用于多种聚烯烃聚合反应器的减压的制作方法_5

文档序号:9815576阅读:来源:国知局
入系统16可能通过其供应压力引起反应器50A、50B中的减压情境的特定减压情境中的可能性和/或负载。有益的是,反应器馈入栗(例如离心栗)可以配置成使得馈料(例如18、58A、58B)到反应器50A、50B的最大已传递压力小于反应器50A、50B的MAWP。另外,反应器50A、50B可以例如通过提供增加的厚度和/或使用乳制板代替无缝管建构而建构成具有较大MAWP。因此,反应器馈入系统16可以设计成在低于设定压力(一般随反应器MAWP而变化)的压力下传递馈料(例如稀释剂、单体、共聚单体等),从而在解决反应器减压点与反应器馈入点之间的静水头差之后,减压反应器50A、50B的PRV64。当馈入系统受限时,液压减压情境在较高反应器压力等级下变得较不可能。
[0113]举例来说,反应器50A、50B的再循环稀释剂(例如异丁烷)馈入系统可以根据本发明实施例设计使得填塞条件下再循环稀释剂栗的最大水头不超过解决栗排出升高与反应器减压阀之间的静压差之后设定的反应器减压阀复位压力。可能最大排出压力的测定通常应考虑再循环稀释剂栗在再循环稀释剂缓冲容器的正常操作压力加正常水平的缓冲容器处的静水头压力下的抽吸压力。举例来说,如果在213英尺处反应器减压阀复位压力比再循环稀释剂栗高840psig,那么再循环稀释剂栗的排出压力应低于890psig,使反应器50A、50B内容浆料比重为0.54。基于此类设计和相应操作,再循环稀释剂栗一般将不会针对单次失败情境弓I起反应器减压事件。
[0114]总体来说,特定设计和操作实施方式(例如缓解馈料液压过压情境),以及提供具体互锁(例如作为减压情境的依据消除过量反应情境)的上述减压仪表系统48(图1)等可降低具体过压减压情境的可能性或使具体过压减压情境不可行,和/或降低打算经历的最坏情况减压负载。因此,关于图2和图3,PRV 64和相关管道(包括排出管道68)、分离系统74(如果采用)、废气处理头66、燃烧塔淘汰罐、燃烧塔等可有利地设计或保持相对较小和较便宜的尺寸。另外,此类设计和操作实施方式,以及上述减压仪表系统48(图1)可有利地提高反应器系统20稳定性以及更有效缓解反应器系统失常或过压条件。
[0115]因此,同样基于压力/温度控制特征、反应器馈入压力设计和反应器压力设计的实施,减压阀64尺寸和分离系统74的容器尺寸相对于其不具有这些措施时的尺寸可能受限或减小。举例来说,相对于反应器50A、50B的MAWP限制馈入压力可消除馈料液压过压情境,并且可限制可能释放情境。因此,可以获得减压阀尺寸和容器尺寸(例如分离系统74中的旋风器和/或容器的尺寸)减小。同样,例如在基层或新颖设施中,下游燃烧塔淘汰罐和燃烧塔本身的尺寸可相对较小。消除或缓解可能减压情境还可能例如有益于现有将PRV 64的排出连系到现有废气处理头66的设备的改造。换句话说,现有废气处理头66、燃烧塔淘汰罐以及燃烧塔在某些实例中可能无需增加尺寸。
[0116]参看图1-图3,关于聚合反应器50A、50B的控制,在一些实施例中,可利用提到可以作为控制系统46的组件的减压仪表系统48(图1)控制反应条件使得可以避免或防止减压情境(例如反应器积垢和不合意的反应器条件)。具体来说,减压仪表系统48(RIS 48)可包括处理器、存储器,以及取得通过安置在整个工艺中的过程感测器获取的测量值并且基于将信号传输到制造系统10中的操作装置(例如断流阀)的措施执行特定互锁功能的操作逻辑。在此类操作中,RIS 48可以在网络上发送和接收信号,所述网络可包括传输线和/或无线特征。
