專(zhuān)利名稱(chēng)：聚合物物流輸送的制作方法
聚合物物流輸送
本發(fā)明涉及用于改進(jìn)聚合物，特別是烯烴聚合物脫氣的裝置。 烯烴的聚合，其中通常在催化劑和/或稀釋劑的存在下烯烴單體和任 選的烯烴共聚單體進(jìn)行聚合，是眾所周知的。與試劑和惰性烴一起，聚 合物被從聚合反應(yīng)器中取出。由于經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)境原因，試劑和烴需 要被回收，并且實(shí)現(xiàn)此的許多方法是本領(lǐng)域已知的。這些方法通常包括 在含聚合物的物流已經(jīng)從聚合反應(yīng)器中取出后，對(duì)其進(jìn)行減壓和脫揮發(fā) 物。在將聚合物從具有高度吸收的或游離的液態(tài)烴內(nèi)容物的反應(yīng)器中取 出的方法中，蒸發(fā)要求是最大的。這些典型地是其中烴的吸收度高的使 用顯著低密度組分或無(wú)定形相制備聚合物的方法，和/或其中在液態(tài)烴 (反應(yīng)性或惰性)存在下制備聚合物的方法。
工業(yè)規(guī)模裝置的最大生產(chǎn)量這些年來(lái)與日俱增，并且隨著生產(chǎn)速率 已經(jīng)提高，在所述方法的任何部分中不可靠性的潛在成本影響也已經(jīng)顯 著地提高，這不僅影響聚合物單元本身，而且還影響上下游單元。同時(shí)， 增長(zhǎng)的操作經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)導(dǎo)致從反應(yīng)器中取出越來(lái)越高固體濃度(負(fù)載量)的 聚合物的操作。淤漿聚合單元中固體濃度的增加已經(jīng)典型地由于例如通
過(guò)較高的反應(yīng)器能量需要所實(shí)現(xiàn)的提高的循環(huán)速度而獲得，如EP 432555和EP 891990中所述的。固體負(fù)載量的這種增加是令人期望的， 因?yàn)閷?duì)于固定式反應(yīng)器體積來(lái)說(shuō)，它增加了反應(yīng)器停留時(shí)間，并且還降 低了下游的稀釋處理和再循環(huán)要求。然而，在高固體負(fù)載量下進(jìn)行產(chǎn)物 的輸送是更有問(wèn)題的，需要小心的設(shè)計(jì)和操作實(shí)踐以便避免聚合物堵塞 和阻塞問(wèn)題，這些問(wèn)題在較低固體負(fù)載量下未曾經(jīng)歷。
在對(duì)從聚合反應(yīng)器中取出的聚合物物流進(jìn)行減壓和脫揮發(fā)物期間 并且作為所述過(guò)程的結(jié)果，聚合物的溫度降低。眾所周知的是，通過(guò)將 聚合物維持在盡可能高的溫度，顯著地增強(qiáng)了對(duì)聚合物進(jìn)行脫揮發(fā)物和 解吸的過(guò)程。因此，在漿料循環(huán)過(guò)程中，在聚合反應(yīng)器和用于聚合物物 流的減壓(脫氣)容器之間的輸送管線通常被加熱。作為典型方法的實(shí)例， 在WO 04/031245和WO 05/044871中，來(lái)自循環(huán)聚合反應(yīng)器的輸出 (take-off)管線包括含抽出漿料(drawn-off slurry)的溢料管線(flashline),其 被具有加熱的流體如低壓蒸汽的管道圍繞以便向漿料提供間接加熱。然而，同樣眾所周知的是被輸送而聚集和/或使得輸送管線和容器堵塞的聚 合物的粘性和敏感性通常隨著溫度而增加，并且在如上所述的目前被利 用的輸送系統(tǒng)中隨著提高的固體負(fù)載量，堵塞或附聚的問(wèn)題變得更顯 著。結(jié)果，需要小心設(shè)計(jì)來(lái)自聚合反應(yīng)器的輸送管線以便獲得足夠的加 熱來(lái)有助于脫揮發(fā)物，而沒(méi)有固體聚合物堵塞或附聚的危險(xiǎn)。
聚合物物流的脫揮發(fā)物？ 1起物流液相的蒸發(fā)，這導(dǎo)致輸送管線中的 體積增加和隨后的物流速度的增加。然而如果速度變得過(guò)高，其可能超 過(guò)聲速(在介質(zhì)中的聲速)，這導(dǎo)致流動(dòng)破壞。另一方面，如果初速度太 低，則存在著如上所述的固體聚合物堵塞或附聚的提高的危險(xiǎn)。
