專利名稱：高壓聚合工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及給使用自由游離基來(lái)聚合的連續(xù)管式烯烴聚合設(shè)備和工藝的消除瓶頸和/或降低能量消耗的方法。本發(fā)明尤其涉及對(duì)于多個(gè)冷卻反應(yīng)區(qū)采用多個(gè)引發(fā)劑噴射點(diǎn)的這種設(shè)備和工藝。本發(fā)明包括通過(guò)修改現(xiàn)有的多噴射點(diǎn)管式反應(yīng)器以增大設(shè)備能力和 /或降低能量消耗從而消除瓶頸。
背景技術(shù)：
連續(xù)高壓管式反應(yīng)器聚合設(shè)備將相對(duì)低成本的烯烴(通常為乙烯)單體進(jìn)料轉(zhuǎn)變?yōu)橛袃r(jià)值的聚烯烴產(chǎn)品。聚合在高溫高壓下發(fā)生并且是高度放熱的。高壓聚合在管式反應(yīng)器中發(fā)生，聚合混合物以湍流栓塞流的方式穿過(guò)該管式反應(yīng)器。管式反應(yīng)器由結(jié)合在一起以構(gòu)成整個(gè)管長(zhǎng)度的若干管段構(gòu)造。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“管”指的是結(jié)合在一起的管段的全體。烯烴單體一般是乙烯，但是可烯屬地共聚的單體也可用作共聚用單體，比如醋酸乙烯酯。這里使用的術(shù)語(yǔ)“聚合物”因而包括均聚物和共聚物，這些均聚物和共聚物結(jié)合有源自于一種或更多種共聚用單體的單元。術(shù)語(yǔ)“聚乙烯”指的是包含超過(guò)50%摩爾比的乙烯衍生單元的乙烯基聚合物。典型的商用設(shè)備具有從500米至3000米的總管長(zhǎng)且管徑為20至100毫米并且在1500至3500巴(150-350MPa)和120至350°C下操作。生產(chǎn)是大規(guī)模的，高達(dá)200千噸 (kT)/年或更大。電動(dòng)壓縮機(jī)每年可消耗25兆瓦(MW)或更多的電能。更多的能量以蒸汽的形式消耗以將進(jìn)料加熱至開始聚合的“反應(yīng)起始溫度”。這個(gè)溫度有時(shí)稱為“點(diǎn)燃”溫度。設(shè)備一般使用兩個(gè)壓縮機(jī)，每個(gè)具有順序布置的多級(jí)初級(jí)壓縮機(jī)提供單體進(jìn)料的初始?jí)嚎s并且次級(jí)壓縮機(jī)將由初級(jí)壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓力增大至發(fā)生聚合的水平。壓縮機(jī)可使用中間冷卻器來(lái)去除由于壓縮產(chǎn)生的熱。管一般具有初始部，這里稱為將被壓縮的單體進(jìn)料加熱至反應(yīng)起始溫度的“加熱區(qū)”。這通常稱為“前進(jìn)料”。熱流體(比如蒸汽)流過(guò)包圍管段的管套以使用由管段形成的內(nèi)部熱交換表面積來(lái)實(shí)現(xiàn)熱交換。一旦達(dá)到反應(yīng)起始溫度，將引發(fā)劑噴射入管并分解為引起聚合的自由游離基。管在噴射引發(fā)劑之處下游的部分形成一個(gè)或更多個(gè)反應(yīng)區(qū)，在所述反應(yīng)區(qū)處發(fā)生聚合并且由于聚合引起的溫度升高由外部管冷卻或加入新的單體進(jìn)料來(lái)抵消。管的下游部分用來(lái)冷卻聚合物和未反應(yīng)單體的被壓縮混合物，用于后續(xù)工藝。這里使用的術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”指的是單體和聚合物穿過(guò)設(shè)備的流動(dòng)方向，從單體源開始、壓縮和聚合并終止于用于聚合物產(chǎn)品的完工階段，除非從文中清楚地看出另一種意思。冷卻劑流體比如水可從外面冷卻管。使用由被冷卻的管段所形成的內(nèi)部熱交換表面積來(lái)實(shí)現(xiàn)熱交換。冷卻劑流體流過(guò)包圍管段的冷卻管套。管的涉及熱交換的總內(nèi)部表面積由(a)經(jīng)受這種冷卻的管的軸向長(zhǎng)度和(b)內(nèi)孔的沿著管的軸向長(zhǎng)度可以變化的內(nèi)徑來(lái)計(jì)算。
在一些類型的設(shè)備中，冷卻流體可以是“冷的”，這意味著冷卻劑保持在低于聚合物熔點(diǎn)的溫度。在其他類型的設(shè)備中，冷卻流體可以是“溫的”或“熱的”，這意味著冷卻劑保持在高于聚合物熔點(diǎn)的溫度。冷卻流體經(jīng)常是壓水以允許冷卻水達(dá)到超過(guò)100°c的溫度。 由冷卻劑流體如此移除的“廢”熱能用來(lái)產(chǎn)生用于連續(xù)聚合工藝的其他功能或用在聚合工藝自身外面的熱或蒸汽。連續(xù)管式反應(yīng)器設(shè)備的效率能以不同方式表達(dá)。一種度量是生產(chǎn)每單位聚合物所消耗的能量，稱之為“能量消耗率”。對(duì)于大型反應(yīng)器而言，這通常在每生產(chǎn)一千克聚乙烯 (PE)O. 8千瓦時(shí)的區(qū)間內(nèi)。分子主要取決于用來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的能量。產(chǎn)生其壓力足夠高以用于將進(jìn)料加熱至反應(yīng)起始溫度的蒸汽時(shí)所消耗的另外能量沒(méi)有在這個(gè)能量消耗率中反映。分母受到進(jìn)料沿著管的長(zhǎng)度轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锏某潭鹊挠绊憽＿@里使用的“轉(zhuǎn)變”是，基于供應(yīng)至管的單體的重量，供給入管式反應(yīng)器的單體在其穿過(guò)管期間被轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锏闹亓堪俜直?。設(shè)備效率的另一度量是額定容量，其是每年能生產(chǎn)的聚合物總量，等同于每年單體消耗量。額定容量是壓縮能力和轉(zhuǎn)變的函數(shù)。轉(zhuǎn)變可通過(guò)提供沿著管式反應(yīng)器的長(zhǎng)度間隔開的若干反應(yīng)區(qū)來(lái)增大(參見 W02007-018870和W02007-018871)。溫度低于管內(nèi)流體溫度的乙烯可在這種下游反應(yīng)區(qū)處噴射，從而冷卻沿著管經(jīng)過(guò)的流體。這些一般稱為“側(cè)面進(jìn)料”。轉(zhuǎn)變可通過(guò)冷卻這些側(cè)面進(jìn)料以增大冷卻作用(參見例如W02007-018871中的W003]段)以及通過(guò)降低對(duì)如上所述通過(guò)管壁進(jìn)行的外部冷卻的依賴來(lái)進(jìn)一步增大。當(dāng)穿過(guò)管的大塊反應(yīng)器混合物塊體(有時(shí)稱為“流浸膏”)將處于單相時(shí)，管的外部冷卻(尤其是用冷的冷卻劑流體進(jìn)行的外部冷卻)會(huì)導(dǎo)致管的內(nèi)部由于聚合物沉積物而結(jié)垢。污垢聚集降低熱傳遞并且因此可能會(huì)降低管中單體至聚合物的轉(zhuǎn)變。污垢的聚集能例如通過(guò)在管中維持湍流狀態(tài)(參見US36^918和US4175169)以及通過(guò)使穿過(guò)管的流體脈動(dòng)(“擾動(dòng)”)(參見US3299033和US3714123)來(lái)抵消。工藝控制系統(tǒng)旨在使用在夾持并密封于相鄰管段之間的“環(huán)”(也稱為“墊圈”) 中的適當(dāng)間隔的熱電偶來(lái)為每個(gè)反應(yīng)區(qū)提供正確的混合和溫度。源自連續(xù)聚合反應(yīng)和與管相關(guān)的冷卻的溫度曲線由定位于環(huán)中的熱電偶測(cè)量。目標(biāo)溫度曲線能通過(guò)改變噴射速率、 以及自由游離基引發(fā)劑、單體和可選的用來(lái)控制聚合物分子量的轉(zhuǎn)移劑的類型和組合來(lái)維持。在常規(guī)反應(yīng)器中，出現(xiàn)于管下游端處的管式反應(yīng)器流出物的加熱流是包含聚合物、未反應(yīng)單體和殘留轉(zhuǎn)移劑(如果有的話)的單相混合物。在使用多反應(yīng)區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)變一般超過(guò)20%。流出物首先經(jīng)過(guò)管下游端處的減壓閥(這里稱為“減壓閥”)。減壓閥降低流出物壓力以使得流出物不再處于單相并且開始形成兩相具有未反應(yīng)單體的富含單體相和富含聚合物相。兩相混合物在后續(xù)分離階段中逐漸分離。將分離的剩余反應(yīng)劑，比如未反應(yīng)單體， 循環(huán)以返回至壓縮機(jī)。被循環(huán)的材料能共同地稱為“循環(huán)氣體”。后續(xù)分離階段可包括級(jí)聯(lián)的分離容器或“分離器”，它們從兩相混合物分離聚合物直到最后在環(huán)境溫度和壓力條件下獲得固體聚合物顆粒。W02007-018870和W02007-018871示出了在級(jí)聯(lián)的兩個(gè)容器(最上位置(即最遠(yuǎn)上游)的高壓分離器和最低位置(即最遠(yuǎn)下游)的低壓分離器)進(jìn)行的常規(guī)分離，并且高壓分離器的分離物(overhead)被傳輸至次級(jí)壓縮機(jī)的入口。
