容器内累积。在常规的传输系统内高的固体与传输流体比影响某种冷却，但没有实现充足的冷却，以避免烧结。
[0007]因此，为了避免烧结，可在转移之后，进行冷却/循环步骤。在发生烧结之前的时间取决于树脂的性能，特别地密度，且可从长时间变化到几乎O时间。因此，取决于树脂，在可能发生烧结之前，可能不存在充足的时间来完成转移。例如，在应当进行冷却/循环步骤或者在种床容器内的聚合物树脂可能烧结之前，对于某些聚合物树脂来说，具有最大3小时的转移时间。因此，典型地必须切断下游操作，例如挤出，和全部的聚合物树脂物流典型地必须转移到种床容器中，以便可足够快速地完成转移到种床容器中，在烧结之前开始冷却/循环步骤。这一方法的缺点包括下游操作的操作连续性的损失，和不合格的树脂生产的风险。
[0008]或者，种床储存系统可包括两个稀释相传输系统。例如，可使用传输系统，将聚合物树脂转移到种床容器中，同时另一传输系统再循环/冷却在种床容器内储存的聚合物产物。然而，尽管这一方法可允许转移到种床容器中，同时通过转移仅仅聚合物产物的侧物流，使下游操作，例如挤出继续，但与添加第二传输系统有关的昂贵和复杂性使得这一方法是非所需的。
[0009]因此，需要树脂储存的改进系统与方法，这一系统和方法能降低烧结倾向，同时允许继续下游操作。
[0010]发明概述
[0011 ] 本文公开了储存树脂的改进的系统和方法。这些系统和方法特别地可用于降低树脂烧结的倾向。在聚合工艺中，本文公开的改进可降低树脂烧结的倾向，同时还允许继续下游操作。
[0012]本文公开了储存树脂的方法，该方法包括:
[0013]a.使用载体流体，借助流动管线，将树脂转移到容器内，其中该载体流体包括惰性气体；和
[0014]b.通过从该容器中引出树脂并将引出的树脂进料到流动管线内，再循环该容器内的至少一部分树脂，其中再循环与转移同时发生。
[0015]还公开了一种树脂储存系统，它包括:
[0016]a.容器；
[0017]b.与该容器流体连通的树脂缓冲(surge)器具；和
[0018]c.控制系统，它被配置为输送信号，引起树脂从树脂缓冲器具转移到该容器中，并同时再循环该容器内的至少一部分树脂；
[0019]其中树脂的转移和树脂的再循环使用共同的流动管线。
[0020]以上公开的储存树脂的方法和树脂储存系统可用于许多应用。例如，在包括在反应器内，在催化剂存在下聚合烯烃生产聚合物树脂的聚合工艺中，可根据以上公开的储存树脂和/或使用树脂储存系统的方法，来储存所生产的至少一部分树脂。
[0021]附图简述
[0022]这些附图阐述了本发明的某些实施方案。它们并不意欲且不应当用于限制或定义本发明。
[0023]图1是阐述种床储存系统的实例的示意图。
[0024]图2是阐述种床储存系统的另一实例的不意图。
[0025]图3是阐述包括种床储存系统的例举聚合工艺的示意图。
[0026]详细说明
[0027]除非另有说明，没有将本发明限制到具体的化合物，组分，组合物，反应物，反应器，反应条件，配体，茂金属结构或类似物上，因为这些可以变化。本文中所使用的术语的目的是仅仅描述特定的实施方案且并不意欲限制。
[0028]本文中所使用的所有提及元素周期表及其组是在HAWLEY’S CONDENSED CHEMICALDICT1NARY，第 13 版，John Wi ley&Sons，Inc.，(1997)(得到 IUPAC 允许而复制)中出版的新的符号，除非提到用罗马数字记录的以前的IUPAC形式(同样以罗马数字出现)，或除非另有说明。
[0029]对于降低树脂烧结的倾向来说，本文公开的系统与方法通常是有用的。本领域的普通技术人员会意识到，这些系统和方法可以有效地应用到其中所牵涉的树脂具有烧结可能性的许多工艺上。以下相对于在聚合工艺中的种床储存系统描述了该系统和方法，以证明它们相对于本申请的有效性，但这种描述不应当理解为限制。