[0117]在实施例中,RIS48可配置成启动终止系统来停止或显著减缓反应器50A、50B在特定条件下的聚合反应。反应器终止可包括为了停止反应所采取的多种动作,包括分离催化剂馈入系统、关闭系统马达阀、从终止罐或圆筒向反应器50A、50B注入终止流体(例如催化剂毒物)等。应注意配置成通过RIS 48启动的断流阀可包括提供阀门是否正确操作的验证的位置指示特征。
[0118]在一种情况中,RIS48配置成策划至少两个基础互锁来针对减压所需尺寸根据切实可行减压情境消除过量反应情境。一个互锁向反应器50A、50B注入催化剂毒物或抑制剂来“终止”(即停止或显著减缓)聚合反应。另一互锁例如通过关闭馈料的断流阀来分隔反应器50A、50B与馈料。具体来说,这一馈料分隔锁定互锁分隔第一反应器50A与稀释剂(和单体、共聚单体)馈料58A以及催化剂馈料60,并且分隔第二反应器50B与稀释剂(和单体、共聚单体)馈料58A。在某些情况下,输送管21L可不受此互锁影响。
[0119]图4为操作聚烯烃制造系统的示范性方法100,包括在第一聚合反应器中聚合(方框102)烯烃单体(例如乙烯或丙烯)形成第一聚烯烃,将第一聚烯烃转移(方框104)到第二聚合反应器,在第二反应器中聚合(方框106)烯烃单体(例如乙烯或丙烯)形成第二聚烯烃,并且从第二聚合反应器排出(方框108)产物聚烯烃。产物聚烯烃可包括第一聚烯烃和第二聚烯烃。
[0120]连同在反应器中聚合的烯烃单体,反应器中的聚合混合物可包括稀释剂、共聚单体、氢气等。另外,第二反应器中聚合的烯烃单体可包括来自第一反应器的未反应烯烃单体的残留和/或添加到第二反应器的新鲜或再循环烯烃单体。聚合反应器可以是环流反应器、高压釜反应器、气相反应器等。
[0121]方法100包括操作(方框110)聚合反应器上的减压系统。聚合反应器可具有多个减压系统,各减压系统包括或为压力安全装置(PSD),例如减压装置。减压装置的实例包括压力安全阀(PSV)、减压阀(PRV)、爆破片等。
[0122]安置在聚烯烃聚合反应器上的个别减压系统可以是单个减压装置。另一方面,安置在聚烯烃聚合反应器上的个别减压系统可以具有超过一个减压装置。在实施例中,减压系统可以是PRV与安装于PRV与反应器之间的爆破片的组合。另外,减压系统可以是例如两个或更多个并联安置的减压装置。
[0123]反应器上的反应器减压系统回应于反应器压力超过减压系统或减压装置的设定压力而打开。举例来说,当反应器压力达到或超过爆破片的设定压力时,爆破片可能断裂。同样,当反应器压力达到或超过PRV的设定压力时,PRV可打开。
[0124]不管与聚烯烃反应器有关或安置在聚烯烃反应器上的指定减压系统的是什么构形或装置,所述方法包括使用反应器操作(方框110)具有反应器减压系统的第一反应器和具有减压系统的第二反应器,两个减压系统都配置成排出到废气处理系统。管道可将减压系统(例如减压装置)的排出引导到废气处理系统的废气处理头。
[0125]在替代实施例中,管道可将减压系统(例如减压装置)的排出引导到分离系统(例如具有容器和/或旋风器),所述分离系统配置成收集聚烯烃固体和将蒸气排出到废气处理系统。在实例中,分离系统配置成将蒸气排出到废气处理系统的废气处理头。
[0126]所述方法包括操作(方框112)具有减压仪表系统(RIS)的聚烯烃制造系统,所述减压仪表系统配置成引导至少一个过程互锁根据过压减压情境缓解第一反应器或第二反应器或其两个的过量反应情境。至少一个过程互锁可包括向至少第一反应器或第二反应器注入催化剂抑制剂,以及分隔馈料与第一反应器或分隔馈料与第二反应器中的至少一个。为了分隔馈料与反应器,过程互锁可关闭到反应器的馈入装置上的断流阀,使馈料栗关机,将馈料分流到另一系统(例如再循环系统等)。