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US4342853描述了三個(gè)分離階段的使用，中間分離器定位于高壓分離器和低壓分離器之間。在說(shuō)明書和權(quán)利要求中，中間分離器稱為中壓分離器。將高壓分離器的分離物作為循環(huán)氣流傳送至次級(jí)壓縮機(jī)。將中壓分離器的分離物作為循環(huán)氣流傳送至初級(jí)壓縮機(jī)的入口，其目的是提高能效和移除殘留氣體。來(lái)自低壓分離器的分離物的處理方式并未描述。GB1338280在壓力下降后將壓縮后的新乙烯與已反應(yīng)混合物相混合以冷卻或“急冷”兩相流出物，從而避免減損產(chǎn)品質(zhì)量(尤其是光學(xué)性質(zhì)，比如渾濁度)的分解反應(yīng)、鏈轉(zhuǎn)移、氧化、分支和交聯(lián)。US3509115類似。W02007-134671僅使用高壓分離器和低壓分離器。反應(yīng)器流出物的部分動(dòng)能用來(lái)驅(qū)動(dòng)噴射泵，噴射泵將已冷卻的高壓分離器的部分分離物循環(huán)氣流置于廢熱鍋爐中，以產(chǎn)生蒸汽并將蒸汽循環(huán)至高壓分離器。這樣，提供冷卻流，其至少部分地替換GB1338280和 US3509115中的新乙烯流。通過(guò)使用噴射泵來(lái)從循環(huán)氣流的被冷卻部分產(chǎn)生急冷流，降低了在初級(jí)壓縮機(jī)中壓縮單體以提供急冷流的需要。W02007-134670公開了使用位于高壓分離器和低壓分離器之間的中間分離器(中壓分離器)的分離和循環(huán)布置。噴射泵布置為使得流出物的動(dòng)能用來(lái)傳輸中壓分離器的分離物并將其與減壓閥下游的流出物組合。與將中壓分離器分離物傳輸至初級(jí)壓縮機(jī)入口的 US4342853不同，在W02007-134670中，中壓分離器分離物經(jīng)過(guò)噴射泵和高壓分離器通到流到次級(jí)壓縮機(jī)入口的循環(huán)氣體。這樣降低了在初級(jí)壓縮機(jī)中再壓縮循環(huán)氣體的需要。US2003-0114607描述了一種連續(xù)管式反應(yīng)器，其中通過(guò)優(yōu)選地與前進(jìn)料(參見
和W010]段)一起噴射鏈轉(zhuǎn)移劑從而與良好光學(xué)性質(zhì)比如混濁相結(jié)合地獲得高轉(zhuǎn)變。單體濃度和鏈轉(zhuǎn)移劑之間的相關(guān)性解開(參見W017]段)。這樣，較高的轉(zhuǎn)變能與良好的光學(xué)性質(zhì)相組合。本發(fā)明的目標(biāo)之一是降低管式反應(yīng)器設(shè)備的能量消耗率，尤其是在不增大管長(zhǎng)度和額定壓縮機(jī)負(fù)擔(dān)之下降低能量消耗率。本發(fā)明的又一目標(biāo)是在給定壓縮機(jī)能力之下增大聚合物的生產(chǎn)量和/或在生產(chǎn)相同量的聚合物下降低壓縮機(jī)所消耗的電量。本發(fā)明的再一目標(biāo)是在不降低聚合物質(zhì)量(尤其是光學(xué)性質(zhì)比如渾濁度)之下降低能量消耗率和增大轉(zhuǎn)變和設(shè)備能力。更具體地，本發(fā)明的目標(biāo)之一是通過(guò)在給定管長(zhǎng)度的情況下允許容納更多反應(yīng)區(qū)來(lái)增大轉(zhuǎn)變以及改善未反應(yīng)成分從管流出物的提取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明依賴于對(duì)連續(xù)管式反應(yīng)器聚合設(shè)備的變型和改進(jìn)，所述變型和改進(jìn)在某些情況下個(gè)別地從現(xiàn)有技術(shù)中已知，比如以上背景技術(shù)中公開的。在本發(fā)明中，諸多個(gè)別的變型和改進(jìn)組合地作用以改進(jìn)設(shè)備效率。變型和改進(jìn)被選擇和組合為以簡(jiǎn)單、低成本的方式獲得改進(jìn)的設(shè)備效率。為此，涉及管部分自身的變型和改進(jìn)可與分離和循環(huán)級(jí)聯(lián)中的改進(jìn)相組合以在管中的聚合過(guò)程中以及在后續(xù)分離和循環(huán)布置中都獲得平行的改進(jìn)。本發(fā)明的變型和改進(jìn)能應(yīng)用于現(xiàn)有設(shè)備以就能量消耗率和設(shè)備能力而言增大其效率。這里使用的“消除瓶頸”指的是僅影響限制年生產(chǎn)能力的那些部件的設(shè)備的變型。相比通過(guò)構(gòu)造新設(shè)備來(lái)擴(kuò)大能力，消除瓶頸能以低得多的成本形成額外能力。消除瓶頸的能力增大可通過(guò)增大轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)并且可與能量消耗率的改進(jìn)相關(guān)聯(lián)。與用來(lái)消除瓶頸和增大設(shè)備能力相同的變型和改進(jìn)也能用來(lái)通過(guò)降低單體壓縮程度來(lái)降低能耗，因此降低電能消耗，而非使用改進(jìn)的效率來(lái)生產(chǎn)更多的聚合物產(chǎn)品。本發(fā)明的變型和改進(jìn)也可用于待構(gòu)建的新設(shè)備。在說(shuō)明書和權(quán)利要求中，消除瓶頸方法的內(nèi)容中描述的可選特點(diǎn)同樣能應(yīng)用于新設(shè)備的構(gòu)建。這種新的或消除瓶頸的設(shè)備的操作也導(dǎo)致分開描述和請(qǐng)求保護(hù)的新的且有利的聚合工藝。在本發(fā)明的第一個(gè)方面，引入一些改進(jìn)來(lái)通過(guò)改善的外部冷卻來(lái)改進(jìn)從管移除熱。在這個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種給使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的現(xiàn)有設(shè)備消除瓶頸和/或降低能量消耗的方法，該設(shè)備包括(i)用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa)的壓力的壓縮機(jī)裝置，(ii)管，其具有在上游端的用于給從壓縮機(jī)裝置供應(yīng)的單體提供加熱內(nèi)表面的加熱區(qū)以及多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料，以及與反應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的冷卻裝置，冷卻裝置包圍管用于提供從單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱的冷卻內(nèi)表面，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將來(lái)自管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，其中消除瓶頸的方法涉及對(duì)管的下游部分變型以提供用于在管的下游端的上游提供兩相狀態(tài)的壓力降低的冷卻區(qū)以及在壓力降低之后冷卻管內(nèi)流出物的冷卻內(nèi)表面。術(shù)語(yǔ)“壓力降低的冷卻區(qū)”使用的詞語(yǔ)“降低”是相對(duì)于上游反應(yīng)區(qū)中的較高壓力而言。降低的程度能被控制用以引起流浸膏從單相混合物轉(zhuǎn)變?yōu)槟芙?jīng)受各種分離步驟的兩相混合物。 使用中，壓力降低的冷卻區(qū)的精確壓力能根據(jù)上游流浸膏的壓力以及下游分離和循環(huán)布置的期望壓力和流速而變化。壓力降低的冷卻區(qū)能在未顯著改變消除瓶頸之前存在的管長(zhǎng)度的情況下獲得。經(jīng)過(guò)壓力降低的冷卻區(qū)的管式反應(yīng)器流出流體在壓力降低的條件下被有效地冷卻，相比沒(méi)有壓力降低的情況而言，允許通過(guò)外部冷卻移除更多的熱。能減少或避免在初級(jí)壓縮機(jī)中壓縮的單體的冷的急冷流(如GB 1338280中)的使用。管整體的急冷/冷卻能力能增大以在不顯著降低光學(xué)性質(zhì)比如渾濁度的情況下允許更高的轉(zhuǎn)變水平。適合地，壓力降低的冷卻區(qū)具有比具有單相條件的在下游端處的管部分的內(nèi)孔相比相等或優(yōu)選更小的內(nèi)孔。這有助于最大化湍流并且因此最大化冷卻。壓力降低的冷卻區(qū)可占據(jù)管總長(zhǎng)度的40%至65%，優(yōu)選地50%至60%。壓力降低的冷卻區(qū)的上游端通過(guò)某些用來(lái)降低管中壓力的裝置來(lái)限定。降低壓力的裝置可以是在壓力降低的冷卻區(qū)開始的上游處的減壓閥，其優(yōu)選地布置成通過(guò)冷卻流體來(lái)冷卻。在本發(fā)明的第二個(gè)方面，一些改進(jìn)被引入來(lái)降低前進(jìn)料的熱輸入和增大下游聚合和熱移除的機(jī)會(huì)。