專利名稱：用于控制聚合物粒度的方法和系統(tǒng)的制作方法
用于控制聚合物粒度的方法和系統(tǒng)發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本公開內(nèi)容一般來說涉及聚合物的生產(chǎn)，更具體地涉及通過基于催化劑產(chǎn)率改變催化劑粒度，控制聚合物粒度。相關(guān)技術(shù)描述此章節(jié)意欲向讀者介紹與下面描述和/或要求保護(hù)的本發(fā)明各方面相關(guān)的技術(shù) 的各方面。這些討論被認(rèn)為有助于提供給讀者背景信息以促進(jìn)更好理解本發(fā)明的各個(gè)方面。因此，應(yīng)當(dāng)明白，這些陳述是從這一角度理解，而非承認(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。隨著化學(xué)和石化技術(shù)發(fā)展，這些技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)在社會中日益盛行。具體而言，隨著將簡單分子結(jié)構(gòu)單元結(jié)合為長鏈(或聚合物)的技術(shù)發(fā)展，聚合物產(chǎn)品，通常以各種塑料的形式，已經(jīng)越來越融入各種日常用品中。例如，聚烯烴聚合物，比如聚乙烯、聚丙烯以及它們的共聚物，用于零售和藥品包裝、食品和飲料包裝(比如果汁和蘇打飲料瓶)、家用容器(比如桶和箱)、家庭用品(比如用具、家具、地毯和玩具)、汽車零部件、管道、導(dǎo)管以及各種其它消費(fèi)品和工業(yè)產(chǎn)品?？梢詮纳厦媪信e的用途得出的聚烯烴結(jié)構(gòu)的一個(gè)益處是其一般不與其接觸的商品或產(chǎn)品以及周圍環(huán)境發(fā)生反應(yīng)。該性質(zhì)使得聚烯烴產(chǎn)品可以用于許多居住、商業(yè)和工業(yè)的環(huán)境，包括食品和飲料倉儲及運(yùn)輸、日用電子產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)、海運(yùn)以及車輛的結(jié)構(gòu)。聚烯烴在居住、商業(yè)和工業(yè)上的多種用途已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷Υ志巯N的大量需求，其可擠出、注塑、吹塑或以其它方式形成最終的消費(fèi)品或部件。粗聚烯烴通常通過已經(jīng)接通單體如乙烯的石化設(shè)施批量生產(chǎn)，單體充當(dāng)要生產(chǎn)的聚烯烴的分子結(jié)構(gòu)單元。聚合反應(yīng)本身是放熱或發(fā)熱的，并且通常在封閉系統(tǒng)中進(jìn)行，其中溫度和壓力可以調(diào)節(jié)以生產(chǎn)具有期望性能的聚烯烴。然而在一些情況中，聚烯烴反應(yīng)器可能結(jié)垢，比如當(dāng)聚合的產(chǎn)品形成于反應(yīng)器壁上或者產(chǎn)品不能維持為淤漿時(shí)。這種污垢可能導(dǎo)致傳熱損失，比如由于循環(huán)減少或在換熱器接口效率減少，這可以削弱或徹底地消除在反應(yīng)器內(nèi)保持期望溫度的能力。反應(yīng)器污垢也可能導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)含物循環(huán)的減少和/或反應(yīng)器流出液的期望固體百分比(按體積或按重量計(jì))的變化。就反應(yīng)器污垢可能導(dǎo)致與期望的反應(yīng)條件的偏差而言，在這種反應(yīng)器結(jié)垢期間生產(chǎn)的聚合物產(chǎn)品可能達(dá)不到期望的規(guī)格；也就是說，該產(chǎn)品可能是“不合格的(off-spec) ”。在極端或失控的污垢情況下，可能徹底地失去對反應(yīng)的控制，反應(yīng)器可能被聚合物堵塞，需要一至三周進(jìn)行清理，在此期間反應(yīng)器可能無法運(yùn)行。反應(yīng)器污垢可能由于各種不同的因素而出現(xiàn)，這取決于聚合系統(tǒng)的類型和環(huán)境。根據(jù)反應(yīng)器污垢的類型，這種污垢存在的外部指示可以包括與設(shè)定反應(yīng)溫度的偏差或者對保持設(shè)定溫度值的冷卻系統(tǒng)的需求增加。類似地，冷卻劑入口溫度和反應(yīng)器溫度之間的溫差增加可以表明某些類型的反應(yīng)器污垢，比如妨礙經(jīng)反應(yīng)器壁傳熱的那些污垢。污垢的另一個(gè)外部指示可以是當(dāng)泵試圖維持反應(yīng)器內(nèi)足以保持聚合物和催化劑顆粒懸浮的速度或試圖補(bǔ)償流程的限制或阻礙時(shí)增加的電動(dòng)機(jī)負(fù)載。類似地，可以在泵處觀測到高壓差，并指示一些污垢的存在。例如，在反應(yīng)器溫度高于“污垢曲線(fouling curve)”時(shí)可能發(fā)生共聚物污垢，“污垢曲線”描述生產(chǎn)具有期望密度的聚烯烴的適當(dāng)反應(yīng)器溫度范圍。