專利名稱：聚乙烯共聚物的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在高壓下通常使用自由基聚合機(jī)理任選
地在共聚單體的存在下將乙烯聚合的工藝和設(shè)備。特別地，本發(fā)明涉 及其中在管式反應(yīng)器中進(jìn)行乙烯與任選的一種或多種共聚單體的聚合
的工藝和設(shè)備。
背景技術(shù)：
高壓管式反應(yīng)器被廣泛用于在高壓例如超過(guò)1000 bar并 且多至3000 bar或更高的壓力下乙烯的聚合。這類管式反應(yīng)器通常非 常長(zhǎng)，例如超過(guò)1000米長(zhǎng)，并且沿著它們的長(zhǎng)度配備有冷卻夾套、用 于引發(fā)劑、乙烯側(cè)流和共聚單體的注入口以及各種輔助裝置例如溫度 傳感器。通常通過(guò)將乙烯壓縮至中等壓力(即約300 bar)的初級(jí)壓縮 機(jī)和將新鮮乙烯與循環(huán)的乙烯一起從該中等壓力壓縮至最終反應(yīng)器壓 力的次級(jí)壓縮機(jī)的組合將來(lái)自乙烯供給的新鮮乙烯壓縮至反應(yīng)器壓 力。然后在將乙烯進(jìn)料入管式反應(yīng)器的前端之前通常在預(yù)加熱器中將 其加熱至適合于待使用的引發(fā)劑的溫度。當(dāng)乙烯沿著管式反應(yīng)器流動(dòng) 時(shí)，通常在沿著管式反應(yīng)器長(zhǎng)度的數(shù)個(gè)位置注射引發(fā)劑(和任選的共聚 單體)，并且將乙烯聚合以得到主要包含聚合物和未反應(yīng)的單體的混合 物。該混合物通過(guò)閥 -通常稱為高壓排泄閥(high pressure let down valve)離開(kāi)反應(yīng)器，并且然后進(jìn)入分離系統(tǒng)，在其中將未反應(yīng)的單體 與聚合物分離并且將其循環(huán)返回到次級(jí)壓縮機(jī)的吸入口 。分離系統(tǒng)的各種形式是已知的。 一種這類已知的分離系統(tǒng)
包括串聯(lián)布置的兩個(gè)分離容器。第一分離容器-有時(shí)被稱為高壓容器，
具有用于來(lái)自高壓排泄閥的產(chǎn)物混合物的入口 、用于分離的未反應(yīng)的 單體氣體(被稱為"尾氣")的出口和容器底部的用于聚合物的出口。仍然含有30 - 40wt %的乙烯的該聚合物通過(guò)導(dǎo)管從第一容器的出口進(jìn) 入第二容器-通常被稱為低壓容器，在那里幾乎所有剩余的乙烯分離。 尾氣通過(guò)上部出口作為尾氣排出，留下熔融聚合物流過(guò)容器底部的出 口。 一般而言，高壓容器將在使得尾氣可以通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)返回到次級(jí) 壓縮機(jī)的吸入口的壓力下工作。低壓分離器在低得多的壓力下工作， 并且來(lái)自低壓分離器的尾氣在送入次級(jí)壓縮機(jī)之前必須在另外的壓縮 才幾(已知為"吹掃壓縮才幾(purge compressor)"，其可以是初級(jí)壓縮機(jī) 的一部分)中壓縮。通常將離開(kāi)分離系統(tǒng)的熔融聚合物擠出并且冷卻以得到 通常為粒料形式的固體產(chǎn)物，其被傳送用于儲(chǔ)存或者被送到另外的產(chǎn) 物處理設(shè)備中。乙烯的聚合是一種放熱過(guò)程，其產(chǎn)生熱由此造成單體/聚 合物混合物的溫度在引發(fā)劑注入點(diǎn)的下游升到峰值并且然后在施加給 管式反應(yīng)器的冷卻的影響下降低。在沿著反應(yīng)器的長(zhǎng)度有數(shù)個(gè)引發(fā)劑 注入點(diǎn)的情況下，當(dāng)其沿著反應(yīng)器的長(zhǎng)度行進(jìn)時(shí)，單體/聚合物混合物 的溫度將升高和降低數(shù)次，使得沿著反應(yīng)器的長(zhǎng)度的該混合物的溫度 分布是一種波動(dòng)曲線。在管式反應(yīng)器中產(chǎn)物混合物的冷卻被必須厚的 反應(yīng)器壁阻礙，并且有效的冷卻因此需要長(zhǎng)的冷卻夾套段。阻礙冷卻 的另一個(gè)因素是在管式反應(yīng)器的內(nèi)壁附近形成層流區(qū)域，其抑制了熱 轉(zhuǎn)移出反應(yīng)器。當(dāng)產(chǎn)物混合物的粘度沿著反應(yīng)器長(zhǎng)度增加時(shí)，該層流 區(qū)域的厚度增加，并且當(dāng)制備高粘度等級(jí)的聚合物時(shí)這一點(diǎn)尤其顯著。 為了破壞該層流區(qū)域，擾動(dòng)(bump)—些管式反應(yīng)器，即在規(guī)則的間隔 下將高壓排泄閥短暫地打開(kāi)以產(chǎn)生通過(guò)反應(yīng)器的流量的突然增加并且 由此改進(jìn)熱轉(zhuǎn)移出反應(yīng)器。在一些聚合設(shè)備中，產(chǎn)物混合物在離開(kāi)管式反應(yīng)器之后 在進(jìn)入分離系統(tǒng)之前通過(guò)將冷的乙烯作為"驟冷劑"注入其中而進(jìn)一 步冷卻。然而，"驟冷劑"的使用有一些缺陷。特別地，必須將冷的 乙烯壓縮以將其升高至在其下可以將其注入來(lái)自反應(yīng)器的產(chǎn)物混合物