[0030]种床储存系统
[0031]本文描述的系统和方法使得能同时再循环和转移种床树脂。可将聚合物树脂引入到流动管线内以供转移到种床容器中。载体流体可用作载体，将流动管线内的聚合物树脂转移到种床容器中。尽管聚合物树脂借助流动管线转移到种床容器中，但来自种床容器的聚合物树脂也可引入到流动管线内并再循环回到种床容器中。在转移和再循环过程中，由于例如用载体流体传热将冷却聚合物树脂。按照这一方式，当种床容器被填充时，转移到种床容器中的聚合物树脂应当再循环并冷却。因此，可以最小化或者甚至消除在转移到种床容器过程中与烧结聚合物树脂有关的潜在问题。
[0032]在与烧结有关的潜在问题最小化的情况下，增加了转移聚合物树脂到种床容器中的灵活性。例如，可例如通过聚合物树脂的侧物流，缓慢地填充种床容器，同时继续转移到下游操作中，进而允许继续挤出操作。而且，在某些情况下，可调节种床容器的尺寸大小，以提供缓冲能力(surge capacity)，例如如果发生下游操作停工的情况的话。由于实施方案包括使用相同的传输系统以供转移和再循环，因此可在没有额外的投资成本冷却聚合物树脂以防止烧结的情况下，提供最多若干小时的缓冲能力。另外，通过在种床容器内提供缓冲能力，可通过从这一仓(bin)中降低或甚至消除缓冲能力，来减少产物吹扫器具的尺寸，进而潜在地降低产物吹扫器具的高度与成本。
[0033]正如以下更加详细地讨论的，可从聚合反应器传输聚合物树脂到种床容器中。一个或多个器具可位于种床容器和聚合反应器之间，例如产物吹扫器具和树脂缓冲器具。来自该反应器的聚合物树脂可以在范围为约60°C -约110°C，或约70°C -约80°C的温度下。当聚合物树脂从聚合反应器转移到种床容器中时，应当冷却聚合物树脂。然而，聚合物树脂一旦首先到达种床容器，则典型地通常在>60°C的温度下，结果烧结可能仍然是一个问题。该树脂典型地必须冷却到小于或等于50°C，以避免在储存过程中烧结。因此，如前所述，进一步的冷却可能是必须的。
[0034]可使用任何合适的技术，实现将聚合物树脂转移到种床容器中。在一些实施方案中，可使用气动传输系统，其中可使用惰性气体，例如氮气，将聚合物树脂转移到种床中。该气动传输系统可以是例如具有固体/气体质量比大于约15:1的致密相系统。也可使用稀释相系统，其中在填充过程中，在超过反应器的压力下，稀释相系统传输聚合物树脂到反应器中。稀释相系统可例如具有范围为约1:1到约10:1的固体/气体质量比。对于稀释相系统来说，在采集点处的载体气体速率范围可以是约15-约40米/秒，和或者约25-约30米/秒。也可使用稀释相真空系统。
[0035]如前所述，在将聚合物树脂转移到种床容器期间，可再循环在种床容器内的至少一部分聚合物树脂。这可包括引入来自种床容器的至少一部分聚合物树脂到流动管线中，将聚合物树脂再循环回到种床容器中。在流动管线内，再循环的聚合物树脂与转移的聚合物树脂的重量比范围可以是约1:10-约20:1，或约1:10-约10:1，或约1: 1-约5:1。甚至在所需量的聚合物树脂已经转移到种床容器中之后，可继续再循环。可例如继续再循环，直到聚合物树脂已经充分地冷却，防止烧结。可再循环聚合物树脂，直到聚合物的温度例如小于或等于约50°C。
[0036]种床容器可以是储存聚合物树脂的任何合适的容器。该种床容器可包括能气密密封的储料仓或者斗车。该聚合物树脂可在惰性气体覆盖或吹扫下储存在种床容器内，以维持基本上不含污染物的聚合物树脂。相对于惰性气体的覆盖或吹扫，该种床容器可以是开环或闭环的。可调整种床容器的大小，以提供缓冲能力。例如，如果发生下游操作的停工，则通过该反应器生产的全部体积的聚合物树脂可以被导引到种床容器中，而不是要求反应器停工。可调整种床容器的大小，以提供一小时或更多小时的缓冲能力。例如，可调整种床容器的大小，以提供至少约2小时的缓冲能力，至少约3小时的缓冲能力，