這種偏差可能導(dǎo)致聚合物顆粒膨脹和顆粒聚集成更大顆粒的趨勢增長，二者都可以增加反應(yīng)器內(nèi)聚合物的體積。較高體積百分比的固體可能引起聚合物而不是淤漿的移動(dòng)床，這減小了循環(huán)速率。為了補(bǔ)償，反應(yīng)器循環(huán)泵必須加大運(yùn)作以推進(jìn)流體和顆粒，這引起高電動(dòng)機(jī)負(fù)載和高壓差，即，ΛΡ。類似地，可能出現(xiàn)已知為“固體污垢(solids foul)”的情況，其中反應(yīng)物和產(chǎn)物在反應(yīng)器內(nèi)的的循環(huán)被中斷或減少。例如，當(dāng)反應(yīng)器固體和乙烯的濃度過高時(shí)，可以形成大聚合物顆粒，其可堵塞連續(xù)輸出閥(continuous take-off valve)或其它排出閥或?qū)Ч堋４缶酆衔镱w粒也可以從反應(yīng)器內(nèi)的淤漿中沉降，其中它們可限制淤漿流動(dòng)。此外，大聚合物顆 粒增加了反應(yīng)器內(nèi)固體的體積百分比，這增加了淤漿的流動(dòng)阻力，并引起相應(yīng)的高電動(dòng)機(jī)負(fù)載和高△ P，這是因?yàn)榉磻?yīng)器循環(huán)泵補(bǔ)償增加的阻力。聚合物細(xì)顆粒即“細(xì)粒(fines) ”的增加也可能導(dǎo)致污垢的形成。具體而言，細(xì)粒的數(shù)量增加增加了淤漿的粘度，因?yàn)轭w粒表面積相應(yīng)增加。為了補(bǔ)償粘度的增加，反應(yīng)器循環(huán)泵必須加大運(yùn)作，引起了較高的電動(dòng)機(jī)負(fù)載和ΛΡ。在這些情況中，如果泵不能夠補(bǔ)償，經(jīng)過反應(yīng)器壁的傳熱可能被削弱和/或聚合物顆?？赡軓挠贊{中沉降。取決于反應(yīng)環(huán)境可能出現(xiàn)的污垢的另一類型是靜態(tài)污垢(static fouling)。靜態(tài)污垢通常與通過靜電固定在反應(yīng)器壁上的聚合物顆粒、細(xì)粒和/或催化劑有關(guān)。催化劑顆粒和聚合物顆粒和/或細(xì)粒內(nèi)的催化劑促進(jìn)沿反應(yīng)器壁的聚合，導(dǎo)致聚合物膜或?qū)釉诜磻?yīng)器壁上生長。隨著聚合物層的生長，它減少了從反應(yīng)器至反應(yīng)器冷卻劑的傳熱。由于聚合物層而造成的傳熱損失可能導(dǎo)致冷卻劑的溫度在入口處減小以保持期望產(chǎn)率。因此，溫差即冷卻劑入口溫度和反應(yīng)器溫度之間的差幅可增加。此外，聚合物層限制了淤漿沿反應(yīng)器壁流動(dòng)，導(dǎo)致循環(huán)泵處的電動(dòng)機(jī)負(fù)載和ΛΡ增加。在極端情況下，聚合物顆粒和細(xì)?？赡茏兊萌酆显谝黄?，這可能堵塞反應(yīng)器，需要清掃反應(yīng)器。正如可以預(yù)期的，反應(yīng)器污垢可以通過之前所述的一些或全部因素來顯示。例如，減少的傳熱速率、增加的溫差、增加的電動(dòng)機(jī)負(fù)載和/或增加的ΛΡ可指示反應(yīng)器污垢的存在或增長。為了對這些指示物做出響應(yīng)，通常需要快速響應(yīng)以獲得反應(yīng)的控制。取決于污垢，這種響應(yīng)可以包括調(diào)整反應(yīng)器溫度，增加稀釋劑(如異丁烷)的添加率，減少單體的添加率，加入抗靜電劑，和/或減少催化劑的添加率。如果反應(yīng)的控制未能恢復(fù)，那么可能需要停止或減輕反應(yīng)以預(yù)防反應(yīng)器被聚合物堵塞。鑒于可以由可得的污垢指示物提供的反應(yīng)時(shí)間有限，預(yù)防污垢發(fā)展可能是期望的?？蛇x地，在污垢不能被消除的情況下，對即將發(fā)生的污垢提供更多警告以便可以用較少的劇烈響應(yīng)解決污垢可能是期望的。附圖簡述通過閱讀下面的詳述并參照附圖，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以變得更加清晰，附圖中圖I描述了依照本技術(shù)的環(huán)路淤漿反應(yīng)器；圖2為描述作為催化劑尺寸的函數(shù)的蓬松毛(fluff)尺寸范圍的表格；
圖3為描述作為催化劑產(chǎn)率的函數(shù)的催化劑粒度的表格；圖4描述了依照本技術(shù)的一個(gè)方面，包含長的流動(dòng)過渡部分的聚烯烴反應(yīng)器段的首丨J視圖;圖5描述了依照本技術(shù)的一個(gè)方面，包含中心分流器的聚烯烴反應(yīng)器段的剖視圖；圖6描述了依照本技術(shù)的一個(gè)方面，包含多個(gè)葉輪的聚烯烴反應(yīng)器段的剖視圖；圖7描述了依照本技術(shù)的一個(gè)方面，配置用以基于在局部反應(yīng)器熱點(diǎn)獲取的溫度測量值進(jìn)行手動(dòng)溫度控制的環(huán)路淤漿反應(yīng)器；圖8描述了依照本技術(shù)的一個(gè)方面，配置用以基于在局部反應(yīng)器熱點(diǎn)獲取的溫度測量值進(jìn)行自動(dòng)溫度控制的環(huán)路淤漿反應(yīng)器； 圖9為依照本技術(shù)的一個(gè)方面,描述具有雙跡線的周期圖的圖表；