流的壓力。該壓縮需要能量并且壓縮機(jī)還具有相關(guān)的維護(hù)成本。
US4255387聚焦于在HPPE反應(yīng)器中使用爆破片，可能使 用擾動(dòng)循環(huán)。然而，其沒(méi)有提及使用噴射泵將流體流引入產(chǎn)物混合物 中。GB2134121提出了與通過(guò)使用自由基引發(fā)劑制備的非線型低密度 聚乙烯材料相對(duì)，在催化聚合的線型低密度聚乙烯的制備中使用消泡 劑。該發(fā)明具體提出了使用引發(fā)劑注射系統(tǒng)的聚乙烯制備。US3714123 描述了使用擾動(dòng)的高壓聚合然而沒(méi)有提及噴射泵的使用。US4027085 描述了使用脈沖控制反應(yīng)器中的峰值溫度。然而，沒(méi)有披露使用噴射 泵以將操作最優(yōu)化。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種用于制備聚乙烯和乙烯共聚物的工藝， 其包括
在管式反應(yīng)器中任選地在一種或多種共聚單體的存在下將乙烯聚 合和同時(shí)擾動(dòng)反應(yīng)器壓力以制得包含聚合物和未反應(yīng)的單體的產(chǎn)物混 合物，
使產(chǎn)物混合物通過(guò)高壓排泄閥， 使用噴射泵以將流體泵送到產(chǎn)物混合物中，和 使包括該流體的產(chǎn)物混合物通入分離系統(tǒng)。本發(fā)明尤其適用于使用自由基聚合機(jī)理的聚合工藝，并 且尤其是使用脈沖壓力狀態(tài)(有時(shí)稱為擾動(dòng)循環(huán))的這類聚合。這些工 藝可以使用氧或優(yōu)選引發(fā)劑例如過(guò)氧化物，并且可以使用引發(fā)劑注射 系統(tǒng)。利用本發(fā)明，高壓排泄閥下游的噴射泵(Venturi)可以引入驟冷 料流以使離開(kāi)管式反應(yīng)器的產(chǎn)物混合物冷卻，同時(shí)在脈沖(循環(huán))壓力 狀態(tài)期間適用并且有效。本發(fā)明人已經(jīng)不可預(yù)期地發(fā)現(xiàn)可以使用噴射泵以將流體 泵送到從擾動(dòng)的管式反應(yīng)器的高壓排泄閥中流出的產(chǎn)物混合物料流 中。由于它們的性能，噴射泵依賴于流動(dòng)的材料料流的能量以提供用 于泵送的驅(qū)動(dòng)力。因此令人驚奇的是可以在擾動(dòng)的管式反應(yīng)器上有效 并且可靠地使用噴射泵，因?yàn)橥ㄟ^(guò)擾動(dòng)循環(huán)產(chǎn)物料流的流量經(jīng)歷非常大的變化。例如，在由申請(qǐng)人操作的擾動(dòng)的管式反應(yīng)器聚合設(shè)備中， 發(fā)現(xiàn)噴射泵伴隨著不可預(yù)期的高泵送能力有效并且可靠地工作，盡管
產(chǎn)物料流的流量在擾動(dòng)期間從85噸/小時(shí)非常迅速地升至300噸/小時(shí) 并且然后再次下降。將預(yù)期的是這類流量變化造成在擾動(dòng)期間在噴射 泵的抽吸管線內(nèi)出現(xiàn)非常迅速的壓力下降，這將反過(guò)來(lái)造成在該時(shí)間 內(nèi)在氣體中非常迅速的溫度降低，這可能導(dǎo)致乙烯冷凝為液體和抽吸 管線的脆性斷裂。然而，本發(fā)明人已經(jīng)不可預(yù)期地發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中實(shí)際 上不會(huì)出現(xiàn)這些問(wèn)題。噴射泵基于與噴射器相同的原理。根據(jù)Bernoulli原理， 當(dāng)移動(dòng)的液體或氣體的速度增加時(shí)，液體或氣體內(nèi)的壓力降低。從噴 嘴出現(xiàn)的進(jìn)入擴(kuò)散器的高速噴射將造成將夾帶來(lái)自次級(jí)料流 (secondary stream)的氣體的抽吸。 一般而言，在本發(fā)明的工藝和設(shè)