在這個(gè)第二方面，本發(fā)明提供了一種給使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的現(xiàn)有設(shè)備消除瓶頸和/或降低能量消耗的方法，該設(shè)備包括(i)用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa)的壓力的壓縮機(jī)裝置，(ii)管，其具有在上游端的用于給從壓縮機(jī)裝置供應(yīng)的單體提供加熱內(nèi)表面的加熱區(qū)以及多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料，以及與反應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的冷卻裝置，冷卻裝置包圍管用于提供從單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱的冷卻內(nèi)表面，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，所述方法涉及將加熱區(qū)的加熱內(nèi)表面減少至管的總內(nèi)表面積的5%至10%并且將冷卻內(nèi)表面延伸至管的其余內(nèi)表面。加熱區(qū)的下游端通過(guò)第一引發(fā)劑噴射點(diǎn)所處的位置來(lái)限定。熱交換中涉及的管的熱交換內(nèi)表面積由(a)在特定管部分比如加熱區(qū)的管軸向長(zhǎng)度和(b)內(nèi)孔的沿著管的所述特定部分的長(zhǎng)度變化的內(nèi)徑來(lái)計(jì)算。熱交換中涉及的管的熱交換總內(nèi)表面積包括管的沿著其長(zhǎng)度被冷卻或加熱的組合表面積。管的剩余內(nèi)表面包括管在加熱區(qū)下游的所有部分，包括壓力降低的冷卻區(qū)。實(shí)際上，每個(gè)反應(yīng)區(qū)的全部長(zhǎng)度被冷卻，包括反應(yīng)區(qū)的其中聚合放熱引起溫度升高的部分。降低可主要通過(guò)減小加熱區(qū)的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)施，并且可選地通過(guò)將加熱區(qū)的內(nèi)徑減小至30mm至55mm，例如減小5%至15%。加熱區(qū)的內(nèi)徑優(yōu)選地小于下游反應(yīng)區(qū)和/或壓力降低的冷卻區(qū)的內(nèi)徑。加熱區(qū)的長(zhǎng)度可以是管總長(zhǎng)度的8%至15%。那么較少的熱用來(lái)將前進(jìn)料加熱至反應(yīng)起始溫度。適合地，管的被加熱以將壓縮進(jìn)料帶至反應(yīng)起始溫度的長(zhǎng)度被降低其原始長(zhǎng)度的20%至60%。在加熱區(qū)下游通過(guò)側(cè)面進(jìn)料供應(yīng)至管中反應(yīng)區(qū)的壓縮進(jìn)料的比例能增大，這以被帶至反應(yīng)起始溫度的用于前進(jìn)料的比例為代價(jià)?？梢敫郊拥膫?cè)面進(jìn)料以在消除瓶頸之前所使用的管部分中形成附加的反應(yīng)區(qū)，用于加熱前進(jìn)料。以上第一和第二方面的變型和改進(jìn)每個(gè)都有助于最大化管整體的冷卻能力并且因此最大化管的潛在生產(chǎn)能力。長(zhǎng)度減小的加熱區(qū)允許管的更多長(zhǎng)度將熱傳遞至冷卻劑。 加熱區(qū)和壓力降低的冷卻區(qū)之間的反應(yīng)區(qū)的組合長(zhǎng)度可以是管的總長(zhǎng)度的25%至40%。單獨(dú)地或組合地使用前述方面，由于增大的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的聚合物和未反應(yīng)材料的增大流能經(jīng)受高效的分離和循環(huán)過(guò)程，僅需要對(duì)現(xiàn)有級(jí)聯(lián)分離器的有限變型。適合地，(i)噴射泵裝置被結(jié)合來(lái)將來(lái)自中壓分離器的分離物泵送入來(lái)自管的下游端的兩相冷卻反應(yīng)器流出流用以供應(yīng)至高壓分離器，( )將高壓分離器的至少部分分離物循環(huán)傳遞至次級(jí)壓縮機(jī)的入口側(cè)。這允許設(shè)備被操作為使得通向初級(jí)壓縮機(jī)的循環(huán)氣體質(zhì)量流和通向次級(jí)壓縮機(jī)的循環(huán)氣體質(zhì)量流之間的平衡能改變以增大循環(huán)至次級(jí)壓縮機(jī)的循環(huán)氣體的量。因而(iii)從中壓分離器循環(huán)至次級(jí)壓縮機(jī)的未反應(yīng)單體的比例增大， 這以從低壓分離器循環(huán)至初級(jí)壓縮機(jī)的未反應(yīng)單體的比例為代價(jià)。有利地，除了泵送中壓分離器的分離物之外，噴射泵裝置可將來(lái)自高壓分離器的部分分離物流轉(zhuǎn)向經(jīng)過(guò)冷卻熱交換器并泵送冷卻的流以匯合兩相冷卻反應(yīng)器流出流。組合的流傳遞至高壓分離器。這補(bǔ)充了壓力降低的冷卻區(qū)中的冷卻或急冷。噴射泵裝置可以是具有用于被轉(zhuǎn)向的高壓分離器分離物以及來(lái)自中壓分離器的分離物的多個(gè)入口的單個(gè)噴射泵。噴射泵裝置可布置為將來(lái)自高壓分離器的少于30%的分離物流轉(zhuǎn)向經(jīng)過(guò)冷卻熱交換
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圖1是根據(jù)本發(fā)明的管式反應(yīng)器乙烯聚合設(shè)備的示意圖加是示出圖1的管式反應(yīng)器的相鄰管段之間的互連的縱向剖面圖；圖2b是示出具有熱電偶的透鏡環(huán)的橫截面；圖3示意性地示出沿著管的長(zhǎng)度具有不同反應(yīng)區(qū)(未按比例)的縱截面；圖4是圖3的管式反應(yīng)器中形成的典型溫度曲線；圖5是在圖1的反應(yīng)段下游端和產(chǎn)品冷卻段上游處的減壓閥的橫截面；并且圖6是用于圖1的設(shè)備的分離系統(tǒng)中的噴射泵的截面圖。
具體實(shí)施例方式減壓閥可由冷卻流體冷卻以使得閥受到在最后反應(yīng)區(qū)下游可能會(huì)遇到的較高流出物溫度的影響更小。閥可用來(lái)允許定期打開以撞擊反應(yīng)器和減少管內(nèi)壁的污垢。壓力減小的冷卻區(qū)域的內(nèi)孔的減小直徑(一般在任何減壓閥的下游)是優(yōu)選的，因?yàn)檫@有助于確保打破富含聚合物相和降低或避免將減損通過(guò)管壁進(jìn)行的熱傳遞的邊界污垢層的較高流速。所有由于這里所述的瓶頸導(dǎo)致的特點(diǎn)可同樣地在說(shuō)明書和權(quán)利要求中適用于待構(gòu)建的新設(shè)備和工藝。初級(jí)壓縮機(jī)優(yōu)選地從低壓分離器的分離物接收溶解在濃縮聚合物中的循環(huán)氣體。 這樣，能在分離和循環(huán)設(shè)施中獲得更高能力和轉(zhuǎn)變，而不增大壓縮負(fù)擔(dān)或需要壓縮機(jī)替換或變型。同時(shí)，由于前述變型的結(jié)果，通過(guò)實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)變和/或聚合壓力和相關(guān)電能消耗的降低，能量消耗率可降低，而不管是應(yīng)用于消除瓶頸或應(yīng)用于新構(gòu)建的設(shè)備。適合地，具有用于被轉(zhuǎn)向的高壓分離器分離物和來(lái)自中壓分離器的分離物的多個(gè)入口的單個(gè)噴射泵可設(shè)置有比如止回閥之類的裝置，以限制來(lái)自中間分離器的熱的分離物流入冷的被轉(zhuǎn)向的高壓分離器分離物，以避免不利地被聚合物和/或石蠟弄臟。單個(gè)噴射泵的使用簡(jiǎn)化了總體構(gòu)造。管的由壓力減小的冷卻區(qū)占據(jù)的長(zhǎng)度可大于管的由加熱區(qū)的長(zhǎng)度減小所釋放的長(zhǎng)度。加熱區(qū)的長(zhǎng)度減小增大了管的可用于反應(yīng)區(qū)外部冷卻的長(zhǎng)度，同時(shí)壓力減小的冷卻區(qū)中的改進(jìn)的冷卻降低了流出物離開溫度以降低對(duì)于用冷的單體流進(jìn)行急冷的需要。管的增大的冷卻能力和通過(guò)增大作為側(cè)面進(jìn)料供應(yīng)的進(jìn)料比例而增大的吸收聚合放熱的能力可降低或避免冷卻側(cè)面進(jìn)料的需要。那么可降低或避免冷卻側(cè)面進(jìn)料的(昂貴)冷凍冷卻水的消耗。以側(cè)面進(jìn)料為代價(jià)降低作為前進(jìn)料的單體進(jìn)料的份額也允許轉(zhuǎn)移劑更集中于前進(jìn)料中并且經(jīng)由側(cè)面進(jìn)料供應(yīng)的轉(zhuǎn)移劑的濃度可降低。這可有助于減少渾濁度和/或允許在相同渾濁度水平下轉(zhuǎn)變的增大。用于從來(lái)自高壓分離器分離物的被冷卻的循環(huán)氣體供應(yīng)單體的冷“急冷”流的噴射泵的減少使用允許用以增大中間分離器的分離物的提取以用于循環(huán)至次級(jí)壓縮機(jī)的噴射泵的增大使用。然而如果需要，相同的噴射泵仍然可用來(lái)提供一些附加的冷單體流以進(jìn)一步冷卻流出物。中間分離器分離物的增大的提取降低了仍然留著以在低壓分離器中分離以用于由初級(jí)壓縮機(jī)再壓縮的未反應(yīng)單體的比例，和/或允許增大的流量體積經(jīng)受分離而不會(huì)使通向初級(jí)壓縮機(jī)的回路和初級(jí)壓縮機(jī)自身超負(fù)荷。源自低壓分離器的成比例地減小的分離物循環(huán)氣流允許通向初級(jí)壓縮機(jī)的構(gòu)成單體流的增大和較高轉(zhuǎn)變，而不會(huì)使用來(lái)分離聚合物和循環(huán)氣體的裝置超負(fù)荷。這能提供特別經(jīng)濟(jì)的消除瓶頸或降低待構(gòu)造的新設(shè)備