圖10描述了依照本技術(shù)的一個(gè)方面，配置用以手動(dòng)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)上得出的污垢預(yù)測性指示物的環(huán)路淤漿反應(yīng)器；圖11描述了依照本技術(shù)的一個(gè)方面，配置用以自動(dòng)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)上得出的污垢預(yù)測性指示物的環(huán)路淤漿反應(yīng)器；和圖12為圖解說明依照本技術(shù)的一個(gè)方面，在聚合反應(yīng)器內(nèi)生產(chǎn)的聚烯烴的后加工步驟的框圖具體實(shí)施方式
的詳述下面將描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施方式
。力圖提供這些實(shí)施方式的簡要描述，并非在說明書中描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解，在任何這種實(shí)際實(shí)施方式的開發(fā)中，比如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須做許多特定于實(shí)施的決定來實(shí)現(xiàn)開發(fā)者特定的目的，比如符合系統(tǒng)相關(guān)的和業(yè)務(wù)相關(guān)的限制條件，這種限制條件在一個(gè)實(shí)施方式到另一個(gè)實(shí)施方式可以不同。另外，應(yīng)當(dāng)理解，盡管這種開發(fā)工作可能復(fù)雜且耗費(fèi)時(shí)間，但對于擁有本公開內(nèi)容的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員卻是常規(guī)的設(shè)計(jì)、制造和加工工作。本技術(shù)涉及聚烯烴聚合反應(yīng)器中污垢的檢測和減少和/或預(yù)防。具體而言，首先討論通過控制聚合物粒度和/或通過基于高溫讀數(shù)控制聚合反應(yīng)預(yù)防反應(yīng)器污垢。另外，討論利用統(tǒng)計(jì)的方法如周期圖檢測即將出現(xiàn)的反應(yīng)器污垢。一旦檢測到，這種即將出現(xiàn)的反應(yīng)器污垢可以用相對小的調(diào)整來預(yù)防。統(tǒng)計(jì)的方法也可以用于評估催化劑的結(jié)垢傾向。本技術(shù)還涉及控制聚合物粒度。具體而言，本技術(shù)可以用于生產(chǎn)相對小的聚合物顆粒。例如，根據(jù)某些實(shí)施方式，按重量計(jì)至少70%至90%的聚合物顆?？梢跃哂?00至500 μ的單個(gè)聚合物粒度。相對小的聚合物顆?？梢允狗磻?yīng)器內(nèi)達(dá)到較高的固體含量。為了生產(chǎn)相對小的聚合物顆粒，可以使用具有相對小的粒度的催化劑。例如，根據(jù)某些實(shí)施方式，按重量計(jì)至少81%至100%的催化劑顆粒可以具有小于50 μ的單個(gè)催化劑粒度。另外，催化劑粒度可以從大約I變化至50μ，這取決于催化劑產(chǎn)率。具體而言，用于生產(chǎn)相對小的聚合物顆粒的催化劑的粒度可以用催化劑產(chǎn)率，以及其它變量，比如催化劑顆粒密度、聚合物顆粒密度和目標(biāo)聚合物粒度進(jìn)行計(jì)算。如本文所述，聚合物粒度和催化劑粒度指的是粒徑，其可以通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的測量技術(shù)進(jìn)行測量，比如篩析或激光衍射等。例如激光衍射可以依照標(biāo)題為“粒度分析-激光衍射方法(Particle Size Analysis—Laser Diffraction Methods) ” 的ISO準(zhǔn)則13320:2009進(jìn)行實(shí)施，其通過引用以其全部并入本文。激光衍射分析采用球形的顆粒形狀；然而因?yàn)榫酆衔锖痛呋瘎╊w粒并不是完美的球體，因此當(dāng)預(yù)測的球形顆粒的體積之和的散射圖形與測量的散射圖形匹配時(shí)，測量粒度分布。粒度分布顯示了在每種粒度或粒度范圍的顆粒按體積計(jì)的量，并且可以用于通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的技術(shù)，測量某一粒度或具體粒度范圍內(nèi)的顆粒的重量百分比。平均粒度則可以測量為粒度分布的中平均粒度(mean average particle size)。根據(jù)某些實(shí)施方式，可以使用具有雙波長檢測的粒度分析器，其中紅光的測量值是用氦氖激光器測量的，藍(lán)光的測量值是用短波長的藍(lán)光源結(jié)合向前和向后散射檢測測量的。