進(jìn)一 步的考慮是在大規(guī)模裝置中，輸送管線必須非常長(zhǎng)以便允許發(fā) 生足夠的加熱，長(zhǎng)度可以是足夠地大以便影響該裝置的空間規(guī)劃。這可 能產(chǎn)生各種問(wèn)題如裝置中硬件足跡，和控制管線內(nèi)的條件。通常，必需 加熱相當(dāng)大比例的輸送管線長(zhǎng)度以便滿足熱量輸入要求。因此，將理解 的是確保聚合物物流在期望的溫度和壓力下并且以最小的堵塞/附聚到 達(dá)脫氣容器是相當(dāng)大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
通過(guò)聚合反應(yīng)器和用于聚合物物流的脫氣容器之間的輸送管線的 特定的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明設(shè)法在聚合物從反應(yīng)器至脫氣容器的輸送期間優(yōu)化 聚合物的加熱并且同時(shí)維持可靠的產(chǎn)物輸送。
因此在第一方面中本發(fā)明提供用于加熱被從聚合反應(yīng)器輸送到脫 氣容器的含聚合物的物流的方法，其包括使所述物流通過(guò)加熱器，該加 熱器包括用于該物流的輸送管線和用于加熱該輸送管線的裝置，其中在 加熱器出口處的平均物流速度與入口處的平均物流速度的比值V。/V,為
至少1.1,優(yōu)選1.5-4。
將理解的是含聚合物的物流從它離開(kāi)聚合反應(yīng)器的時(shí)刻起直到它 進(jìn)入脫氣容器始終通過(guò)某種形式的管道。就本發(fā)明的目的而言，加熱器 被認(rèn)為包括從被加熱的管段的開(kāi)始(或者被加熱的管段中的第 一個(gè))直到 被加熱的管段的結(jié)束(或者被加熱的管段的最末一個(gè))的管道部分。在這 方面，如本文中下文所用的術(shù)語(yǔ)"加熱器"在其范圍內(nèi)包括許多串聯(lián)連接 的加熱器的可能性。加熱器(或加熱器的輸送管線)的出口被認(rèn)為是該管 線的被加熱的管段的終點(diǎn)，加熱器的入口被認(rèn)為是該管線的被加熱的管 段的起點(diǎn)，其中該管線的被加熱的管段串聯(lián)結(jié)合了單個(gè)加熱器或多個(gè)加 熱器。"管線"是指任何形式的適用于輸送含固體、液體和氣體的含聚合物的物流的管道。因此，乂和V。是輸送管線/加熱器的入口和出口處的 平均速度，其中"出口"和"入口"如前所定義。"平均速度"是指沿輸送管 線的長(zhǎng)度在任何一點(diǎn)處，如出口或入口處，在該物流的全部橫截面上的 平均速度。
對(duì)于本發(fā)明的方法來(lái)說(shuō)，重要的是維持含聚合物的物流的平均速 度足夠高以便避免堵塞或阻塞的危險(xiǎn)。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將V。/V,的比 值控制在優(yōu)選限制范圍內(nèi)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的輸送管線的設(shè)計(jì)允許可靠操
作。V,的典型值為3-20m/s; V。的典型值為30-80 m/s。
優(yōu)選，用于該物流的輸送管線的長(zhǎng)度為至少20 m，在加熱器出口 處的含聚合物的物流的溫度高于物流的露點(diǎn)，沿輸送管線的長(zhǎng)度的物流 的溫度被維持低于聚合物的軟化點(diǎn)，其中聚合物的軟化點(diǎn)定義為在10 N 的負(fù)載下根據(jù)ASTM D1525, ISO 306的維卡軟化溫度。
優(yōu)選，加熱器出口處的含聚合物的物流的溫度高于物流的露點(diǎn) 5-80。C,最優(yōu)選10-30°C。
還優(yōu)選的是輸送管線沿其長(zhǎng)度的內(nèi)表面的溫度被維持低于聚合物 的軟化點(diǎn)。
含聚合物的物流優(yōu)選從聚合反應(yīng)器取出，然后進(jìn)入加熱器，加熱 器入口因此直接連接到聚合反應(yīng)器。還優(yōu)選的是，加熱器的出口直接連 接到脫氣容器，后者通常在最終聚合物處理和擠出的上游或者另外的聚 合反應(yīng)器的上游。物流可以連續(xù)地從聚合反應(yīng)器取出，并且可以或未必 包含活性聚合物。