11的投資成本。在又一個(gè)方面，本發(fā)明涉及可通過(guò)消除瓶頸或通過(guò)新構(gòu)建新設(shè)備來(lái)構(gòu)造的最終設(shè)備。在這個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種在單相溫度和壓力下使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的設(shè)備，該設(shè)備包括(i)利用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa) 的壓力的壓縮機(jī)裝置，(ii)管，其具有在上游端的、用于給從壓縮機(jī)裝置供應(yīng)的單體提供加熱內(nèi)表面的加熱區(qū)以及多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)以及與反應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的冷卻裝置，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料，冷卻裝置包圍管用于提供從單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱的冷卻內(nèi)表面，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，其中所述管具有在管下游端的上游的用于提供兩相條件的壓力降低的冷卻區(qū)以及在壓力降低之后冷卻管內(nèi)流出物的冷卻內(nèi)表面，和/或其中加熱區(qū)的加熱內(nèi)表面是管的總內(nèi)表面積的5%至10%并且可選地冷卻內(nèi)表面基本上延伸至管的其余內(nèi)表面。這種設(shè)備可具有與用來(lái)消除瓶頸和/或降低現(xiàn)有設(shè)備能量消耗所采取的步驟的內(nèi)容中描述的相同構(gòu)造選項(xiàng)。適合地，這種設(shè)備具有用于流出物中的未反應(yīng)單體的分離和循環(huán)裝置，包括(a)從最終管段接收流出物的噴射泵，(b)經(jīng)由冷卻熱交換器通向次級(jí)壓縮機(jī)入口側(cè)的連接至高壓分離器的高壓分離物循環(huán)，(c)通向噴射泵第一入口的連接至中壓分離器的中壓分離物，該噴射泵可選地具有用于提供與一部分冷卻的高壓分離物循環(huán)流體相通的第二入口，以及(d)連接至初級(jí)壓縮機(jī)的入口側(cè)的低壓分離器的分離物，其從中壓分離器接收富含聚合物相。在又一方面，本發(fā)明涉及可在前述設(shè)備上執(zhí)行的聚合工藝。在這個(gè)方面，不管是否通過(guò)消除瓶頸來(lái)構(gòu)造，該設(shè)備能以幫助使轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)能力和能效比的潛在益處實(shí)現(xiàn)的方式使用。因而，本發(fā)明提供了一種在這樣一種設(shè)備中在單相溫度和壓力下使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的工藝，該設(shè)備包括(i)利用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa) 的壓力的壓縮機(jī)裝置，(ii)管，其具有多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料；以及冷卻裝置，冷卻裝置包圍管，用于從單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，所述工藝包括A)將在次級(jí)壓縮機(jī)中壓縮的進(jìn)料的總質(zhì)量流的12%至50%，優(yōu)選地14%至40%， 供給至管的上游端，用于進(jìn)料的點(diǎn)燃，并且將在次級(jí)壓縮機(jī)中壓縮的進(jìn)料的總體積的平衡數(shù)(balance)作為側(cè)面進(jìn)料供給入管；B)在降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)之后，使用用于在外面冷卻下游端的流體在下游端冷卻在管內(nèi)聚合之后產(chǎn)生的流出物；
C)將由高壓分離器產(chǎn)生的總質(zhì)量流的50%至85%，優(yōu)選地60%至80%，從次級(jí)壓縮機(jī)供給至次級(jí)壓縮機(jī)的入口側(cè)并用由初級(jí)壓縮機(jī)壓縮的單體對(duì)由高壓分離器產(chǎn)生的總分離物進(jìn)行平衡；D)使用噴射泵裝置將來(lái)自中壓分離器的分離物泵送入來(lái)自管式反應(yīng)器下游端的冷卻流出物流，這在流出物進(jìn)入高壓分離器之前進(jìn)行；E)使用噴射泵裝置將來(lái)自高壓分離器的分離物流的少于30%的質(zhì)量流轉(zhuǎn)向經(jīng)過(guò)冷卻熱交換器進(jìn)入來(lái)自管式反應(yīng)器下游端的冷卻流出物流，用以進(jìn)入高壓分離器；F)將新構(gòu)成單體供應(yīng)至初級(jí)壓縮機(jī)并用來(lái)自低壓分離器的分離物流對(duì)供應(yīng)至初級(jí)壓縮機(jī)的總體積進(jìn)行平衡，低壓分離器從中壓分離器接收富含聚合物部分。中壓分離器和高壓分離器中氣態(tài)的未反應(yīng)成分的改進(jìn)移除可幫助將在擠出之后產(chǎn)生的聚合物顆粒中的殘留單體含量降低至SOOppm至200ppm或者允許在設(shè)備能力增大時(shí)總流量增大。在本發(fā)明的又一個(gè)方面，優(yōu)化自由游離基噴射以獲得分離和循環(huán)系統(tǒng)更大能力的優(yōu)勢(shì)從而實(shí)現(xiàn)更高轉(zhuǎn)變同時(shí)避免光學(xué)性質(zhì)的降低。在這個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種在一種設(shè)備中在單相溫度和壓力下使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的工藝，該設(shè)備包括(i)用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa)的壓力的壓縮機(jī)裝置，(ii)管，其具有多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料，以及冷卻裝置，冷卻裝置包圍管用于從單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，所述工藝包括至少在最終自由游離基噴射點(diǎn)供給引發(fā)劑總重量的2%至30%，引發(fā)劑具有1秒的半衰期，在2000巴QOOMPa)下具有至少250°C的分解溫度，以將最終反應(yīng)區(qū)中的峰值溫度升高至至少285°C。過(guò)氧化物可在溶劑比如戊烷中測(cè)試并且優(yōu)選地是二叔丁基過(guò)氧化物。發(fā)明的益處使用本發(fā)明，能量消耗率降低。能轉(zhuǎn)變附加的單體。轉(zhuǎn)變和設(shè)備能力能增大和/ 或總電能或能量消耗能降低。所產(chǎn)生的附加聚合熱和改進(jìn)的熱移除降低了從外源所需的用于比如升溫蒸汽以將前進(jìn)料加熱至反應(yīng)起始溫度的熱量。次級(jí)壓縮機(jī)可在較低排放壓力下運(yùn)行，允許能量消耗率的降低同時(shí)具有相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)能力。這也能延長(zhǎng)壓縮機(jī)的維護(hù)間隔。以上益處能在現(xiàn)有管式反應(yīng)器上通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的消除瓶頸的變型來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述變型涉及形成附加的反應(yīng)區(qū)；開拓流出物的動(dòng)能以將增大量的低壓分離物氣體泵送至適合于循環(huán)至次級(jí)壓縮機(jī)的壓力；以及安裝中壓分離器，其允許低壓分離器按比例地移除較少的分離物用于循環(huán)至初級(jí)壓縮機(jī)。壓縮機(jī)能力能不變，用于對(duì)來(lái)自不同分離級(jí)的分離物流冷卻/急冷和去蠟的布置也是如此。最終設(shè)備(擠出機(jī)、造粒機(jī)、聚合物凈化箱等)通常也能沒(méi)有大的改變，盡管消除瓶頸的設(shè)備具有更大的能力。減壓閥和流出流的附加冷卻允許使用現(xiàn)有設(shè)備來(lái)碰撞和清潔管內(nèi)壁的污垢，包括用于加熱區(qū)下游的不同反應(yīng)區(qū)的冷卻管套的臨時(shí)加熱。