在某些實(shí)施方式中，可以使用從馬薩諸塞州韋斯特伯魯?shù)鸟R爾文儀器公司(MalvernInstruments Inc. of Westborough, Massachusetts)商業(yè)可得的 Mastersizer 2000 粒度儀或者其它類似Mastersizer測量粒度。在這些實(shí)施方式中,粒度可以通過分析三個(gè)大約50 毫升的單獨(dú)樣品進(jìn)行測量以獲得完整的粒度分布。平均粒度則可以測量為粒度分布的中平均粒度。本技術(shù)可以結(jié)合各種聚合反應(yīng)來實(shí)施，比如可以在不同的聚合反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)行聚合反應(yīng)的例證性反應(yīng)器是環(huán)路淤漿反應(yīng)器10，如圖I所示，其可以用于聚合聚乙烯及其它聚烯烴。盡管應(yīng)當(dāng)理解本技術(shù)可以應(yīng)用于其它類型的易結(jié)垢的聚合反應(yīng)器，比如沸騰液池和氣相反應(yīng)器，但是為簡單起見，本文討論環(huán)路淤漿反應(yīng)器10。實(shí)際上，任何類型的聚合反應(yīng)或反應(yīng)器都可以從本技術(shù)中受益。關(guān)于圖1，描述了例證性的環(huán)路淤漿反應(yīng)器10和冷卻系統(tǒng)12。冷卻系統(tǒng)12通過反應(yīng)器套14從環(huán)路反應(yīng)器10中去除熱量。環(huán)路反應(yīng)器10 —般由通過平滑彎管或肘管連接的多段管道組成。反應(yīng)器10可以用于在淤漿條件下進(jìn)行聚烯烴聚合，其中不可溶的聚烯烴顆粒，比如聚乙烯，形成于流體介質(zhì)中并懸浮為淤漿，直至移除。流體介質(zhì)可以包括稀釋齊IJ(比如異丁烷)、乙烯、共聚單體(比如己烯)、助催化劑、分子量控制劑，以及其它任何在聚合反應(yīng)之前或期間加入到反應(yīng)器內(nèi)部的共反應(yīng)劑或添加劑。類似地，粒狀催化劑可以加入反應(yīng)器10并在流體介質(zhì)中懸浮以引發(fā)或保持期望的聚合反應(yīng)。該催化劑可以是任何用于聚合存在的單體的適當(dāng)催化劑。這種催化劑的一個(gè)實(shí)例是在二氧化硅載體上的含有六價(jià)鉻(或Cr+6)的氧化鉻，其可以用于聚合乙烯共聚單體。動(dòng)力裝置，比如泵16，使反應(yīng)器10中的流體淤漿循環(huán)。例如，泵16可以是布置在反應(yīng)器10內(nèi)部以在流體介質(zhì)內(nèi)形成湍動(dòng)混合區(qū)的具有泵葉輪18的在線軸流泵18。葉輪還可以輔助推進(jìn)流體介質(zhì)以足夠的速度通過反應(yīng)器的閉合環(huán)路，如箭頭所示，以保持固體微粒比如催化劑或聚烯烴產(chǎn)物在流體介質(zhì)內(nèi)懸浮。例如，在生產(chǎn)聚乙烯的環(huán)路淤漿反應(yīng)器中，循環(huán)速率為30-40英尺/秒通常足以保持聚合物產(chǎn)物和催化劑懸浮為淤漿。葉輪18可以通過電機(jī)20或其它原動(dòng)力驅(qū)動(dòng)?？梢赃x擇反應(yīng)器10內(nèi)的反應(yīng)條件以促進(jìn)期望的聚合度和期望的反應(yīng)速度，同時(shí)保持溫度低于流體介質(zhì)存在時(shí)聚合物產(chǎn)物將變?yōu)槿芤汉?或開始熔化的溫度。由于聚合反應(yīng)的放熱性質(zhì)，可以在閉合環(huán)路系統(tǒng)的各部分周圍提供冷卻套14。冷卻液可以根據(jù)需要在冷卻套14內(nèi)循環(huán)以去除產(chǎn)生的熱量并保持溫度處于期望的范圍內(nèi)，比如對于聚乙烯而言，在 150° F 至 250° F (65° C 至 121° C)之間。隨著聚合反應(yīng)在反應(yīng)器10內(nèi)進(jìn)行，單體(以及如果存在，共聚單體)聚合，形成聚合物，其基本上在反應(yīng)溫度下不溶于流體介質(zhì)，從而在介質(zhì)內(nèi)形成固體微粒的淤漿。隨后固體聚烯烴微?？梢詮姆磻?yīng)器10中去除，比如通過沉降管或連續(xù)輸出22，并送往下游加工。在下游加工中，從反應(yīng)器10中排出的聚烯烴可以從淤漿中提取并最終形成用于個(gè)人、商業(yè)和/或工業(yè)用途的部件或產(chǎn)品?？蛇x地，反應(yīng)器10的排出物可 以送往一個(gè)或多個(gè)附加的環(huán)路淤漿反應(yīng)器以進(jìn)一步聚合。當(dāng)這些反應(yīng)器與第一反應(yīng)器串聯(lián)運(yùn)行時(shí)，可以生產(chǎn)雙峰或多峰樹脂，其中每個(gè)反應(yīng)器內(nèi)生產(chǎn)的樹脂具有不同的平均分子量和/或密度。例如，在第一反應(yīng)器10中，可以生產(chǎn)高分子量、線性低密度聚合物，而在一個(gè)或多個(gè)附加的反應(yīng)器中可以生產(chǎn)低分子量、高密度聚合物。