根據(jù)ASTMD1525, ISO 306的維卡軟化溫度是這樣的溫度，在該溫 度下在10N的負(fù)載下端部扁平的針穿透聚合物樣品達(dá)1 mm的深度。該 溫度反映了當(dāng)該材料用于高溫應(yīng)用時(shí)所預(yù)期的軟化點(diǎn)。測(cè)試樣品，其厚 度為3 mm-6.5 mm并且寬度和長(zhǎng)度為至少10 mm,被置于測(cè)試設(shè)備(例 如ROSAND ASP 6 HDT/VICAT系統(tǒng))中，使得穿透針，其具有1 mm2 的在其尖端處的橫截面積，位于距邊緣至少1 mm的樣品表面上。向樣 品施加10N的負(fù)載。然后將樣品放入23。C的油浴。以50。C/小時(shí)的速 率使該浴升溫直到針穿透1 mm;其發(fā)生時(shí)的溫度是維卡軟化溫度。
每單位長(zhǎng)度的輸送管線兩端的壓降優(yōu)選是0.01 bar/m-0.2bar/m，優(yōu) 選0.0125 bar/m-0.1 bar/m，最優(yōu)選0.0125 bar/m-0.04 bar/m。典型的加熱 器入口處的壓力Pi是5-30bara,優(yōu)選10-25 bara。出口處的壓力P。典型地是1.5-12 bara，優(yōu)選7-11 bara。
在其中加熱器位于聚合反應(yīng)器和脫氣容器之間的情況下，在加熱
器中的壓降典型地是在聚合反應(yīng)器和脫氣容器的入口之間的總壓降的 5%-50%，優(yōu)選10-35%。
通過(guò)將加熱器出口處的含聚合物的物流的溫度維持高于物流的露 點(diǎn)，但是輸送管線的內(nèi)表面低于聚合物的軟化點(diǎn)，有可能保證物流中的 所有液體在物流到達(dá)加熱器出口時(shí)被蒸發(fā)，但同時(shí)最小化堵塞的危險(xiǎn)。 在其中加熱器被置于聚合反應(yīng)器和脫氣容器之間的情況下，輸送管線的
內(nèi)表面的溫度可以維持高于反應(yīng)器的溫度。對(duì)于密度為935-945 kg/m3 的聚合物來(lái)說(shuō)，加工-側(cè)壁溫度典型地被控制在75-130。C,優(yōu)選85-105。C。 對(duì)于密度為955-965 kg/m3的聚合物來(lái)說(shuō)，加工-側(cè)壁溫度典型地被控制 在80-135。C,優(yōu)選95-110。C。
輸送管線的出口溫度，具體地說(shuō)，在最終的被加熱的部分剛剛下游 的其出口處的管線的內(nèi)壁溫V復(fù)，優(yōu)選 ^皮維持在高于在第一^皮加熱的部分 剛剛上游的其入口處的管線的內(nèi)壁溫度的溫度，更優(yōu)選高于入口溫度至 少5。C。
對(duì)于本發(fā)明的方法來(lái)說(shuō)，非常令人期望的是維持含聚合物的物流的 平均速度足夠高以便避免堵塞或阻塞的危險(xiǎn)。"平均"是指沿輸送管線的 長(zhǎng)度在任何一點(diǎn)處在該物流的全部橫截面上的平均速度。因此，優(yōu)選， 在入口處平均速度^為至少2 m/s，優(yōu)選至少5 m/s并且更優(yōu)選至少8 m/s。還令人期望的是維持該速度低于聲速。因此，優(yōu)選，在出口處平 均速度V。為小于80 m/s,優(yōu)選小于70m/s。優(yōu)選V。為至少20 m/s。優(yōu) 選，平均出口速度與平均入口速度的比值(其中輸送管線的出口和入口是 如上所定義的)V。/V,為至少1.1,典型地為1.2-15,優(yōu)選1.4-10,最優(yōu)選 1.5-4。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法，在反應(yīng)器位于聚合反應(yīng)器和脫 氣容器之間的情況中，含聚合物的物流被加熱，使得至少90mo1。/。，優(yōu) 選至少98 mol。/。和最優(yōu)選100 molQ/o的從聚合反應(yīng)器操作中取出的烴流 體被汽化，然后進(jìn)入脫氣容器。脫氣容器優(yōu)選在大于2 bara,最優(yōu)選6 bara-12 bara的壓力下操作，同時(shí)維持加熱器長(zhǎng)度兩端的壓降小于0.5 barh/公噸(te)的聚合物，最優(yōu)選0.1 barh/te-0.3 barh/te。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該優(yōu)化 的每生產(chǎn)單元的低壓降可以可靠地操作，即使在加熱器進(jìn)入口處的高固
8體負(fù)載量下。優(yōu)選，含聚合物的物流的固體含量為35 wt%-70 wt%,最 優(yōu)選50 wt%-65wt%,當(dāng)所述物流進(jìn)入加熱器時(shí)，還優(yōu)選，在加熱器進(jìn) 入口處物流速度，在任何30秒周期內(nèi)，變化不大于15%，優(yōu)選不大于 5%。其中能夠?qū)崿F(xiàn)此的一種方式是通過(guò)使用連續(xù)的而非間歇的聚合反應(yīng) 器的排出口 (off-take)。這樣的與擴(kuò)大直徑的加熱器結(jié)合的高固體負(fù)載量 操作使得加熱器的壓降能夠最小化。