示例設(shè)備的總體設(shè)置和操作參照?qǐng)D1，連續(xù)管式反應(yīng)器聚合設(shè)備2包含三個(gè)主要段區(qū)段A 壓縮機(jī)裝備及其相關(guān)冷卻布置，其將來(lái)流單體(比如乙烯并且可選地一種或更多種共聚用單體)的壓力增大至用于聚合的工作壓力；區(qū)段B:具有自由游離基引發(fā)劑和單體噴射布置的管式反應(yīng)器，其中被壓縮的進(jìn)料在單相條件下被聚合至目標(biāo)轉(zhuǎn)變；區(qū)段C:分離器級(jí)聯(lián)和相關(guān)冷卻布置，其從反應(yīng)器流出物移除聚合物并將流出物中未反應(yīng)的成分冷卻并循環(huán)返回至區(qū)段A。本發(fā)明能用來(lái)增大設(shè)備生產(chǎn)能力。為此采用較高的轉(zhuǎn)變率。用相同的能量消耗可生產(chǎn)更多質(zhì)量(其中最關(guān)鍵的一般是光學(xué)性質(zhì)比如渾濁度)適合的聚合物，或?qū)τ诮o定設(shè)備可用更少的能量生產(chǎn)相同量的聚合物。難以通過(guò)隔離地改變區(qū)段A來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力的增大。壓縮機(jī)裝備的變型和/或替換成本將很高。因而，現(xiàn)有設(shè)備的任何消除瓶頸措施需要增大區(qū)段B中管式反應(yīng)器的聚合能力，同時(shí)適應(yīng)仍然在用于未反應(yīng)成分的循環(huán)體積的現(xiàn)有能力內(nèi)的區(qū)段C中的分離器級(jí)聯(lián)和循環(huán)系統(tǒng)。下述設(shè)備變型和改進(jìn)的具體組合在不增大已安裝壓縮機(jī)能力的情況下允許更大的生產(chǎn)能力。將描述整個(gè)設(shè)備以描述整個(gè)設(shè)備的變型。相同的總體構(gòu)造當(dāng)然也能應(yīng)用于新設(shè)備以降低投資和運(yùn)行成本。為了更詳細(xì)地解釋區(qū)段B中的改變，參照?qǐng)D1。多級(jí)初級(jí)壓縮機(jī)4在該壓縮機(jī)的第二級(jí)中壓縮由進(jìn)料管線6供應(yīng)的新的乙烯組成單體和可選的共聚用單體，并且還在該壓縮機(jī)的第一級(jí)中壓縮由管線8從分離器級(jí)聯(lián)的低壓分離器循環(huán)供應(yīng)的循環(huán)氣體(各級(jí)壓縮機(jī)常規(guī)地布置并且不再詳細(xì)示出)。壓縮機(jī)4將組合的供應(yīng)物壓縮至通常300巴(30MPa)。 中冷的多級(jí)次級(jí)壓縮機(jī)10壓縮初級(jí)壓縮機(jī)4的輸出并且還壓縮由管線12從分離器級(jí)聯(lián)的高壓分離物分離器供應(yīng)的循環(huán)氣體。如果意圖是增大設(shè)備的輸出，壓縮機(jī)10將壓力升高至通常3000巴(300MPa)，或者如果意圖是降低壓縮進(jìn)料時(shí)耗費(fèi)的能量，壓縮機(jī)10將壓力升高至低于2500巴(250MPa)的水平，。還參照?qǐng)D加和2b，將來(lái)自次級(jí)壓縮機(jī)10的壓縮進(jìn)料弓丨入管14中，管14包括大量管段14a。段14a由常規(guī)布置且未詳細(xì)示出的熱交換管套包圍。管套形成包圍段14a的圓柱形外壁的環(huán)形空間。根據(jù)不同段14a的功能，管套傳輸用于加熱的蒸汽或者可傳輸用于冷卻的冷水。相鄰段14a由透鏡環(huán)(lens ring)或墊圈15間隔開。環(huán)15可變型以允許例如如圖3中在20處所示的自由游離基引發(fā)劑的噴射，以及允許如圖1中18a、18b等處示例性地示出的側(cè)面進(jìn)料的噴射，或者如圖加和2b所示用于檢測(cè)溫度的熱電偶M。管段1 具有環(huán)狀凸緣26，其由螺栓在比如觀的位置處連接以?shī)A持和壓縮其間的環(huán)15。具有熱電偶M的環(huán)15安裝為突出通過(guò)與環(huán)15 —體地形成的向內(nèi)延伸的突起22以在管14中心在管壁附近的層流區(qū)域之外暴露熱電偶的感測(cè)端，以在降低反應(yīng)器污垢的干擾的情況下準(zhǔn)確地測(cè)量溫度。次級(jí)壓縮機(jī)10具有第一管道，用于壓縮來(lái)自初級(jí)壓縮機(jī)4的進(jìn)料并將其傳遞至管 14的前端作為前進(jìn)料。壓縮機(jī)10具有第二管道，用于與供應(yīng)側(cè)面進(jìn)料流18a、18b和18c所需的壓縮平行地壓縮來(lái)自管線12的循環(huán)氣體，用于在前進(jìn)料引入點(diǎn)再下游之處引入管14。各種冷卻設(shè)備，比如中間熱交換器和中冷器，將由于次級(jí)壓縮機(jī)10的操作所產(chǎn)生的壓縮熱移除，產(chǎn)生50-100°C并且優(yōu)選地50-70°C的進(jìn)料溫度。將轉(zhuǎn)移劑添加至前進(jìn)料和添加至側(cè)面進(jìn)料可使用US2003/0114607所述的臨時(shí)手段來(lái)分開。轉(zhuǎn)移劑可優(yōu)選地供應(yīng)至前進(jìn)料。轉(zhuǎn)移劑優(yōu)選地是高活性的鏈端結(jié)合的轉(zhuǎn)移劑， 比如丙醛，或者沿著鏈的長(zhǎng)度結(jié)合的高活性轉(zhuǎn)移劑，比如丙烯。圖3示意性地示出整個(gè)管。在最上游段形成加熱區(qū)17。加熱區(qū)17的段14a從管 14的前端在向上發(fā)展的溫度下由蒸汽加熱，以將前進(jìn)料加熱至選定的反應(yīng)起始溫度。這個(gè)段之后是包含若干反應(yīng)區(qū)的中間區(qū)段21，每個(gè)反應(yīng)區(qū)具有用于聚合的引發(fā)劑噴射點(diǎn)20。在中間區(qū)段21，供應(yīng)冷卻側(cè)面流18a、18b和18c以及引發(fā)劑。不同的反應(yīng)區(qū)形成為具有反復(fù)的溫度峰值，通過(guò)冷卻將溫度降低至反應(yīng)起始溫度附近但仍高于反應(yīng)起始溫度的長(zhǎng)度段跟隨其后，參見圖4。在消除瓶頸之前占據(jù)管總長(zhǎng)度大約20%的加熱區(qū)長(zhǎng)度被減小并且在消除瓶頸之后可大約為其一半。加熱區(qū)的內(nèi)孔也可在消除瓶頸時(shí)減小。加熱區(qū)的內(nèi)孔的橫截面也總體小于在中間區(qū)21中布置于下游的段內(nèi)的橫截面(參見圖3)。穿過(guò)側(cè)面流18a、18b和18c的質(zhì)量流相應(yīng)地相對(duì)于針對(duì)在管14的前端處供應(yīng)至加熱區(qū)的前進(jìn)料的質(zhì)量流增大。較少的聚合通過(guò)前進(jìn)料的轉(zhuǎn)變而發(fā)生，并且更多的聚合由于側(cè)面進(jìn)料的轉(zhuǎn)變而發(fā)生。其結(jié)果是a)需要較少的熱來(lái)達(dá)到用于前端的減少體積的單體的反應(yīng)起始溫度，以及b)更多的冷氣體可用來(lái)在下游位置作為側(cè)面流供給。反應(yīng)起始溫度更快速地達(dá)到并且用于自由游離基引發(fā)劑的第一噴射點(diǎn)的位置能向上游移動(dòng)。具有側(cè)面進(jìn)料的另一反應(yīng)區(qū)使用前進(jìn)料不再需要的單體體積插入在通過(guò)加熱區(qū)17的長(zhǎng)度減少而騰出的上游端。在中間管段21，一些定位于更下游的反應(yīng)區(qū)在20a和20b處(參見圖幻僅接收引發(fā)劑以聚合流過(guò)管14的流體中的殘留未反應(yīng)單體。這些反應(yīng)區(qū)也由熱交換管套16冷卻， 并且反應(yīng)區(qū)內(nèi)容物處在單相條件下。管14然后中斷并且插入減壓閥32。減壓閥32重定位于管下游端處的最終管段34(這里稱為壓力減小的冷卻區(qū))的上游。減壓閥32將流出物的壓力降低至低于該區(qū)34中的單相壓力并且氣相和液相開始分離。區(qū)34(其以前可能一般用于在單相條件下冷卻)具有與緊鄰地在減壓閥32上游的管部分相比相同或較小的橫截面以增大流出物的速度和湍流。在區(qū)34中，相比在單相聚合反應(yīng)條件下使用的管的類似長(zhǎng)度，流出物更有效地冷卻。區(qū)34可占據(jù)管的總長(zhǎng)度的大約50%。轉(zhuǎn)移劑可供給至反應(yīng)區(qū)并且優(yōu)選地以US2003-0114607的方式供給至前進(jìn)料并且優(yōu)選地與之組合。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這提高了聚合物產(chǎn)品的光學(xué)性質(zhì)，這就允許了給定渾濁度水平下的較高轉(zhuǎn)變。環(huán)26中的熱電偶允許對(duì)引發(fā)劑和側(cè)面流溫度以及供給速率進(jìn)行控制以允許形成和維持期望的溫度曲線。減壓閥32在圖5中示出。減壓閥32限制形成于反應(yīng)區(qū)中的處于單相狀態(tài)下的混合物在箭頭A方向上進(jìn)入的流動(dòng)并且降低其壓力以分離為富含單體相和富含聚合物相，用于在箭頭B所示的方向上供應(yīng)至壓力降低的冷卻區(qū)34。閥32是“碰撞型”以使得壓力波動(dòng)并且形成沖擊波，這使形成于管14上游的任何聚合物累積松散。減壓閥32具有由閥桿38 致動(dòng)以在碰撞期間改變橫截面流動(dòng)面積從而改變管內(nèi)壓力的閥元件36。閥元件36面對(duì)環(huán)形閥座40以限制反應(yīng)器流出物的流動(dòng)。閥殼體42內(nèi)的通道42由水作為冷卻劑冷卻以提