在另一個(gè)實(shí)例中，在第一反應(yīng)器10中，可以生產(chǎn)低分子量、高密度聚合物，而在一個(gè)或多個(gè)附加的反應(yīng)器中可以生產(chǎn)高分子量、線性低密度聚合物。隨后一個(gè)或多個(gè)附加的反應(yīng)器的排出物可以送往下游加工，在那里可以從淤漿中提取聚合物。通過保持溫度、壓力、固體重量百分比、固體體積百分比和其它反應(yīng)條件在期望范圍內(nèi)，以及通過使用適當(dāng)?shù)木酆洗呋瘎?，由反?yīng)器10生產(chǎn)的聚烯烴可以具有期望的性質(zhì)。然而，如之前所述，可能出現(xiàn)各種類型的反應(yīng)器污垢，其有效地限制或削弱對反應(yīng)器條件比如溫度、淤漿循環(huán)速率和/或淤漿中固體百分比(按重量或按體積計(jì))的控制。如果不進(jìn)行預(yù)防或處理，這種反應(yīng)器污垢可能導(dǎo)致不期望的經(jīng)濟(jì)和商業(yè)結(jié)果，比如不合格的產(chǎn)品和/或反應(yīng)器停工。污垢的預(yù)防聚合物粒度例如，固體污垢可能是由于淤漿混合物中存在大聚合物顆粒造成的。具體而言，較大聚合物顆粒需要較大的淤漿速度以保持懸浮。不能保持足夠的淤漿速度使得較大聚合物顆粒從淤漿中沉降，引起固體污垢。因此，形成大顆粒的趨勢限制了反應(yīng)器10的固體運(yùn)載能力，其又限制了反應(yīng)器10的最大生產(chǎn)能力。此外，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，增加反應(yīng)器10的固體運(yùn)載能力也增加了以較高的時(shí)空產(chǎn)率操作反應(yīng)器10的能力，時(shí)空產(chǎn)率按每加侖的反應(yīng)器體積每小時(shí)生產(chǎn)的聚合物產(chǎn)物的磅數(shù)測量、或等同的測量。這種時(shí)空產(chǎn)率的增長結(jié)合反應(yīng)器污垢發(fā)生率的減少可以使得反應(yīng)器10的聚烯烴產(chǎn)品和生產(chǎn)能力增加。因此，為了增加反應(yīng)器10的固體運(yùn)載能力，可能期望生產(chǎn)在期望的尺寸范圍內(nèi)的聚合物，以便聚合物顆粒更有可能保持懸浮，從而使得在反應(yīng)器10中獲得較大重量百分比的固體。例如，Englehard LynxlOO催化劑,其平均生產(chǎn)比用Davidson 969MS Chrome催化劑生產(chǎn)的那些更小的聚合物顆粒，可以用于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中更高的固體水平且不引起污垢。在這個(gè)實(shí)例中，由Lynx 100催化劑生產(chǎn)的聚合物顆粒可以以比由969MS催化劑生產(chǎn)的相應(yīng)聚合物顆粒更高的固體水平循環(huán)。期望的聚合物粒度的范圍可以根據(jù)聚合物產(chǎn)物和反應(yīng)條件而變化。在一個(gè)實(shí)施方式中，為了在關(guān)于圖I所述的那些反應(yīng)條件下運(yùn)行的環(huán)路淤漿反應(yīng)器中保持適當(dāng)?shù)挠贊{條件，按重量計(jì)小于1%的聚合物顆粒大于1500 μ寬(across)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，按重量計(jì)小于5%的聚合物顆粒大于1000 μ寬。在另一個(gè)實(shí)施方式中，按重量計(jì)小于O. 1%的聚合物顆粒大于1500 μ寬和/或按重量計(jì)小于O. 5%的聚合物顆粒大于1000 μ寬。在另一個(gè)極端情況下，為了避免與過多數(shù)量的細(xì)顆粒有關(guān)的問題，在一個(gè)實(shí)施方式中，按重量計(jì)小于5%的聚合物顆粒小于100 μ寬，在另一個(gè)實(shí)施方式中，按重量計(jì)小于O. 5%的聚合物顆粒小于100 μ寬。此外，在另一個(gè)實(shí)施方式中，按重量計(jì)超過70%的聚合物顆粒在300 μ寬至500 μ寬之間，而且在另外的實(shí)施方式中，按重量計(jì)超過80%的聚合物顆粒在300 μ寬至500 μ寬之間。在另一個(gè)實(shí)施方式中，按重量計(jì)超過90%的聚合物顆粒在300 μ寬至500 μ寬之間。具有依照這些優(yōu)先選擇的尺寸分布的聚合物顆粒的產(chǎn)品可以通過各種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。例如，可是使用由于催化劑尺寸、形狀、反應(yīng)表面積或其它催化劑活動(dòng)特性產(chǎn)生在期望尺寸范圍內(nèi)的聚合物顆粒的催化劑。具體而言，通過催化劑生產(chǎn)的聚合物顆粒的尺寸一般隨催化劑粒度成比例地變化；換言之，較小的催化劑一般生產(chǎn)較小的聚合物顆粒。在圖2中提供了該情況的一個(gè)實(shí)例，其中提供了將不同尺寸催化劑的聚合物粒度進(jìn)行比較的表格。如從圖2的表格中可見，不同尺寸的聚合物顆粒的重量百分比在催化劑之間有變化且一般與催化劑粒徑相對應(yīng)。