沿加熱器的輸送管線的長(zhǎng)度任一點(diǎn)處的物流橫截面上的平均雷諾 數(shù)應(yīng)該總是大于500000,優(yōu)選為1百萬(wàn)-10百萬(wàn)，最優(yōu)選1.8百萬(wàn)-5百 萬(wàn)。
當(dāng)聚合物物流沿著輸送管線移動(dòng)到脫氣容器時(shí)，聚合物物流的加熱 和減壓引起該物流中的液體的漸進(jìn)蒸發(fā)并且得到沿著所述管線的速度 的增加。當(dāng)設(shè)計(jì)輸送管線以便確保有效的和可靠的聚合物輸送和傳熱 時(shí)，存在著要得到滿足的沖突的要求。雖然高速度提高了傳熱并且通常 最小化堵塞，但它們還導(dǎo)致沿管線的高壓降。因此重要的是能夠最小化 輸送管線長(zhǎng)度和所需要的傳熱面積，同時(shí)在可接受的溫度下獲得足夠脫 揮發(fā)物的聚合物。
關(guān)于加熱器本身的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選，輸送管線的出口直輕D。與其入口 直徑Q的比值，D。/D:大于1,優(yōu)選為1.2-10。典型地它為至少1.3,和 通常至少1.4。然而，該比值優(yōu)選不大于4，和更優(yōu)選不大于2，最大值 為1.9是最優(yōu)選的。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)沿輸送管線長(zhǎng)度提高輸送管線的直徑 允許加熱器適應(yīng)更大范圍的含聚合物的物流的流率。即使在低流率下， 在入口處較小直徑允許較高速度，這降低了堵塞的危險(xiǎn)；而即使在高流 率下，在出口處較大直徑可以避免超過(guò)聲速的速度危險(xiǎn)。在啟動(dòng)和停止 操作期間，具有這樣范圍的容量是特別有價(jià)值的。為了降低下游阻塞的 危險(xiǎn)，還優(yōu)選，輸送管線的出口直徑D。小于脫氣容器的固體出口。 D。 定義為輸送管線在其出口處的內(nèi)徑，D,是輸送管線在其入口處的內(nèi)徑， 其中輸送管線的出口和入口如前所定義。
輸送管線的內(nèi)徑D優(yōu)選為至少20 mm,更通常為40 mm-200 mm。 最^f尤選的是內(nèi)徑為60 mm-150 mm。
加熱器以及因此輸送管線的長(zhǎng)度L優(yōu)選為至少20 m，更優(yōu)選至少 30m,但通常不大于600 m。長(zhǎng)度的優(yōu)選的范圍為50 m-500 m,更優(yōu)選 70 m國(guó)300 m。優(yōu)選，輸送管線的長(zhǎng)度L與其平均內(nèi)徑Dave的比值，L/Dave,為
500-10000，優(yōu)選1500-3500,更優(yōu)選2000-3000。如果輸送管線由許多
各自具有不同直徑的管段構(gòu)成，那么Dave是根據(jù)每一管段的長(zhǎng)度加權(quán)的
那些管段的平均內(nèi)徑；備選地，其可以通過(guò)參考管線的總內(nèi)部體積V來(lái) 計(jì)算，其中V-(兀D,2丄)/4。
如果輸送管線沿其長(zhǎng)度直徑增加，優(yōu)選所述增加以離散步長(zhǎng)而非連 續(xù)地發(fā)生。典型地，沿管道的長(zhǎng)度，直徑上存在著一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)的
增力口。
優(yōu)選，管線管段中的一個(gè)或全部通常是垂直而非水平安裝的，使得
管線在裝置中具有較小的足跡在這樣的構(gòu)造中，管線的第一管段優(yōu)選 在底部具有其入口，使得通過(guò)輸送管線的材料的初始流動(dòng)是向上的。優(yōu) 選，小于20%,最優(yōu)選小于10%長(zhǎng)度的輸送管線是水平的，最佳地，管 線基本上在沒(méi)有水平管段的情況下構(gòu)造。在一個(gè)實(shí)施方案中，至少傳熱 管線的入口和出口縱向取向使得通過(guò)該管線的入口流動(dòng)是向上的和來(lái) 自該管線的出口流動(dòng)是向下的。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，輸送管線 包括一系列通過(guò)彎頭(彎管)連接的管段，其典型地是U形的，使得管線 本身轉(zhuǎn)回一次或多次。