備中噴射泵的應(yīng)用中，高壓排泄閥下游的高壓產(chǎn)物料流膨脹并且流過(guò) 噴嘴，產(chǎn)生了生成低壓區(qū)的高速噴射。噴射泵包括進(jìn)入該低壓區(qū)的入 口，通過(guò)該入口將流體抽吸。在噴嘴的下游，產(chǎn)物混合物和流體混合 在一起。噴射泵能夠泵送氣體和液體并且被已知用于廣泛種類的 應(yīng)用中，包括從深的鉆孔中泵出水和油田應(yīng)用。UK的SembCorp Simon Carves Ltd of Cheadle Hume是一個(gè)涉及處理高壓流體的噴射泵的設(shè) 計(jì)和安裝的公司。泵送到單體/聚合物產(chǎn)物混合物中的流體將處于比產(chǎn)物混 合物更低的壓力下。用于將該流體夾帶入產(chǎn)物混合物料流的能量來(lái)自 產(chǎn)物混合物自身的流動(dòng)并且因此沒(méi)有外部能量成本，這與傳統(tǒng)壓縮機(jī) 不同。在一個(gè)實(shí)施方案中，流體包括溫度低于產(chǎn)物混合物溫度的 單體。該單體然后將充當(dāng)驟冷劑，在產(chǎn)物混合物進(jìn)入分離系統(tǒng)之前將 產(chǎn)物混合物冷卻。任選地，流體是來(lái)自循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)單體。優(yōu)選地， 循環(huán)單體從位于至少一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)冷卻器上游的位置取出。以該方式， 減少了循環(huán)冷卻系統(tǒng)上的負(fù)擔(dān)。優(yōu)選地，循環(huán)單體從位于所有循環(huán)系統(tǒng)冷卻器上游的位置取出。(冷卻器是一種熱交換器，在其中熱從循環(huán) 單體料流轉(zhuǎn)移到冷卻用流體例如冷水，冷卻用流體然后循環(huán)到冷卻或 冷凍系統(tǒng)，并且冷卻器不同于產(chǎn)生蒸汽的廢熱鍋爐。)單體可以是來(lái)自乙烯供給的新鮮乙烯。在該實(shí)施方案中， 乙烯再次通過(guò)噴射泵壓縮，不需要外部的能量。本文中使用的術(shù)語(yǔ)"單體"是指乙烯，并且是指乙烯與一 種或多種共聚單體的任何混合物。適用于在高壓下與乙烯共聚的共聚 單體包括乙烯基醚例如乙烯基曱基醚和乙烯基苯基醚，烯烴例如丙烯、 l-丁烯、1-辛烯和苯乙烯，乙烯基酯例如乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯和 新戊酸乙烯酯，卣代烯烴例如氟代乙烯和偏二氟乙烯，丙烯酸酯例如 丙烯酸曱酯、丙烯酸乙酯和曱基丙烯酸酯，其它的丙烯酸類或曱基丙 烯酸類化合物例如丙烯酸、曱基丙烯酸、馬來(lái)酸、丙烯腈和丙烯酰胺， 和其它的化合物例如烯丙醇、乙烯基硅烷和其它可共聚的乙烯基化合 物。通過(guò)噴射泵泵送到產(chǎn)物料流中的流體可以包括來(lái)自分離 系統(tǒng)的分離容器的尾氣。在許多情形下，來(lái)自第一分離容器的尾氣處 于與次級(jí)壓縮機(jī)吸入口的壓力對(duì)應(yīng)的壓力下，并且使得尾氣通過(guò)循環(huán) 系統(tǒng)返回到次級(jí)壓縮機(jī)。來(lái)自第二分離容器的尾氣將具有比來(lái)自第一 容器的尾氣更低的壓力并且必須在返回到次級(jí)壓縮機(jī)之前壓縮。優(yōu)選 地，返回到噴射泵的尾氣處于比循環(huán)系統(tǒng)中的壓力更低的壓力下。在 該尾氣與噴射泵中的產(chǎn)物料流合并之后，其將被攜帶返回到第一分離 容器中，在那里它的一部分將被分離并且通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)送回到次級(jí)壓 縮機(jī)。因此總的來(lái)說(shuō)，噴射泵的使用增加了通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)送回次級(jí)壓 縮機(jī)的未反應(yīng)單體的比例。以該方式，減少了將尾氣壓縮使得其可以 返回到次級(jí)壓縮機(jī)所需的能量成本。來(lái)自分離容器的尾氣通常具有僅 僅勉強(qiáng)低于產(chǎn)物混合物溫度的溫度，并且因此如果有的話，當(dāng)進(jìn)入噴 射泵吸入口的流體是來(lái)自分離容器的尾氣時(shí)，將通常只有小的冷卻效 果。流體可以包括改性劑或者希望結(jié)合到單體/聚合物產(chǎn)物料流中的任何其它組分。這些組分可從所述組分的低壓供給中抽出并且 通過(guò)噴射泵泵送到產(chǎn)物流中。如上所述，進(jìn)行擾動(dòng)主要為了減小管式反應(yīng)器內(nèi)的層流區(qū) 的厚度，由此改進(jìn)熱轉(zhuǎn)移出反應(yīng)器并且在一些情況下提高反應(yīng)器內(nèi)溫 度測(cè)量的可靠性。 