15高彼此間處于密封且滑動(dòng)接合的閥部件46的使用壽命。單體和引發(fā)劑的不同噴射形成能使用圖2b所示熱電偶確定的溫度曲線。所得到溫度曲線的一個(gè)示例在圖4中示出。在需要時(shí)，冷卻管套16中的溫度能通過(guò)將冷卻水加熱至高于聚合物熔點(diǎn)而在所有反應(yīng)區(qū)中臨時(shí)地同時(shí)增大或者優(yōu)選地順序地逐漸增大以使聚集于管內(nèi)壁上的任何污垢松散。這可是對(duì)碰撞的補(bǔ)充。這些改變對(duì)管式反應(yīng)區(qū)的操作的整體作用是轉(zhuǎn)變和生產(chǎn)能力通過(guò)使用附加的側(cè)面冷流、使用附加的單體進(jìn)料而出現(xiàn)的可能增大，而沒(méi)有附加加熱來(lái)達(dá)到反應(yīng)起始溫度并且也不需要沿著管的附加長(zhǎng)度的冷卻管套來(lái)移除由于更多單體轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的聚合熱。冷卻的減壓閥32的位置允許從反應(yīng)器流出物有效地移除熱。替代地，同樣改變的布置能用來(lái)降低操作壓力和降低壓縮機(jī)消耗的能量。轉(zhuǎn)變可升高5%至10%。轉(zhuǎn)變能通過(guò)改進(jìn)最終引發(fā)劑噴射點(diǎn)20處的引發(fā)劑選擇來(lái)進(jìn)一步增大。通過(guò)使用例如基于在最終引發(fā)劑噴射點(diǎn)20處噴射的引發(fā)劑總濃度的5%的DTBP (二叔丁基過(guò)氧化物)，根據(jù)目標(biāo)放熱峰值溫度可獲取至3%的額外轉(zhuǎn)變。聚合反應(yīng)的附加的熱能通過(guò)上述冷卻布置來(lái)容納。令人驚奇地，盡管存在這種附加的轉(zhuǎn)變，光學(xué)性質(zhì)卻可能保持。為了更詳細(xì)解釋盡管較高的單體供給速率和/或轉(zhuǎn)變但具有限制循環(huán)氣體體積的潛力的區(qū)段C中的變型，再次參照?qǐng)D1。從區(qū)34出現(xiàn)的冷卻流出物被傳輸至噴射泵48， 噴射泵48將流出物的動(dòng)能同時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)不同回路中的泵送作用。如圖6中更詳細(xì)地示出，噴射泵48具有兩個(gè)入口 50和52，其用于源自后面更詳細(xì)討論的級(jí)聯(lián)聚合物分離容器的不同部分的分離物氣流。組合的氣流進(jìn)一步膨脹并通入級(jí)聯(lián)聚合物分離容器的高壓分離器 54。級(jí)聯(lián)具有三個(gè)分離容器，在下游方向上壓力逐漸降低但是沒(méi)有主動(dòng)冷卻，并且因此處于大致相同的溫度，聚合物在此溫度下將以高度流體狀態(tài)存在高壓分離器M以及附加的中壓分離器56和低壓分離器58。在每個(gè)分離器M、56、58中，抽出分離物氣體以循環(huán)。 在每個(gè)分離器中，富含聚合物的熔融液相通過(guò)分離器54、56和58的圓錐形下端段提取。高壓分離器M的熱的分離物流Ma由熱交換器60，比如管殼式熱交換器冷卻。冷卻氣體的大部分6 通過(guò)管線12循環(huán)至次級(jí)壓縮機(jī)10的入口側(cè)。分離罐(未示出)提供用于給高壓分離物循環(huán)流脫蠟。冷卻分離物的另一小部分62b連接至噴射泵48的入口 50， 其在該處急冷流出物并加速相分離。用于62b的管線具有止回閥66以防止流出物在碰撞過(guò)程中進(jìn)入。中壓分離器56具有連接至噴射泵48的入口 52的分離物流56a。噴射泵因此將中壓分離器的分離物56a的壓力升高至高壓分離器的分離物中的壓力水平并使得中壓分離器的分離物成為泵周圍和循環(huán)至次級(jí)壓縮機(jī)10的一部分。參照?qǐng)D6，噴射泵48由高強(qiáng)度鋼構(gòu)造并且包括大致圓柱形外殼體68和用于源自冷卻管段沈的流出物的管道70。本體17內(nèi)的入口管道70具有錐形部分以形成噴嘴72。 在箭頭A方向進(jìn)入的產(chǎn)品混合物的流速在錐形部分增大。流出物作為高速射流(參見箭頭 B)離開噴嘴72，射入與噴嘴72同軸但直徑稍大的外部管道74。在一個(gè)短距離后，管道72 開始在錐形部分74a向外成漸變(稱之為“擴(kuò)散器”)直到其直徑類似于管道70。短的圓柱形腔76包圍噴嘴72，其與噴嘴72同
將用于急冷的冷卻的高壓分離器分離物流部分62b通過(guò)入口 50流入腔76。中壓分離器分離物56a沿著管道在箭頭C方向上流動(dòng)并通過(guò)入口 52進(jìn)入腔76。反應(yīng)器流出物和從噴嘴72出現(xiàn)的分離物循環(huán)流的混合物處于足夠的速度以使得其壓力低于腔76中的廢氣的壓力。中壓分離器分離物56a和冷卻的急冷流62b于是流動(dòng)穿過(guò)環(huán)形間隙78并在擴(kuò)散器74a中與反應(yīng)器流出物相組合。來(lái)自噴射泵48的急冷流出物混合物通過(guò)設(shè)置入高壓分離器M的圓柱形壁的入口進(jìn)入高壓分離器M并且然后迅速將混合物分離為未反應(yīng)單體氣體流和富含聚合物的液相，這個(gè)液相收集于高壓分離器M的下部中。高壓分離器分離物5 處于與次級(jí)壓縮機(jī)入口處的壓力相等或稍高的壓力下。不需要由初級(jí)壓縮機(jī)4進(jìn)行再壓縮。因此，考慮了圍繞高壓分離器M的任何中間泵送，整個(gè)中壓分離器分離物56a最終流入循環(huán)管線12并循環(huán)返回至次級(jí)壓縮機(jī)10而沒(méi)有被需要外部能量的機(jī)械泵在先地機(jī)械壓縮。與常規(guī)或消除瓶頸之前相比，中壓分離器和低壓分離器中未反應(yīng)單體的增大移除可允許低壓分離器58能在較低的壓力下操作，并接收總體上較小份額的未反應(yīng)單體。作為替代或與前述的組合，分離級(jí)聯(lián)在達(dá)到低壓分離器分離物循環(huán)回路返回至初級(jí)壓縮機(jī)4的能力限度之前可處理較大體積的流出物。從低壓分離器分離物58a循環(huán)的分離物氣體(作為“凈化氣體”)循環(huán)至初級(jí)壓縮機(jī)4的供給管線8的量與總體循環(huán)流成比例地降低。低壓分離器分離物58a然后經(jīng)受脫蠟和熱交換步驟，比如通過(guò)管殼式熱交換器，以將分離物溫度從稍低于高壓分離器M中流出物的水平降低至稍高于環(huán)境溫度的水平。區(qū)段C的級(jí)聯(lián)中的分離步驟的組合作用是增大借助于分離物循環(huán)12從高壓分離器M循環(huán)至次級(jí)壓縮機(jī)10入口的未反應(yīng)單體的比例，這以通過(guò)低壓分離器分離物58a循環(huán)至初級(jí)壓縮機(jī)4的量為代價(jià)。仍然考慮區(qū)段A。循環(huán)“凈化”氣體通過(guò)管線8到達(dá)初級(jí)壓縮機(jī)4的入口側(cè)，用于在壓縮機(jī)4的第一級(jí)中壓縮。當(dāng)?shù)蛪悍蛛x器分離物壓力降低時(shí)，從低壓分離器58提取的氣體體積基本上與消除瓶頸之前相同或更少。初級(jí)壓縮機(jī)的第二級(jí)能壓縮通過(guò)管線6供應(yīng)的構(gòu)成單體。構(gòu)成單體達(dá)到從20至8(K2-8MPa)的壓力，通常為35 (3. 5MPa)，并且能在高壓下操作的初級(jí)壓縮機(jī)的第二級(jí)中經(jīng)受壓縮。來(lái)自低壓分離器58的循環(huán)氣體到達(dá)低壓并且通過(guò)采用在低壓下操作的壓縮機(jī)4的第一級(jí)被壓縮至期望程度。因而能在不增大壓縮能力的情況下提供較高的轉(zhuǎn)變。通過(guò)在減壓閥上游噴射更多的引發(fā)劑以增大轉(zhuǎn)變以及在下游端執(zhí)行更有效的冷卻以移除較高轉(zhuǎn)變將會(huì)產(chǎn)生的一些附加的聚合熱，這些變型具有更有效使用管的現(xiàn)有長(zhǎng)度的效果。同時(shí)，用于循環(huán)負(fù)擔(dān)和將未反應(yīng)低壓?jiǎn)误w泵送返回至聚合壓力的壓縮機(jī)布置的使用被最小化。當(dāng)?shù)蛪悍蛛x器的分離物壓力降低時(shí)，最終聚合物顆粒的殘余未反應(yīng)單體的水平也有相應(yīng)的降低，從而降低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的釋放。不僅設(shè)備能生產(chǎn)更多的聚合物或以降低的能量消耗生產(chǎn)聚合物，而且所生產(chǎn)的聚合物可具有較低的VOC含量，同時(shí)較少未反應(yīng)單體殘余釋放至環(huán)境或減少耀斑。來(lái)自低壓分離器的熔融聚合物傳遞至常規(guī)擠出機(jī) 80和造粒機(jī)82。設(shè)備操作細(xì)節(jié)