這種構(gòu)造的益處在于它使得輸送管線在裝置中更 緊湊。彎管之間的管段通常是直的。彎頭可以像管線的其余部分被加熱， 但是為了簡(jiǎn)化加熱器的結(jié)構(gòu)，通常它們不被加熱。同時(shí)通常優(yōu)選的是管 線直徑的任何擴(kuò)大發(fā)生在管線的未被加熱的管段；因此管線的管段可以 具有不同的直徑，其中直徑增加發(fā)生在一個(gè)或多個(gè)彎管處，優(yōu)選在彎管 出口處，使得在彎管出口而非在其入口處速度降低，和最優(yōu)選在縱向被 加熱的管段的頂上的彎管的出口處。在輸送管線中設(shè)計(jì)擴(kuò)大管段和彎頭 是可靠操作而無(wú)堵塞的關(guān)鍵。裝配整個(gè)輸送管線的彎管之間的垂直或水 平的管段的數(shù)目可以為2至最多10，但是3-7個(gè)管段是更常見(jiàn)的。
輸送管線的彎管可以具有不同程度的曲率。由彎管限定的彎曲半徑 可以表示為在該點(diǎn)處多個(gè)管線的直徑D。彎管典型地具有3D-30D的半 徑，而5D-20D是最優(yōu)選的，以便確?？煽坎僮鞫鵁o(wú)堵塞，同時(shí)還最小 化了管線足跡。如上所述，彎管優(yōu)選是U形的，盡管備選的方案如允許 平穩(wěn)的流動(dòng)路徑的L形彎管未被排除在外。明顯地，在各個(gè)管段中形成 的輸送管線可以使用以上類(lèi)型的彎管的混合，或者實(shí)際上具有其它角度 如60。或120。的彎管。
10已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，輸送管線的任何一個(gè)擴(kuò)大管段的長(zhǎng)度應(yīng)該大于0.25D, 優(yōu)選0.5D-10D,最優(yōu)選0.75D-3D。優(yōu)選，每一擴(kuò)大管段位于彎管的剛 剛上游或下游，優(yōu)選在彎管的剛剛下游。還優(yōu)選的是，所述擴(kuò)大是同心 的，不過(guò)其它擴(kuò)大幾何結(jié)構(gòu)也是可能的。
輸送管線的總比傳熱面積，其是與加熱設(shè)備接觸的輸送管線的外表 面面積，優(yōu)選為至少0.5n^的傳熱面積每公噸/小時(shí)的聚合物產(chǎn)量，典型 地0.7-10,更優(yōu)選1-5,最優(yōu)選1.5-3.5的傳熱面積每公噸/小時(shí)的聚合物
產(chǎn)量。'、 "、、j 卜z 、 、 、 "、 、 r 、 s s
度處，優(yōu)選從聚合反應(yīng)器至加熱器入口的輸送管線是基本上水平的。
最優(yōu)選，輸送管線的出口(在脫氣容器入口點(diǎn)處)處于比輸送管線的 入口和/或聚合反應(yīng)器的出口更高的位置。
用于加熱該輸送管線的裝置通常包括圍繞管線的套管。加熱器套管 可以是電熱器的形式，但優(yōu)選，它是圍繞管線的同心管道的形式，加熱 流體從中通過(guò)。最常用的加熱流體是蒸汽。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用減溫蒸汽 作為加熱介質(zhì)可以最佳地優(yōu)化條件，特別地其中最大飽和溫度低于被加
熱的聚合物的軟化點(diǎn)0-30。C,優(yōu)選不大于10°C。無(wú)論采取何種形式， 套管可以或者提供沿輸送管線的全部長(zhǎng)度的相同的熱量輸入，或者可以 提供在管線的不同部位處的差溫加熱。還可能的是管線的某些部位(如彎 頭)未被加熱，如上所述。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)沿輸送管線的長(zhǎng)度的最佳的熱量 輸入通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)獲得，使得加熱介質(zhì)的溫度(或管線的內(nèi)壁溫度)在 管線入口處高于其出口處。因此，由于含聚合物的物流中的蒸汽部分當(dāng) 其沿管線通過(guò)而增加時(shí)，優(yōu)選，加熱介質(zhì)溫度(或管線的內(nèi)壁溫度)被降 低。這能夠以連續(xù)分級(jí)的方式實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)具有不同溫度的管段在許 多不連續(xù)的步驟中實(shí)現(xiàn)。