一般而言，將通過(guò)在規(guī)則的間隔下短暫地打開(kāi)高壓 排泄閥來(lái)進(jìn)行擾動(dòng)。高壓排泄閥是一種控制閥，即其關(guān)閉(閥位置)的 程度可以為100% (完全關(guān)閉)-0% (完全打開(kāi))。當(dāng)反應(yīng)器不進(jìn)行擾動(dòng) 時(shí)，響應(yīng)于設(shè)置點(diǎn)的反應(yīng)器壓力來(lái)控制高壓排泄閥，即連續(xù)調(diào)節(jié)高壓 排泄閥的位置以將反應(yīng)器壓力保持在所希望的值(即3000 bar),并且 高壓排泄閥的位置將因此響應(yīng)于微小的壓力變化而隨著時(shí)間僅僅略微
地改變。為了擾動(dòng)反應(yīng)器，短暫地打開(kāi)高壓排泄閥。例如，可以將其 從7 0 %關(guān)閉打開(kāi)至6 5 %關(guān)閉(即再打開(kāi)其范圍的5 %)并且然后再次關(guān) 閉。在擾動(dòng)期間，高壓排泄閥通常打開(kāi)其范圍的至少2%，優(yōu)選至少3 %。高壓排泄閥位置的準(zhǔn)確變化程度將取決于需要多少來(lái)增加來(lái)自反 應(yīng)器的流量?？梢詫㈤y打開(kāi)至任何所希望的程度，包括完全打開(kāi)的狀 態(tài)。任選地，在擾動(dòng)期間高壓排泄閥將改變位置為不超過(guò)其范圍的15 o/o,任選地不超過(guò)10%。在從其通常的位置(例如70%關(guān)閉)開(kāi)始打開(kāi)至其返回該 位置的時(shí)間之間的時(shí)間被稱為停留時(shí)間。停留時(shí)間任選地為0.1-5 秒，并且優(yōu)選為0. 5-1.5秒。當(dāng)然，高壓排泄閥花費(fèi)有限的時(shí)間來(lái)打 開(kāi)和關(guān)閉，并且因此高壓排泄閥處于其最開(kāi)放位置(most open position)下的時(shí)間長(zhǎng)度將少于停留時(shí)間。例如，對(duì)于l.OO秒的停留 時(shí)間，高壓排泄閥可以處于其最開(kāi)放位置(例如65%關(guān)閉)下僅僅0. 70 秒。反應(yīng)器將通常在規(guī)則的間隔下擾動(dòng)。擾動(dòng)頻率可以根據(jù)被 制備的聚合物等級(jí)的分子量來(lái)選擇。分子量等級(jí)越高，將通常需要越 頻繁的擾動(dòng)，因?yàn)槠搅鲄^(qū)的厚度將相對(duì)于反應(yīng)器內(nèi)容物的粘度而增加。 因此，對(duì)于高熔體指數(shù)等級(jí)，擾動(dòng)之間的間隔可以為即300或400秒， 而對(duì)于較低熔體指數(shù)等級(jí)，其可以少于可能45或60秒。然而在大多數(shù)情形下，反應(yīng)器將在每io分鐘至少一次的頻率下擾動(dòng)。任選地，反
應(yīng)器將在每分鐘0. 1 - 5次，有利地為每分鐘0. 2 - 3次的頻率下擾動(dòng)。在擾動(dòng)期間，當(dāng)高壓排泄閥打開(kāi)時(shí)，通過(guò)高壓排泄閥的流 量將迅速增加。有利地，流量增加100 - 1000%，優(yōu)選200 - 500%的 倍數(shù)。當(dāng)然，通過(guò)噴射泵和通過(guò)其它下游裝置的流量也將有相應(yīng)的增 加。由于它們的尺寸，因此分離容器將通常發(fā)揮緩沖效應(yīng)，并且除非 由擾動(dòng)造成的流量變化非常大，否則它們將通常不會(huì)延伸到分離系統(tǒng) 的下游例如延伸到循環(huán)系統(tǒng)中。在擾動(dòng)期間，反應(yīng)器壓力將短暫地下降。該壓力下降將通 ?？梢恢睓z測(cè)回到次級(jí)壓縮機(jī)的出口。為了避免與被聚合物堵塞相關(guān) 的問(wèn)題，反應(yīng)器壓力傳感器通常位于次級(jí)壓縮機(jī)的出口與第一引發(fā)劑 注入點(diǎn)之間。例如，壓力傳感器可位于預(yù)加熱器上。在正常工作期間 在管式聚合反應(yīng)器的該區(qū)域中的壓力通常超過(guò)1000 bar,有利地超過(guò) 2000 bar,并且優(yōu)選超過(guò)2500 bar。在擾動(dòng)期間，該設(shè)備區(qū)域中的壓 力可以從即3000 bar下降至即2900 bar。優(yōu)選地，在擾動(dòng)期間在位 于第一引發(fā)劑注入點(diǎn)上游的位置，壓力下降至少4Gbar，有利地至少 50 bar并且優(yōu)選至少60 bar。在大多數(shù)情形下，該位置下的壓降將少 于500 bar,例如少于300 bar。本發(fā)明還提供了在用于乙烯和任選的一種或多種共聚單 體的聚合的設(shè)備中，位于擾動(dòng)的管式反應(yīng)器下游的噴射泵用于將流體 引入到從該反應(yīng)器流出的產(chǎn)物混合物料流中的用途。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種用于在擾動(dòng)條件下任選地與一