[0127]最后,所述方法可包括操作(方框114)具有第一反应器和第二反应器的聚烯烃制造系统,所述反应器各自配置有超过第一反应器和第二反应器的最大馈入压力的最大允许工作压力(MAWP)。将馈料传递到第一反应器和第二反应器的离心栗可传递低于第一反应器和第二反应器的MAWP的最大压力。
[0128]本发明技术的实施例提供聚烯烃制造系统,其具有:将烯烃聚合成第一聚烯烃并且将第一聚烯烃排出到第二反应器的第一反应器;以及将烯烃聚合成第二聚烯烃并且排出具有第一聚烯烃和第二聚烯烃的产物聚烯烃的第二反应器。安置于第一反应器上的减压装置(例如PRV、爆破片等)配置成减压到废气处理系统。同样,安置在上第二反应器的减压装置(例如PRV、爆破片等)配置成减压到废气处理系统。减压装置可通过例如从减压装置到废气处理头的排出管道减压到废气处理系统。
[0129]另外,聚烯烃制造系统包括减压仪表系统(RIS),其引导至少一个过程互锁根据过压减压情境缓解第一反应器和第二反应器的过量反应情境。所述至少一个过程互锁可包括向第一反应器和第二反应器中注入催化剂抑制剂的一个互锁,以及关闭到第一反应器的馈入装置上的断流阀和关闭到第二反应器的馈入装置上的断流阀的第二互锁。另外,第一和第二反应器以及相关馈料栗可以配置成使得第一和第二反应器的MAWP超过第一和第二反应器的最大馈入压力。
[0130]在替代实施例中,安置在第一反应器上的减压装置(例如PRV、爆破片等)可配置成减压到分离系统。同样,安置在第二反应器上的第二减压装置(例如PRV、爆破片等)还可以配置成减压到分离系统。分离系统(例如容器、旋风器等)收集聚烯烃固体和/或向废气处理系统排出蒸气。
[0131]另外,一般来说,在一个关于RIS48的实施例中,RIS 48的逻辑可以包括基于所检测的过程值执行不同功能的六个互锁。第一互锁可称为“高反应器压力互锁”。根据这一互锁,高压(例如比反应器减压低15%的反应器压力)启动反应器终止来中断反应器110中发生的任何反应。
[0132]第二互锁可称为“高-高压互锁”。根据高-高压互锁,高于启动高反应器压力互锁的压力的高-高压(例如比反应器减压低10%的反应器压力)启动反应器馈料18(包括58A、58B、60)与反应器50A、50B分隔。高-高压互锁可用于保护反应器50A、50B以及防止烃释放到大气中。
[0133]第三互锁可称为“高压分隔夹套水加热互锁”。根据这一互锁,启动高-高压互锁的压力水平也启动这一关闭到反应器夹套52的蒸气加热阀(在夹套冷却水系统53中)的互锁。尽管高压分隔夹套水加热互锁(如高-高压互锁)可设定成比反应器减压低10%并且可与高-高压互锁同时开始,但可靠性要求可能降低。因此,输出装置并不多余。另外,在一些实施例中,高压分隔夹套水加热互锁可具有与高-高压互锁不同的启动压力水平。
[0134]前两个互锁都可以给予三个压力感测器的相同设定。更具体来说,第一互锁和第二互锁都可以基于满足压力准则的三个压力读数中的两个。另外,第三互锁可利用这些压力传输器和/或不同传输器中的一个或多个。压力传输器可以分布在反应器50A、50B周围的多个位置。一个压力传输器可位于主反应器馈入管线上用于反应器压力控制的压力传输器附近,其中实际位置为与反应器压力控制传输器的独立仪器分接。这一点可紧密对应于环流反应器50A、50B中的最高压力。用于馈入点压力传输器的这一压力互锁点可以调整成补偿反应器减压阀和/或爆破片的升高与反应器馈入喷嘴之间的静压差。第二传输器可位于紧靠反应器循环栗54A、54B上方的顶端处的冲洗连接。这一点代表反应器50A、50B的顶部的最高压力。基于操作经历,现在辨别出位于这一点的减压阀在液压过压的事件中最可能减压。第三压力传输器可以位于环流反应器50A、50B周围的任何适宜位置(例如第二顶端冲洗位置或辅助反应器馈入喷嘴位置)。这一第三压力感测点可以调整成解决测量位置与反应器减压阀爆破片之间的反应器静压差。