然而，最優(yōu)選的是在管線的不同部位中在不同 溫度操作的套管，通常通過(guò)具有獨(dú)立的用于其中需要不同溫度的每個(gè)管 段的加熱介質(zhì)源來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，通過(guò)使用蒸汽作為加熱介質(zhì)的同心管 道來(lái)加熱輸送管線。優(yōu)選使用蒸汽流率來(lái)控制輸送管線的出口溫度對(duì) 于給定的蒸汽溫度，這具有能夠控制輸送管線壁溫的益處，從而確保在 低聚合物物流流率下的較低溫度和當(dāng)速度更高時(shí)在較高流率下的較高溫度。進(jìn)一步提高在輸送管線出口處的含聚合物的物流本身的溫度的一 種方法(而不是提高加熱器的能量輸入)是提高物流的固體含量。這可以 通過(guò)提高從聚合反應(yīng)器取出的物流的固體含量和/或通過(guò)使用輸送管線 上游的固體濃縮裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。固體可以攜帶更多的熱量，相比于物流的
液體或氣體組分而言，由此需要來(lái)自輸送管線加熱器的下部輸入(lower i叩ut)，由此獲得期望的溫度。
在輸送管線的上游使用具有上游稀釋劑沖洗的固體濃縮裝置(如我 們的專(zhuān)利EP1118624中所述的)是本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案，并且這能 夠使輸送管線中的單體濃度最小化，由此降低堵塞的危險(xiǎn)。
優(yōu)選，沿加熱器的長(zhǎng)度方向，管道可容易地分離從而便于清洗。優(yōu) 選，在5-15m間隔將管道法蘭連接。在其中使用含加熱流體的套管進(jìn)行 加熱的情況下，優(yōu)選，加熱流體不覆蓋(cover)任何法蘭。
為最大化對(duì)含聚合物的物流的傳熱，管道優(yōu)選由熱導(dǎo)率大于30 Wm—2K",優(yōu)選大于40 Wm-2K—i的材料制成。管道通常是無(wú)縫的，盡管 當(dāng)需要高傳熱時(shí)，接縫焊接管是優(yōu)選的。
優(yōu)選，離開(kāi)聚合反應(yīng)器的所有含聚合物的物流通過(guò)單一輸送管線， 特別地在啟動(dòng)時(shí)或者有時(shí)當(dāng)在單一加熱器的出口處的速度小于50-60 m/s時(shí)。這樣的輸送管線可以由來(lái)自反應(yīng)器的一個(gè)或多個(gè)取出管線進(jìn)料。 從反應(yīng)器取出的物流可以被濃縮，優(yōu)選通過(guò)重力或離心裝置，最優(yōu)選使 用旋液分離器，然后通過(guò)輸送管線。然而，提供多個(gè)平行的輸送管線(其 每個(gè)根據(jù)本發(fā)明來(lái)排列)來(lái)接受含聚合物的物流也在本發(fā)明范圍內(nèi)。因
此，本發(fā)明的另外的方面提供用于加熱從聚合反應(yīng)器往脫氣容器輸送的 含聚合物的物流的方法，所述聚合反應(yīng)器正在提高其生產(chǎn)率，所述方法 包括a)使該物流通過(guò)一個(gè)或多個(gè)第一加熱器，每一個(gè)包括用于該物流 的輸送管線和用于加熱該輸送管線的裝置，并且提高物流的流動(dòng)速率， 優(yōu)選同時(shí)維持在每一加熱器的出口處的含聚合物的物流的溫度高于物 流的露點(diǎn)，和沿每一輸送管線的長(zhǎng)度在任一點(diǎn)處的物流的溫度低于聚合 物的軟化點(diǎn)，和然后b)使部分物流通過(guò)與第一加熱器并聯(lián)排列的另外 的加熱器，所述另外的加熱器還包括用于該物流的輸送管線和用于加熱 該輸送管線的裝置，優(yōu)選同時(shí)維持在全部加熱器的出口處的含聚合物的 物流的溫度高于物流的露點(diǎn)，和沿全部輸送管線的長(zhǎng)度在任 一 點(diǎn)處的物 流的溫度低于聚合物的軟化點(diǎn)。本發(fā)明的相關(guān)方面提供了用于加熱被從聚合反應(yīng)器輸送到脫氣容
器的含聚合物的物流的方法，其包括a)使該物流通過(guò)至少兩個(gè)并聯(lián)排 列的加熱器，并且每一個(gè)包括用于該物流的輸送管線和用于加熱該輸送 管線的裝置，優(yōu)選同時(shí)維持在每一加熱器的出口處的含聚合物的物流的 溫度高于物流的露點(diǎn)，和沿每 一 輸送管線的長(zhǎng)度在任 一 點(diǎn)處的物流的溫 度低于聚合物的軟化點(diǎn)，和降低物流的流動(dòng)速率直到在加熱器的出口處 的速度低于40 m/s，和然后b)關(guān)閉加熱器之一并且使物流僅通過(guò)其余 的一個(gè)或多個(gè)加熱器。