種或多種共聚單體一起將乙烯高壓聚合的設(shè)備，其包括
用于單體聚合以制得包含聚合物和未反應(yīng)的單體的產(chǎn)物混合物的 管式反應(yīng)器，
該反應(yīng)器下游的用予控制來(lái)自該反應(yīng)器的產(chǎn)物混合物的流動(dòng)的高 壓排泄閥，
高壓排泄閥下游的用于將流體泵送到產(chǎn)物混合物中的噴射泵，和 用于將聚合物與未反應(yīng)的單體分離的分離系統(tǒng)。
本設(shè)備的各個(gè)組件將通過(guò)適用于使材料在它們之間流動(dòng) 的導(dǎo)管連接。導(dǎo)管可以包括一些輔助裝置例如可能需要的閥、熱交換 器和傳感器。高壓排泄閥下游的導(dǎo)管可以包括例如產(chǎn)物冷卻器，即一定 長(zhǎng)度的具有冷卻夾套的導(dǎo)管。噴射泵可以位于產(chǎn)物冷卻器的上游或下 游或者其中。噴射泵位于高壓排泄閥的下游和第一分離容器的上游。噴 射泵可以通過(guò)導(dǎo)管與循環(huán)系統(tǒng)相連用于將單體從循環(huán)系統(tǒng)帶至噴射 泵。噴射泵可以通過(guò)導(dǎo)管與分離系統(tǒng)的分離容器，尤其是第二分離容 器相連用于將尾氣從該容器帶至噴射泵。本文中使用的術(shù)語(yǔ)"單體"是指乙烯，并且是指乙烯與一 種或多種共聚單體的任何混合物。適用于在高壓下與乙烯共聚的共聚 單體包括乙烯基醚例如乙烯基曱基醚和乙烯基苯基醚，烯烴例如丙烯、 l-丁烯、1-辛烯和苯乙烯，乙烯基酯例如乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯和 新戊酸乙烯酯，卣代烯烴例如氟代乙烯和偏二氟乙烯，丙烯酸酯例如 丙烯酸曱酯、丙烯酸乙酯和曱基丙烯酸酯，其它的丙烯酸類或曱基丙 烯酸類化合物例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、丙烯腈和丙烯酰胺， 和其它的化合物例如烯丙醇、乙烯基硅烷和其它可共聚的乙烯基化合 物。除了聚合物和未反應(yīng)的單體之外，離開(kāi)反應(yīng)器的產(chǎn)物料流 將包括其它物質(zhì)例如引發(fā)劑殘余物和任選的 一種或多種鏈轉(zhuǎn)移劑。許多合適的引發(fā)劑是技術(shù)人員已知的。有機(jī)過(guò)氧化物是優(yōu) 選的一類引發(fā)劑。 一般而言，將使用具有不同分解溫度的幾種引發(fā)劑 的混合物以當(dāng)反應(yīng)混合物的溫度升高時(shí)提供正在進(jìn)行的自由基生成。技術(shù)人員還將知道許多合適的鏈轉(zhuǎn)移劑(也稱為"改性 劑，，)。例子包括丙烯、l-丁烯、四氯化碳和丙醛。鏈轉(zhuǎn)移劑描述于 Adv.Polym. Sci， 7巻，386-448 (1970)中。本文中使用的術(shù)語(yǔ)"上游"和"下游"用于指從乙烯源開(kāi) 始單體和聚合物流過(guò)設(shè)備并且進(jìn)入最終聚合物儲(chǔ)存裝置的方向，除非從上下文中明顯看出另外的含義。分離容器可以是任何合適的形式。每一分離容器優(yōu)選具有 上部圓柱形部分-來(lái)自上游的產(chǎn)物混合物的入口向其中排空并且用于 尾氣的出口從其中引出，和倒轉(zhuǎn)圓錐形狀的底部-在其中收集濃縮的 聚合物相并且該底部在其最低端具有濃縮聚合物相通過(guò)其離開(kāi)分離容 器的出口。 一個(gè)或多個(gè)容器可以具有切向的入口。通過(guò)使產(chǎn)物混合物
以旋風(fēng)的方式圍繞中心軸盤(pán)繞，切向的入口可以產(chǎn)生改進(jìn)的分離。離開(kāi)最后一個(gè)分離容器的聚合物優(yōu)選流入擠出機(jī)的輸入 口，在其中聚合物通常與添加劑包(additive package)合并、擠出、 冷卻并且切碎成粒料。然后可以將粒料裝袋或者送到儲(chǔ)存場(chǎng)所或者其 它產(chǎn)物處理裝置中。來(lái)自第一分離容器的尾氣通常通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)返回到次級(jí) 壓縮機(jī)的吸入口。該循環(huán)系統(tǒng)將通常包括至少一個(gè)廢熱鍋爐用于利用 尾氣的熱生成蒸汽。該蒸汽可用于該系統(tǒng)中的其它地方，例如用于預(yù) 加熱器中。在鍋爐之后，循環(huán)單體氣體通常通過(guò)一個(gè)或多個(gè)冷卻器。 優(yōu)選每一冷卻器之后是用于收集蠟的分離罐。冷卻器將通常使用來(lái)自 冷凍系統(tǒng)的冷卻水和/或冷水。