[0135]第四互锁可称为“高温互锁”,其操作时隔离到反应器50A、50B的单体(例如乙烯)馈料。在聚乙烯生产的情况中,如果定位于整个各别反应器50A、50B的三个温度感测器中的任何两个指示温度为235°F或更高,或如果一个有效感测器指示温度比各别反应器50A、50B的任何其它有效且适当温度感测器高50°F,那么这一第四互锁分隔乙烯馈料。高温互锁提供的乙烯馈料分隔可防止反应器50A、50B中产生孤立的高温点。
[0136]第五互锁可称为“与反应器温度控制设定点互锁高偏差”。如果用于指定反应器50A、50B的三个温度感测器(例如电阻温度装置)中的两个检测到与反应器温度控制设定点的正温差,那么这一第五互锁启动反应器终止,并且因此可避免失控反应。具体来说,根据这一互锁,如果指定反应器50A、50B的三个温度感测器中的两个指示温度比用于Cr树脂的反应器设定点温度高超过3°F(或约3°F)或比用于茂金属树脂或XPF的反应器设定点温度高超过4°F(或约4°F),那么启动反应器终止。
[0137]第四和第五互锁可共用同一温度感测器。另外,用于控制仪器和RIS 48的温度感测器可包括经匹配的RTD。换句话说,用于温度感测器的RTD可配置成在同一实际温度下提供相同读数。根据本发明实施例,可以收集经验反应器温度数据来研发RIS 48温度点与反应器控制温度读数之间的正常操作温度偏移。正常偏移可能是由于环流反应器容器周围反应器50A、50B温度略微变化和/或个别RTD之间的读数差异。正常操作温度差异信息可用于研发用于RIS 48温度读数的偏置调整因子来根据反应器控制RTD读取校正温度读数。这些温度感测器可专门定位于反应器50A、50B的特定区域中从而获得增加的益处。
[0138]第六互锁可称为“损失反应器循环栗互锁”,其在识别出反应器循环栗54A、54B损失时操作以启动反应器终止。这一第六互锁可以基于马达接触状况与功率计读数之间的两个输入表决中的一个。关于互锁设计考虑因素,可以选择比与栗54A、54B脱耦的主驱动马达功率汲取高的低千瓦准则。千瓦目标可以获自反应器循环栗供应商或通过测量与反应器循环栗54A、54B脱耦的反应器循环栗功率汲取来研发。另外,可以对反应器循环栗马达56A、56B执行延迟马达行程,在微小功率中断事件中自动重新启动反应器循环栗54A、54B。在任何经延迟行程的持续时间确定为比确保适时终止所需的时间长的事件中,那么可以选择两个功率传输器作为这一第六互锁的启动准则。
[0139]除了纳入上文所述的六个互锁之外,在一些实施例中,可以为了功效和改良的操作而专门排除特定互锁,例如“冷却剂栗故障互锁”和“反应器爆破片故障互锁”,它们分别可以在冷却剂栗故障或爆破片故障的事件中操作来操控工艺(例如终止反应)。举例来说,与反应器温度控制设定点互锁的高偏差可以检测冷却剂栗故障,其一般使冷却剂栗故障互锁多余,并且排除反应器爆破片故障互锁可以使运营商有机会在爆破片产生小渗漏时实现有序反应器关机,导致爆破片与减压阀64之间管道加压。
[0140]在通过控制特征(例如上文所述的那些特征)不能防止或检测反应器50A、50B的减压阀情境的事件中,本发明实施例包括PRV 64、排出管道68、分离系统74(如果采用)、废气处理头66、燃烧塔淘汰罐以及用于减除反应器50A、50B中的压力的燃烧塔。所披露的减压构形(图
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