例如，在提供的實(shí)例中，不同于較大的催化劑，25 μ ΕΡ30Χ催化劑沒有產(chǎn)生可測數(shù)量的大于1190 μ的聚合物顆粒。類似地，小于100 μ的催化劑生產(chǎn)大于1000 μ寬的聚合物顆粒按重量計(jì)小于5%，而100 μ的催化劑生產(chǎn)大于1000 μ寬的聚合物顆粒按重量計(jì)大于5%。雖然催化劑的尺寸可能是決定聚合物尺寸的一個(gè)因素，但其它的因素，比如形態(tài)、活性部位可及度、催化劑活性、生產(chǎn)的聚合物等等，也可能對給定催化劑生產(chǎn)的聚合物粒度的范圍有貢獻(xiàn)。 如上所述，可能期望生產(chǎn)小于某一尺寸的聚合物顆粒，以阻止可能造成反應(yīng)器污垢的聚合物顆粒的過早沉降。例如，可能期望保持環(huán)路淤漿反應(yīng)器內(nèi)的淤漿條件，以生產(chǎn)粒度大于至少大約1，500 μ至700 μ以及所有其間的子范圍的按重量計(jì)小于大約1%的聚合物顆粒。在另一個(gè)實(shí)例中，可能期望保持環(huán)路淤漿反應(yīng)器內(nèi)的淤漿條件，以生產(chǎn)粒度大于至少大約 I, 500 μ、1400 μ、1300 μ、1200 μ、1100μ、1，000 μ ,900 μ ,800 μ 或 700 μ 的按重量計(jì)小于大約1%的聚合物顆粒。通過預(yù)防聚合物顆粒形成過大，更多的聚合物顆?？赡茉诰酆衔镉贊{中保持懸浮，其可以增加反應(yīng)器10的固體運(yùn)載能力。還如上所述，可能期望生產(chǎn)大于某一尺寸的聚合物顆粒，以阻止可能難以在反應(yīng)器下游加工的細(xì)顆?；颉凹?xì)?！毙纬?。如本文所述，“細(xì)?！笨梢灾噶６刃∮诖蠹s150μ，優(yōu)選地小于100μ的聚合物顆粒。根據(jù)某些實(shí)施方式，可能期望保持環(huán)路淤漿反應(yīng)器內(nèi)的淤漿條件，以生產(chǎn)粒度小于150 μ的按重量計(jì)小于大約15%至O. 5%以及所有其間的子范圍的聚合物顆粒。更具體而言，可能期望保持環(huán)路淤漿反應(yīng)器內(nèi)的淤漿條件，以生產(chǎn)粒度小于150 μ的按重量計(jì)小于大約15%、10%、5%、1%或O. 5%的聚合物顆粒。在另一個(gè)實(shí)例中，可能期望保持環(huán)路淤漿反應(yīng)器內(nèi)的淤漿條件以生產(chǎn)粒度小于100μ的按重量計(jì)小于大約15%至
O.5%以及所有其間的子范圍的聚合物顆粒。更具體而言，可能期望保持環(huán)路淤漿反應(yīng)器內(nèi)的淤漿條件以生產(chǎn)粒度小于100 μ的按重量計(jì)小于大約15%、10%、5%、1%或O. 5%的聚合物顆粒。通過預(yù)防聚合物顆粒形成過小，由于減少了細(xì)顆粒在氣動(dòng)輸送設(shè)備中造成的問題(例如，堵塞過濾器，由于通氣造成進(jìn)料器中的流量低，以及細(xì)粒流過過濾器)，可以增加所形成聚烯烴的回收率。另外，可能期望生產(chǎn)聚合物粒度僅略微大于“細(xì)?！钡木酆衔锪６鹊木酆衔镱w粒。例如，可能期望保持環(huán)路淤漿反應(yīng)器內(nèi)的淤漿條件以生產(chǎn)粒度大約100 μ至500μ以及所有其間子范圍的按重量計(jì)至少大約70%至100%以及所有其間子范圍的聚合物顆粒。更具體而言，可能期望保持環(huán)路淤漿反應(yīng)器內(nèi)的淤漿條件以生產(chǎn)粒度大約100μ至500μ以及所有其間子范圍的按重量計(jì)至少大約70%至90%以及所有其間子范圍的聚合物顆粒。更加具體而言，可能期望保持環(huán)路淤漿反應(yīng)器內(nèi)的淤漿條件以生產(chǎn)粒度大約150 μ至400 μ，或更具體而言，150 μ至300 μ，按重量計(jì)至少大約70%至90%以及所有其間子范圍的聚合物顆粒。在另一個(gè)實(shí)例中，可能期望保持環(huán)路淤漿反應(yīng)器內(nèi)的淤漿條件以生產(chǎn)粒度大約250 μ至400 μ的按重量計(jì)至少大約70%至90%以及所有其間子范圍的聚合物顆粒。根據(jù)某些實(shí)施方式，如上所述，單個(gè)聚合物粒度的重量百分比可以通過篩析、激光衍射或其它本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的適當(dāng)?shù)募夹g(shù)測量的粒度分布來測量。一般而言，粒度較小的聚合物顆?？梢允弓h(huán)路淤漿反應(yīng)器10內(nèi)達(dá)到較高的固體水平。具體而言，較小的聚合物顆粒可以允許達(dá)到較高的聚合物顆粒重量百分比或體積百分比，這可以增加固體水平而不需要增加循環(huán)速度。聚合物粒度和聚合物顆粒濃度之間的關(guān)系可以由水平管的Durand相關(guān)性(Durand correlation)闡明。由Wasp提出的Durand相關(guān)性(參見 Edward J. Wasp 等，Solid-Liquid Flow Slurry Pipeline Transportation89 (Trans Tech Publications 1977) (1977)))可以表述為:
權(quán)利要求
1.控制聚合物粒度的方法，所述方法包括 基于預(yù)期的催化劑產(chǎn)率選擇催化劑粒度；以及 將具有所選擇的催化劑粒度的催化劑送往環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器，其中所述催化劑用于聚合單體以在所述環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器中形成多個(gè)聚合物顆粒，其中按重量計(jì)70%至90%的所述聚合物顆粒具有100至500微米的單個(gè)聚合物粒度。
2.權(quán)利要求I所述的方法，其中選擇催化劑粒度包括利用目標(biāo)聚合物粒度、催化劑顆粒密度和聚合物顆粒密度計(jì)算所述催化劑粒度。
3.權(quán)利要求I所述的方法，其中選擇催化劑粒度包括利用下述公式計(jì)算所述催化劑粒度
4.權(quán)利要求I所述的方法，包括 在設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生所述預(yù)期的催化劑產(chǎn)率的聚合條件下，在所述環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器中循環(huán)所述單體和所述催化劑；以及 在所述催化劑上聚合所述單體，以在所述環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器中形成所述多個(gè)聚合物顆粒。
5.權(quán)利要求I所述的方法，其中所述選擇的催化劑粒度小于50微米。
6.權(quán)利要求I所述的方法，其中所述催化劑包括按重量計(jì)81%至100%的催化劑顆粒小于或等于所述選擇的催化劑粒度。
7.權(quán)利要求I所述的方法，其中所述預(yù)期的催化劑產(chǎn)率包括至少2，000并且其中所述選擇的催化劑粒度小于或等于32微米。
8.權(quán)利要求I所述的方法，其中所述預(yù)期的催化劑產(chǎn)率包括至少10，000并且其中所述選擇的催化劑粒度小于或等于19微米。
9.權(quán)利要求I所述的方法，其中按重量計(jì)70%至90%的所述聚合物顆粒的所述單個(gè)聚合物粒度為150至300微米。
10.權(quán)利要求I所述的方法，其中按重量計(jì)小于1%的所述聚合物顆粒的所述單個(gè)聚合物粒度大于1，500微米。
11.權(quán)利要求I所述的方法，其中按重量計(jì)小于10%的所述聚合物顆粒的所述單個(gè)聚合物粒度大于150微米。
12.權(quán)利要求I所述的方法，包括將至少一部分所述環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器的排出物送往一個(gè)或多個(gè)附加的環(huán)路淤漿反應(yīng)器以生產(chǎn)聚合物產(chǎn)品。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述集合物產(chǎn)品為雙峰或多峰樹脂。
14.生產(chǎn)具有控制尺寸的聚合物顆粒的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器，其配置用于在催化劑上聚合單體，以形成多個(gè)聚合物顆粒； 一個(gè)或多個(gè)進(jìn)料位置，其配置用于將所述單體和所述催化劑送至環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器內(nèi)，其中所述單體包括烯烴，并且其中所述催化劑包括平均催化劑粒度小于50微米并且基于預(yù)期的催化劑產(chǎn)率確定的催化劑顆粒，其中所述預(yù)期的催化劑產(chǎn)率包括生產(chǎn)的聚合物顆粒的第一重量和使用的催化劑的第二重量之間的重量比；以及 連續(xù)輸出裝置，其配置用于從所述環(huán)路淤漿反應(yīng)器中移出所述聚合物顆粒，其中按重量計(jì)70%至90%的所述聚合物顆粒具有100至500微米的單個(gè)聚合物粒度。
15.權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器包括具有25至50微英寸的均方根粗糙度的反應(yīng)器壁。
16.權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器包括具有小于或等于32微英寸的均方根粗糙度的反應(yīng)器壁。
17.權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述催化劑包括鉻二氧化硅催化劑、金屬茂催化劑和齊格勒-納塔催化劑。
18.權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述平均催化劑粒度小于40微米。