附圖簡(jiǎn)述現(xiàn)在將僅出于解釋的目的參照附圖描述本發(fā)明，其中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的包括管式反應(yīng)器的設(shè)備的示意圖；和
圖2描述了在

圖1的設(shè)備中使用的噴射泵。
發(fā)明詳述圖l示出了聚合設(shè)備l，其包括在70 bar的壓力下將乙 烯送入初級(jí)壓縮機(jī)3的乙烯進(jìn)料管線2，該初級(jí)壓縮機(jī)將乙烯壓縮至 約300 bar的壓力。初級(jí)壓縮機(jī)3的出口通過(guò)具有閥的導(dǎo)管與次級(jí)壓 縮機(jī)4的入口并且與用于使來(lái)自循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)乙烯返回的導(dǎo)管相 連。該次級(jí)壓縮機(jī)4是兩級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)并且將乙烯和其它反應(yīng)組分壓縮至3000 bar的壓力。離開(kāi)次級(jí)壓縮機(jī)4的壓縮的乙烯分成兩個(gè)料 流，其中一個(gè)進(jìn)入擾動(dòng)的管式反應(yīng)器5的前端，并且另一個(gè)被分成一 個(gè)或多個(gè)側(cè)流，側(cè)流沿著擾動(dòng)的管式反應(yīng)器的長(zhǎng)度在數(shù)個(gè)位置處進(jìn)入 擾動(dòng)的管式反應(yīng)器5。該管式反應(yīng)器沿著其長(zhǎng)度還配備有數(shù)個(gè)從引發(fā) 劑注射系統(tǒng)6進(jìn)料的引發(fā)劑注入點(diǎn)。從管式反應(yīng)器5中，聚合物和未反應(yīng)的單體的混合物通過(guò) 高壓排泄閥7。控制高壓排泄閥7的位置以保持管式反應(yīng)器中3000 bar 的壓力并且大多數(shù)時(shí)間約為70%關(guān)閉。然而，每300秒一次地將高壓 排泄閥7再打開(kāi)5%， 0. 85秒的停留時(shí)間，由此擾動(dòng)管式反應(yīng)器5并 且在擾動(dòng)期間將通過(guò)高壓排泄閥7的流量增加250 %。從高壓排泄閥7 中，產(chǎn)物通過(guò)導(dǎo)管17流入噴射泵8(下面描述并且在圖3中更詳細(xì)地 示出)并且然后進(jìn)入第一分離容器9。如圖1中所示，該分離容器具有 上部的通常為圓柱形的部分和底部的倒轉(zhuǎn)圓錐部分。產(chǎn)物混合物通過(guò) 設(shè)置在反應(yīng)器上部的圓柱形壁內(nèi)的入口進(jìn)入第一分離容器，并且一旦 在第一分離容器9內(nèi)，則迅速地分離成未反應(yīng)的單體氣體料流和富含 聚合物的液相，該液相收集在分離容器9的底部。單體氣體作為尾氣 通過(guò)設(shè)置在該容器上表面中的出口離開(kāi)第一分離容器9，并且通過(guò)導(dǎo) 管通入循環(huán)系統(tǒng)IO。該循環(huán)系統(tǒng)10包括廢熱鍋爐11、用于冷卻單體 氣體的冷卻器12a和12b、以及用于脫蠟的分離罐13a和13b。單體氣 體離開(kāi)循環(huán)系統(tǒng)10并且流回到初級(jí)壓縮機(jī)的出口 ，在那里其在進(jìn)入次 級(jí)壓縮機(jī)4的入口之前與新鮮的乙烯合并。第一壓力容器9在等于或 稍微高于次級(jí)壓縮機(jī)的入口處的300 bar壓力的壓力下工作，并且因 此在尾氣到達(dá)次級(jí)壓縮機(jī)4之前不需要將來(lái)自該容器的尾氣壓縮。濃縮的聚合物/單體混合物通過(guò)設(shè)置在該容器的圓錐部分 底部的出口離開(kāi)第一分離容器9，并且通過(guò)有閥的導(dǎo)管進(jìn)入第二分離 容器14的上部。該第二分離容器14在形狀上類似于第一分離容器并 且在0. 5 - 1. 0 barg的壓力下工作，并且?guī)缀跞康氖Ｓ鄦误w作為尾 氣分離，其通過(guò)設(shè)置在容器上部的出口離開(kāi)容器。