在備選的實(shí)施方案中，如果V。/K下降到或者低于期望的最小值(通 常0.8，優(yōu)選1.3),或者備選地，如果每單位長(zhǎng)度的輸送管線兩端的壓降 超過(guò)期望的最大值(通常0.2bar,優(yōu)選O.l bar),部分物流被轉(zhuǎn)移通過(guò)并 聯(lián)排列的另外的加熱器到第 一加熱器，所述另外的加熱器還包括用于該 物流的輸送管線和用于加熱該輸送管線的裝置。在這種實(shí)施方案中，此 外，在全部加熱器的出口處的含聚合物的物流的溫度被維持高于物流的 露點(diǎn)，和沿全部輸送管線的長(zhǎng)度在任一點(diǎn)處的物流的溫度低于聚合物的 軟化點(diǎn)。
在本發(fā)明的這樣的平行加熱器實(shí)施方案中，在任一時(shí)刻并非全部的 輸送管線可被需要投入使用。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，聚合反應(yīng)器具有 多個(gè)取出管線，其每個(gè)具有其自己的輸送管線。本發(fā)明在其范圍內(nèi)還包 括使用單個(gè)或平行的固體濃縮裝置，其中通常的結(jié)構(gòu)是一個(gè)位于每一輸 送管線上游的固體濃縮裝置。
在平行的加熱器實(shí)施方案中，優(yōu)選，當(dāng)至少兩個(gè)加熱器操作時(shí)，每 一加熱器輸送管線的任何橫截面的平均物流速度被維持在2-100 m/s,最 優(yōu)選10-70 m/s。
使用如下參數(shù)，可以監(jiān)控每一輸送管線的性能，所述參數(shù)包括進(jìn)入 加熱夾套的蒸汽流量或蒸汽閥的位置以便測(cè)量物流的熱量輸入(負(fù)荷)， 加熱器兩端的壓差和反應(yīng)器壓力閥輸出以便測(cè)量進(jìn)入每一輸送管線的 流量或流量比，每個(gè)加熱器的蒸汽流量和出口溫度之間的關(guān)系，反應(yīng)器 的質(zhì)量平衡以便計(jì)算進(jìn)入所有加熱器的總流量，和在加熱器出口處的蒸 汽溫度和加工物流的露點(diǎn)之間的差。每一加熱器的輸送管線兩端的壓差 優(yōu)選基本上與如上所述的單個(gè)的加熱器實(shí)施方案中的相同。
當(dāng)操作多于一個(gè)的并聯(lián)的輸送管線(力。熱器)時(shí)，在輸送管線和相關(guān)的上下游設(shè)備和管道系統(tǒng)的安裝和操作條件下的較少的差異可能導(dǎo)致 具有不平衡流量的漿料(負(fù)載量)的輸送管線。在不校正的情況下，這可
能導(dǎo)致輸送管線需要更頻繁地起動(dòng)或停產(chǎn)以便將每一個(gè)維持在恰當(dāng)?shù)?操作范圍內(nèi)。為避免這種現(xiàn)象，優(yōu)選，在每一輸送管線上的漿料負(fù)載量 通過(guò)首先測(cè)定通過(guò)每一輸送管線的漿料流量，然后計(jì)算至所有輸送管線 的平均流量，并且然后向每一輸送管線上游的控制閥施加偏壓來(lái)調(diào)整進(jìn) 料速率以便將每 一輸送管線的漿料負(fù)載量帶到平均值來(lái)自動(dòng)平衡。優(yōu)
選，這是如下所述完成的使用圍繞每一輸送管線的套管的蒸汽流量(即
施加到每一輸送管線的加熱量)作為測(cè)定通過(guò)每一輸送管線的漿料流量 的裝置，因?yàn)檎羝髁勘豢刂埔员阍谳斔凸芫€的出口處獲得所需的溫 度，和由通過(guò)每一輸送管線的漿料流量來(lái)測(cè)定出口溫度。然后計(jì)算輸送 管線的蒸汽流量的平均值，然后將偏壓施加到每一輸送管線上游的控制 閥來(lái)調(diào)整進(jìn)料速率，以便將每一輸送管線的負(fù)載量，如通過(guò)蒸汽流量測(cè) 量的，帶到平均值。全部輸送管線的進(jìn)料閥的主要控制功能通過(guò)操作從 反應(yīng)器到每一輸送管線的總進(jìn)料來(lái)控制反應(yīng)器壓力。因此，全部控制閥 并聯(lián)操作， 一起打開(kāi)和關(guān)閉，采用疊加在此動(dòng)作上的平衡控制來(lái)平衡輸 送管線上的負(fù)載。
輸送管線上的漿料負(fù)載量可以備選地通過(guò)如前所述的其它方式來(lái) 測(cè)定，如流量/速度或壓降。輸送管線的總進(jìn)料可以通過(guò)直接地由反應(yīng)器 壓力或者通過(guò)流量控制來(lái)控制。