19.權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中按重量計(jì)70%至90%的所述聚合物顆粒的所述單個(gè)聚合物粒度為150至400微米。
20.生產(chǎn)具有控制的聚合物粒度的聚合物顆粒的方法，所述方法包括 在環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器中循環(huán)單體和催化劑，其中所述催化劑包括按重量計(jì)81%至100%的單個(gè)催化劑粒度小于50微米的催化劑顆粒；以及 在所述催化劑上聚合所述單體，以在所述環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器中形成多個(gè)聚合物顆粒，其中按重量計(jì)至少70%至90%的所述聚合物顆粒具有150至500微米的單個(gè)聚合物粒度。
21.權(quán)利要求20所述的方法，包括在設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生預(yù)期的催化劑產(chǎn)率的聚合條件下，在所述環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器中循環(huán)所述單體和所述催化劑，并且其中所述預(yù)期的催化劑產(chǎn)率包括生產(chǎn)的聚合物顆粒的第一重量和使用的催化劑的第二重量之間的重量比。
22.權(quán)利要求20所述的方法，其中按重量計(jì)81%至100%的所述催化劑顆粒的所述單個(gè)催化劑粒度小于40微米。
23.操作環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器的方法，所述方法包括 在環(huán)路淤漿反應(yīng)器中循環(huán)單體和催化劑； 在所述催化劑上聚合所述單體，以在所述環(huán)路淤漿聚合反應(yīng)器中形成多個(gè)聚合物顆粒，其中按重量計(jì)70%至90%的所述聚合物顆粒具有100至500微米的單個(gè)聚合物粒度；以及 基于預(yù)期的催化劑產(chǎn)率改變平均催化劑粒度； 其中所述預(yù)期的催化劑產(chǎn)率包括生產(chǎn)的聚合物顆粒和使用的催化劑的比值。
24.權(quán)利要求23所述的方法，其中改變平均催化劑粒度包括隨著所述催化劑產(chǎn)率增加減小所述平均催化劑粒度和/或隨著所述催化劑產(chǎn)率減小增加所述平均催化劑粒度。
25.權(quán)利要求23所述的方法，其中改變催化劑粒度包括隨著目標(biāo)聚合物粒度增加，增加所述平均催化劑粒度，和/或隨著目標(biāo)聚合物粒度減小，減小所述平均催化劑粒度。
26.權(quán)利要求23所述的方法，其中改變催化劑粒度包括基于目標(biāo)聚合物粒度、催化劑顆粒密度和聚合物顆粒密度，計(jì)算所述催化劑粒度。
27.控制聚合物粒度的方法，所述方法包括基于預(yù)期的催化劑產(chǎn)率和目標(biāo)聚合物粒度，選擇催化劑粒度；以及 將具有所選擇的催化劑粒度的催化劑送往氣相聚合反應(yīng)器，其中所述催化劑用于聚合單體以在所述氣相聚合反應(yīng)器中形成多個(gè)聚合物顆粒，其中按重量計(jì)至少70%的所述聚合物顆粒具有小于或等于所述目標(biāo)聚合物粒度的單個(gè)聚合物粒度。
28.權(quán)利要求27所述的方法，其中選擇催化劑粒度包括利用目標(biāo)聚合物粒度、催化劑顆粒密度和聚合物顆粒密度計(jì)算所述催化劑粒度。
29.權(quán)利要求27所述的方法，其中選擇催化劑粒度包括利用下述公式計(jì)算所述催化劑粒度
30.權(quán)利要求27所述的方法，其中所述氣相聚合反應(yīng)器包括流化床氣相反應(yīng)器。
31.權(quán)利要求27所述的方法，其中按重量計(jì)70%至90%的所述聚合物顆粒具有100至1，000微米的單個(gè)聚合物粒度。
32.權(quán)利要求27所述的方法，其中所述選擇的催化劑尺寸小于110微米。
33.權(quán)利要求27所述的方法，其中所述催化劑包括按重量計(jì)81%至100%的催化劑顆粒小于或等于所述選擇的催化劑粒度。
全文摘要
本發(fā)明提供用于生產(chǎn)尺寸僅略微大于聚合物細(xì)粒尺寸的聚合物顆粒的技術(shù)。該技術(shù)可以預(yù)防或限制與大聚合物顆粒有關(guān)的反應(yīng)器污垢的發(fā)生。該技術(shù)也可以在反應(yīng)器中提供較大重量百分比的固體?？梢酝ㄟ^使用具有基于預(yù)期的催化劑產(chǎn)率確定的粒度的催化劑，獲得期望的聚合物粒度。在某些實(shí)施方式中，可以基于預(yù)期的催化劑產(chǎn)率、聚合物顆粒密度、催化劑顆粒密度和/或聚合物粒度確定催化劑粒度。
文檔編號C08F2/12GK102648215SQ201080055431
公開日2012年8月22日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者G·G·漢德瑞克森, J·D·浩托威 申請人:切弗朗菲利浦化學(xué)公司