來(lái)自第二分離容器 14的尾氣通過(guò)裝有熱交換器(未在圖1中示出)的導(dǎo)管通入初級(jí)壓縮機(jī)3-其中四個(gè)汽缸用于充當(dāng)吹掃壓縮機(jī)。在壓縮至300 bar之后，結(jié)合 有來(lái)自裝置的其它部分的吹掃氣體的尾氣在初級(jí)壓縮機(jī)中與來(lái)自源2 的新鮮乙烯合并。熔融的聚合物通過(guò)容器底部的出口離開(kāi)第二分離容器14 并且通過(guò)短的導(dǎo)管通入擠出機(jī)15的輸入口 ，該擠出機(jī)將聚合物擠出成 細(xì)繩，將該細(xì)繩切碎、冷卻并且轉(zhuǎn)移到產(chǎn)物儲(chǔ)存罐(未在圖1中示出) 中。導(dǎo)管16將氣體從循環(huán)系統(tǒng)10帶至噴射泵8的吸入口 ，在 那里其被抽吸并且與沿著導(dǎo)管17從高壓排泄閥7通到第一分離容器9 的產(chǎn)物混合物合并，由此將該混合物冷卻。在圖1中，導(dǎo)管16被示出 為從緊接著廢熱鍋爐11下游的位置取出循環(huán)氣體。然而，在一個(gè)選擇 性實(shí)施方案中，導(dǎo)管16從分離罐13b下游的位置取出循環(huán)氣體。在該 實(shí)施方案中，循環(huán)氣體已經(jīng)通過(guò)冷卻器12a、 12b并且比緊接著廢熱鍋 爐11下游的循環(huán)氣體更冷，因此更有效作為驟冷劑。然而，如圖1中 所示從冷卻器12a、 12b的上游取出循環(huán)氣體減少了供給冷卻器12a、 12b的冷卻水和/或冷凍系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。噴射泵8在圖2中更詳細(xì)地示出。產(chǎn)物混合物沿著導(dǎo)管 17以箭頭A的方向流過(guò)高壓排泄閥7進(jìn)入噴射泵8。噴射泵8由高強(qiáng) 度鋼構(gòu)成并且包括通常為圓柱形的外體18,導(dǎo)管l7進(jìn)入該外體的一 端。 一旦在外體18內(nèi)，導(dǎo)管17在錐形部分lh中向內(nèi)變成錐形而形 成噴嘴19。產(chǎn)物混合物的流速在導(dǎo)管17的錐形部分中增加，并且其 作為高速噴射(參見(jiàn)箭頭B)離開(kāi)噴嘴19，該噴射射入與噴嘴19同軸但 具有稍微更大直徑的導(dǎo)管20中。在短距離之后，導(dǎo)管20開(kāi)始在錐形 部分20a(稱為"擴(kuò)散器")中向外變成錐形，直到其處于與導(dǎo)管17類 似的直徑下。產(chǎn)物混合物然后離開(kāi)噴射泵并且通過(guò)導(dǎo)管流入第一分離 容器9(未在圖2中示出)。可從圖2中看出，在噴嘴19的周圍是短的圓柱形腔室21， 其與噴嘴19同軸并且通向?qū)Ч?0。噴嘴19延伸通過(guò)該腔室21并且剛好在導(dǎo)管20的入口處終止，由此界定在噴嘴19的邊緣與導(dǎo)管20之 間的窄的環(huán)形間隙22。來(lái)自循環(huán)系統(tǒng)10的冷的循環(huán)氣體沿著導(dǎo)管16以箭頭C 的方向流動(dòng)并且通過(guò)入口 23進(jìn)入腔室21。從噴嘴19出現(xiàn)的產(chǎn)物混合 物噴射處于足以使得其壓力低于腔室21中循環(huán)氣體壓力的速度下。該 冷的循環(huán)氣體因此流過(guò)環(huán)形間隙22并且在擴(kuò)散器20a中與產(chǎn)物混合物 合并，由此降低它的溫度。通過(guò)高壓排泄閥和噴射泵的產(chǎn)物混合物的流量平均為約 85噸/小時(shí)，但在擾動(dòng)期間升高至300噸/小時(shí)的峰值。盡管流量變化， 但噴射泵8可靠并且有效地將40噸/小時(shí)的循環(huán)乙烯泵送到產(chǎn)物混合 物中。噴射泵8不具有移動(dòng)的部件并且因此具有少的維護(hù)。此外， 噴射泵通過(guò)產(chǎn)物料流的流動(dòng)驅(qū)動(dòng)，并且因此不需要使用來(lái)自外部源的 任何能量就可以將冷的循環(huán)氣體泵送到產(chǎn)物流中。盡管在本文中已經(jīng)詳細(xì)描繪和描述了優(yōu)選的實(shí)施方案，但 相關(guān)領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將明顯知道可以作出各種改進(jìn)、添加、替代 等，只要不偏離本發(fā)明的精神，并且這些因此被認(rèn)為是處于如后面的 權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)。