在操作中，跟蹤準(zhǔn)確的熱電偶信號(hào)以最大化輸出從而維持目標(biāo)溫度曲線，比如借助于圖4中的示圖所示的，用于生產(chǎn)目標(biāo)等級(jí)?，F(xiàn)有設(shè)備能達(dá)到25-30%的轉(zhuǎn)變。通過(guò)采用以上變型，可在不增大壓縮能力或電能消耗或者損害聚合物產(chǎn)品質(zhì)量之下實(shí)現(xiàn)超過(guò)35%的轉(zhuǎn)變。產(chǎn)生自由游離基的有機(jī)過(guò)氧化物和側(cè)面進(jìn)料的供給速率被控制以連同各種熱交換管套一起形成期望的溫度曲線，參見圖4，用于在期望轉(zhuǎn)變/渾濁度平衡下的特定等級(jí)。 自由游離基引發(fā)劑供應(yīng)為包括若干不同有機(jī)過(guò)氧化物的混合物，包括給定反應(yīng)起始溫度所需的最低溫度下活性的那種以及在用于期望峰值溫度的最高溫度下活性的那種?；旌衔镏械陌胨テ诜纸鉁囟仍谶@兩者之間的有機(jī)過(guò)氧化物確保了在反應(yīng)器內(nèi)容物流過(guò)反應(yīng)區(qū)時(shí)溫度逐漸增大至峰值。半衰期/溫度圖表能用來(lái)進(jìn)行過(guò)氧化物選擇，對(duì)于給定反應(yīng)起始溫度，一般保持過(guò)氧化物的半衰期為在2000巴QOOMPa)下為大約1秒并且對(duì)于給定峰值溫度為大約0. 1 秒。反應(yīng)起始溫度和峰值溫度之間的差值越大，假定在溫度升高期間穩(wěn)定地引發(fā)，放熱越多并且反應(yīng)區(qū)中的轉(zhuǎn)變?cè)礁?。差值一般受限于可用?lái)將一個(gè)反應(yīng)區(qū)中的峰值溫度降低至下一反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)起始溫度的冷卻程度。在這個(gè)設(shè)備布置中，流出物冷卻布置允許最后反應(yīng)區(qū)的最大放熱。為此，有機(jī)過(guò)氧化物可存在于允許達(dá)到另一峰值高度的最終自由游離基引發(fā)劑混合物中，例如通過(guò)使用少量的二叔丁基過(guò)氧化物(DTBP)。DTBP在251°C和2000巴 (200MPa)下具有1秒的半衰期。DTBP在2000巴QOOMPa)下的總體分解活動(dòng)如表1所示。表1
溫度(0C )分解的半衰期 (分鐘)殘留過(guò)氧化物111/原始過(guò)氣化物IM[I]/ μ。]確定的持續(xù)時(shí)間(分鐘)1901480.7556020059.080.4996021025.10.871522010.90.72852304.90.49352402.270.21752501.080.0415令人驚奇地，與在轉(zhuǎn)變?cè)龃髸r(shí)通常預(yù)期的相比，DTBP所產(chǎn)生的增大轉(zhuǎn)變對(duì)渾濁度的影響較小。因而，在總體設(shè)備設(shè)計(jì)中能在最終引發(fā)劑噴射點(diǎn)期望較高的轉(zhuǎn)變，這種設(shè)備能讓具有較高轉(zhuǎn)變水平的流出物經(jīng)受如前所述的有效順序的分離和循環(huán)步驟。在表2中，括號(hào)中的信息表示未變型設(shè)備，比如取消瓶頸之前可能存在的設(shè)備可用的條件。所有百分?jǐn)?shù)是質(zhì)量流百分?jǐn)?shù)。表2
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權(quán)利要求
1.一種給使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的現(xiàn)有設(shè)備消除瓶頸和/或降低能量消耗的方法，該設(shè)備包括(i)用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa)的壓力的壓縮機(jī)裝置，( )管，其具有在上游端的用于給從壓縮機(jī)裝置供應(yīng)的單體提供加熱內(nèi)表面的加熱區(qū)以及多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料；以及與反應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的冷卻裝置，冷卻裝置包圍管而用于提供從處于單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱的冷卻內(nèi)表面，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將來(lái)自管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，其中消除瓶頸的方法涉及對(duì)管的下游部分變型以提供用于在管的下游端的上游提供兩相狀態(tài)的壓力降低的冷卻區(qū)以及在壓力降低之后冷卻管內(nèi)流出物的冷卻內(nèi)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中壓力降低的冷卻區(qū)具有與用于在單相條件下操作的壓力降低的冷卻區(qū)的上游的內(nèi)孔相比相等或更小的內(nèi)孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中壓力降低的冷卻區(qū)占據(jù)管總長(zhǎng)度的40%至65%。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其包括將優(yōu)選地布置成由冷卻流體冷卻的減壓閥定位于壓力降低的冷卻區(qū)的上游端處。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其涉及結(jié)合噴射泵裝置以將來(lái)自中壓分離器的分離物泵送入源自管下游端的冷卻流出物流以供應(yīng)至高壓分離器；將高壓分離器的至少部分的分離物循環(huán)傳輸至次級(jí)壓縮機(jī)的入口側(cè)；以及以從低壓分離器循環(huán)至初級(jí)壓縮機(jī)的比例為代價(jià)，增大從中壓分離器循環(huán)至次級(jí)壓縮機(jī)的未反應(yīng)單體的比例。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其涉及結(jié)合噴射泵裝置以將來(lái)自高壓分離器的部分分離物流轉(zhuǎn)向并泵送經(jīng)過(guò)冷卻熱交換器進(jìn)入源自管下游端的冷卻流出物流，用以供應(yīng)至高壓分離器從而補(bǔ)充壓力降低的冷卻區(qū)中的冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中使用單個(gè)噴射泵，其具有用于被轉(zhuǎn)向的高壓分離器分離物的入口以及用于來(lái)自中壓分離器的分離物的入口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其中噴射泵裝置布置成將來(lái)自高壓分離器的少于30% 的分離物流轉(zhuǎn)向經(jīng)過(guò)冷卻熱交換器。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其涉及將加熱區(qū)的加熱內(nèi)表面降低至管的總內(nèi)表面的5%至10%并冷卻剩余的管內(nèi)表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中被加熱從而將被壓縮進(jìn)料帶至反應(yīng)起始溫度的管的長(zhǎng)度被減小其原始長(zhǎng)度的25%至75%。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的方法，其涉及在管上游端的一部分引入附加的側(cè)面進(jìn)料以增大作為側(cè)面流的被壓縮的進(jìn)料的比例，所述部分通過(guò)減小用于在前端將被壓縮進(jìn)料加熱至反應(yīng)起始溫度的管長(zhǎng)度而騰出。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其涉及在不改變初級(jí)壓縮機(jī)的總體能力之下增大新構(gòu)成單體至初級(jí)壓縮機(jī)的供應(yīng)。
13.—種給使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的現(xiàn)有設(shè)備消除瓶頸和/或降低能量消耗的方法，該設(shè)備包括(i)用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa)的壓力的壓縮機(jī)裝置，( )管，其具有在上游端的用于給從壓縮機(jī)裝置供應(yīng)的單體提供加熱內(nèi)表面的加熱區(qū)以及多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料；以及與反應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的冷卻裝置，冷卻裝置包圍管而用于提供從單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱的冷卻內(nèi)表面，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，所述方法涉及將加熱區(qū)的加熱內(nèi)表面減少至管的總內(nèi)表面積的5%至10%并且將冷卻內(nèi)表面延伸至管的其余內(nèi)表面。