就我們的描述是具體的而言，其 僅僅用于解釋我們的發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的目的，并且不應(yīng)該被看作 是將我們的發(fā)明限于這些具體的實(shí)施方案。在說(shuō)明書(shū)中副標(biāo)題的使用 意在幫助并且不意在以任何方式限制我們的發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于制備聚乙烯和乙烯共聚物的工藝，其包括在管式反應(yīng)器中任選地在一種或多種共聚單體的存在下將乙烯聚合和同時(shí)擾動(dòng)反應(yīng)器壓力以制得包含聚合物和未反應(yīng)的單體的產(chǎn)物混合物，使產(chǎn)物混合物通過(guò)高壓排泄閥，使用高壓排泄閥下游的噴射泵將流體泵送到產(chǎn)物混合物中，和使包括該流體的產(chǎn)物混合物通入分離系統(tǒng)用于將聚合物與未反應(yīng)的單體分離。
2. 如權(quán)利要求l所述的工藝，其中該流體包括從循環(huán)系統(tǒng)中取出 的單體。
3. 如權(quán)利要求2所述的工藝，其中循環(huán)的單體從位于至少一個(gè)循 環(huán)系統(tǒng)冷卻器上游的位置取出。
4. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的工藝，其中該流體包括在分離 系統(tǒng)中作為尾氣從分離容器中取出的單體。
5，如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的工藝，其中該擾動(dòng)通過(guò)使高壓 排泄閥移動(dòng)到更開(kāi)放的位置持續(xù)預(yù)定的時(shí)間來(lái)進(jìn)行。
6. 如權(quán)利要求5所述的工藝，其中在擾動(dòng)期間高壓排泄閥打開(kāi)其 范圍的至少2%。
7. 如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的工藝，其中擾動(dòng)頻率為每10分 鐘至少一次。
8. 如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的工藝，其中在擾動(dòng)期間在管式 反應(yīng)器上游的位置的壓力減少至少40 bar。
9. 如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的工藝，其中在擾動(dòng)期間產(chǎn)物混 合物進(jìn)入噴射泵的流量增加至少100%。
10. 在用于乙烯和任選的一種或多種共聚單體的聚合的設(shè)備中， 位于擾動(dòng)的管式反應(yīng)器下游的噴射泵用于將流體引入從該反應(yīng)器流出 的產(chǎn)物混合物料流中的用途。
11. 如權(quán)利要求io所述的用途，其中該流體是溫度低于產(chǎn)物混合物的溫度的單體氣體。
12. —種用于在擾動(dòng)條件下任選地與一種或多種共聚單體一起將 乙烯高壓聚合的設(shè)備，其包括用于單體聚合以制得包含聚合物和未反應(yīng)的單體的產(chǎn)物混合物的管式反應(yīng)器，該反應(yīng)器下游的用于控制來(lái)自該反應(yīng)器的產(chǎn)物混合物的流動(dòng)的高 壓排泄閥，高壓排泄閥下游的用于將流體泵送到產(chǎn)物混合物中的噴射泵，和用于將聚合物與未反應(yīng)的單體分離的分離系統(tǒng)。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中噴射泵的吸入口通過(guò)導(dǎo)管與循環(huán)系統(tǒng)相連用于循環(huán)單體從循環(huán)系統(tǒng)流到噴射泵。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中噴射泵的吸入口通過(guò)導(dǎo)管與 分離系統(tǒng)的分離容器相連用于尾氣從分離容器流到噴射泵。
全文摘要
本發(fā)明提供用于乙烯高壓聚合的工藝和設(shè)備，其中使用噴射泵將流體泵送到離開(kāi)擾動(dòng)的管式反應(yīng)器的聚合物/單體產(chǎn)物混合物中。流體可以是循環(huán)的單體或另外的流體例如改性劑。
文檔編號(hào)C08F2/01GK101472950SQ200780022589
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者H·A·拉芒, I·T·戈森斯, J·內(nèi)特斯, P·H·科內(nèi)利森 申請(qǐng)人:埃克森美孚化學(xué)專利公司