14.一種使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的設(shè)備，該設(shè)備包括(i)用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa)的壓力的壓縮機(jī)裝置，( )管，其具有在上游端的用于給從壓縮機(jī)裝置供應(yīng)的單體提供加熱內(nèi)表面的加熱區(qū)以及多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料；以及與反應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的冷卻裝置，冷卻裝置包圍管而用于提供從單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱的冷卻內(nèi)表面，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將來(lái)自管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，其中所述管具有用于在管的下游端的上游提供兩相狀態(tài)的壓力降低的冷卻區(qū)以及用以在壓力降低之后冷卻管內(nèi)的流出物的冷卻內(nèi)表面。
15.一種使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的設(shè)備，該設(shè)備包括(i)用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa)的壓力的壓縮機(jī)裝置，( )管，其具有在上游端的用于給從壓縮機(jī)裝置供應(yīng)的單體提供加熱內(nèi)表面的加熱區(qū)以及多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料；以及與反應(yīng)區(qū)相關(guān)聯(lián)的冷卻裝置，冷卻裝置包圍管而用于提供從單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱的冷卻內(nèi)表面，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將來(lái)自管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，其中加熱區(qū)的加熱內(nèi)表面是管的總內(nèi)表面積的5%至10%，并且冷卻內(nèi)表面延伸至管的其余內(nèi)表面。
16.一種在單相溫度和壓力下使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的管式反應(yīng)器設(shè)備，其具有用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)壓縮單體的壓縮機(jī)裝置；具有在外面由熱交換管套所包圍的段的管，所述管具有這樣的區(qū)段，所述區(qū)段的段被布置用于外部地加熱壓縮單體的前面進(jìn)料、以及中間區(qū)段，所述中間區(qū)段的段被布置為形成一個(gè)或更多個(gè)帶有外部冷卻的反應(yīng)區(qū)；定位于所述中間區(qū)段下游和最終下游區(qū)段上游的減壓閥，所述最終下游區(qū)段被布置用于外部地冷卻來(lái)自中間區(qū)段的兩相狀態(tài)下的流出物。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中設(shè)置用于流出物中的未反應(yīng)單體的分離和循環(huán)裝置，包括從最終管區(qū)段接收流出物的噴射泵；經(jīng)由冷卻熱交換器通向次級(jí)壓縮機(jī)入口側(cè)的連接至高壓分離器的高壓分離物循環(huán)；通向噴射泵的一個(gè)入口的連接至中壓分離器的中壓分離物，噴射泵具有提供與中壓分離器分離物和一部分冷卻的高壓分離物循環(huán)流體相通的分離入口，且從中壓分離器接收富含聚合物相的低壓分離器的分離物連接至初級(jí)壓縮機(jī)的入口側(cè)。
18.—種在一設(shè)備中使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的工藝，該設(shè)備包括(i)用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa)的壓力的壓縮機(jī)裝置，( )管，其具有多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料；以及冷卻裝置，冷卻裝置包圍管而用于從單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，所述工藝包括A)將在次級(jí)壓縮機(jī)中壓縮的進(jìn)料的總質(zhì)量流的12%至40%供給至管的上游端用于進(jìn)料的點(diǎn)燃以及將在次級(jí)壓縮機(jī)中壓縮的進(jìn)料的總體積的平衡數(shù)作為側(cè)面進(jìn)料供給入管式反應(yīng)器；B)使用用于在外面冷卻下游端的流體在降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)之后在所述下游端冷卻在管內(nèi)聚合之后產(chǎn)生的流出物；C)將由高壓分離器產(chǎn)生的來(lái)自次級(jí)壓縮機(jī)的總質(zhì)量流的50%至85%供給至次級(jí)壓縮機(jī)的入口側(cè)并且用由初級(jí)壓縮機(jī)壓縮的單體對(duì)由高壓分離器產(chǎn)生的總分離物進(jìn)行平衡；D)在流出物進(jìn)入高壓分離器之前，使用噴射泵裝置將來(lái)自中壓分離器的分離物泵送入來(lái)自管式反應(yīng)器下游端的冷卻流出物流；E)使用噴射泵裝置將來(lái)自高壓分離器的分離物流的少于30%的質(zhì)量流轉(zhuǎn)向經(jīng)過(guò)冷卻熱交換器進(jìn)入來(lái)自管式反應(yīng)器下游端的冷卻流出物流，用以進(jìn)入高壓分離器；F)將新構(gòu)成單體供應(yīng)至初級(jí)壓縮機(jī)并用來(lái)自低壓分離器的分離物流對(duì)供應(yīng)至初級(jí)壓縮機(jī)的總體積進(jìn)行平衡，所述低壓分離器接收來(lái)自中壓分離器的富含聚合物部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的工藝，其中管式反應(yīng)器中的壓力為從1500至2200巴 (150-220MPa)以形成改進(jìn)的反應(yīng)起始溫度和能量消耗)
20.一種在一設(shè)備中使用自由游離基引發(fā)劑來(lái)連續(xù)聚合烯烴的工藝，該設(shè)備包括(i)用初級(jí)壓縮機(jī)和次級(jí)壓縮機(jī)將單體壓縮至從1500至3500巴(150-350MPa)的壓力的壓縮機(jī)裝置，( )管，其具有多個(gè)縱向間隔開的反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)區(qū)用于在單相條件下使用自由游離基引發(fā)劑聚合已壓縮的進(jìn)料；以及冷卻裝置，冷卻裝置包圍管而用于從單相條件下的聚合反應(yīng)混合物移除熱，以及(iii)用于降低壓力以產(chǎn)生兩相狀態(tài)的裝置，用于將管的流出物分離為聚合物和未反應(yīng)單體的裝置，以及用于將未反應(yīng)單體循環(huán)至壓縮機(jī)裝置的裝置，所述工藝包括至少在最終自由游離基噴射點(diǎn)供給引發(fā)劑總重量的2%至30%，以將最終反應(yīng)區(qū)中的峰值溫度升高至至少285°C，引發(fā)劑具有1秒的半衰期，在2000巴QOOMPa)下具有至少250°C的分解溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的能量消耗率的高壓管式反應(yīng)器烯烴聚合設(shè)備。該設(shè)備可以是新構(gòu)造的或通過(guò)給現(xiàn)有設(shè)備消除瓶頸而形成。管式反應(yīng)器的管可具有用于冷卻以增大轉(zhuǎn)變的改進(jìn)布置以及使用噴射泵來(lái)循環(huán)未反應(yīng)單體同時(shí)允許維持渾濁度的優(yōu)化的聚合物循環(huán)氣體分離布置。改進(jìn)的冷卻布置包括形成管尾端的壓力降低的冷卻區(qū)和/或用于前進(jìn)料并且允許更多單體作為側(cè)面進(jìn)料供給的縮短的加熱區(qū)。
文檔編號(hào)B01J19/24GK102256697SQ200880132363
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者G·瓦埃斯, H·A·拉門斯, I·T·古森斯, P·J·克萊曼斯, R·克萊森斯, T·范努蘭德 申請(qǐng)人:?？松梨诨瘜W(xué)專利公司