當(dāng)加熱器性能的所選指標(biāo)表明在線加熱器中的至少一個(gè)處于最大
能力的95%，優(yōu)選90%,和最優(yōu)選80%或以上時(shí)，可用的離線加熱器應(yīng) 當(dāng)被起動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)加熱器并聯(lián)操作時(shí)，當(dāng)它們中的至少一個(gè)在 小于最大能力的60%、優(yōu)選小于40%操作時(shí)，其之一應(yīng)當(dāng)關(guān)閉。加熱器 能力的簡(jiǎn)單指標(biāo)是加熱器蒸汽控制閥的輸出，其控制進(jìn)入圍繞加熱器的 套管的蒸汽的輸入，以及由此加熱器的熱量供應(yīng)；因此，當(dāng)任何一個(gè)主 要的加熱管段的蒸汽控制閥大于90%開(kāi)度時(shí)，另外的離線的加熱器優(yōu)選 凈皮啟動(dòng)。
在單個(gè)的加熱器和多個(gè)平行的加熱器實(shí)施方案中，優(yōu)選，使用壓力 或流量控制閥，最優(yōu)選位于固體濃縮裝置和輸送管線加熱器入口之間的 壓力或流量控制閥，控制從聚合反應(yīng)器取出的含聚合物的物流的流率。 控制閥被設(shè)計(jì)以具有在反應(yīng)器和第 一下游容器的入口之間的壓降的45%-90%、最優(yōu)選50%-80%的壓降。加熱的輸送管線優(yōu)選^^沒(méi)計(jì)以具有 在反應(yīng)器和脫氣容器的入口之間的壓降的5%-75%、最優(yōu)選10%-35%的 壓降。控制閥兩端的壓降和加熱器兩端的壓降的比值為0.8-5,最優(yōu)選 1-2。
含聚合物的物流可以包含蒸汽組分以及液體組分。典型地，加熱器 入口處的含聚合物的物流的流體組分的蒸汽分?jǐn)?shù)為5-60 mol%。在本發(fā) 明的 一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，其中在加熱器的上游具有壓力或流量控制 閥，并且在加熱器入口處的物流的蒸汽分?jǐn)?shù)為25-60 mol%。在加熱器的 出口處的物流的流體組分的蒸汽分?jǐn)?shù)可以為70-100 mol%,其典型地是 95-100 mol%,最優(yōu)選大于99 mol%。
本發(fā)明可以適用于任何聚合方法(例如氣相、淤漿或溶液)，其包含 需要在減壓期間被加熱以便使液體蒸發(fā)的聚合物物流。
在漿料相中的烯烴的共聚合方法在本領(lǐng)域中是眾所周知的。這樣的 方法可以例如通過(guò)引入單體和共聚單體到攪拌的罐或連續(xù)循環(huán)的反應(yīng) 器(其包括聚烯烴和用于聚合的催化劑)中來(lái)進(jìn)行。典型地控制反應(yīng)器以 便在最佳產(chǎn)量和溫度下獲得聚合物的期望的熔體指數(shù)和密度。
聚乙烯淤漿聚合方法典型地從具有大量的液態(tài)烴的聚合反應(yīng)器中 取出聚合物，并且本發(fā)明因此特別地與這樣的方法有關(guān)。這樣的反應(yīng)器 中的漿料典型地包括顆粒聚合物、烴稀釋劑、(共聚)單體、催化劑、鏈 終止劑如氫氣及其它反應(yīng)器添加劑。特別地漿料將占20-75 wt%,優(yōu)選 30-70 wt%,基于顆粒聚合物的漿料的總重量，和80-25 wt%,優(yōu)選70-30 wt%,基于懸浮介質(zhì)的漿料的總重量，其中懸浮介質(zhì)是反應(yīng)器中全部流 體組分的總和并且包括稀釋劑、烯烴單體和任何添加劑；稀釋劑可以是 惰性稀釋劑或它可以是活性稀釋劑如液體烯烴單體。在主要的稀釋劑是 惰性稀釋劑的情況下，烯烴單體典型地占漿料的2-20 wt%,更具體地說(shuō) 4-10 wt%。
聚合典型地在50-125。C的溫度和1-100 bara的壓力下進(jìn)行。所用的 催化劑可以是典型地用于烯烴聚合的任何催化劑，如氧化鉻、齊格勒-納塔或金屬茂型催化劑。包括聚合物和稀釋劑的產(chǎn)物漿料，并且在大多 數(shù)場(chǎng)合下催化劑、烯烴單體和共聚單體可以被間歇地或連續(xù)地排出，任 選地使用濃縮裝置如旋液分離器或沉降管(settling legs)來(lái)最小化與聚合 物 一起取出的流體的數(shù)量。本發(fā)明特別地與循環(huán)反應(yīng)器中的聚合有關(guān)，其中漿料在反應(yīng)器中典 型地通過(guò)泵或攪拌器進(jìn)行循環(huán)。液體完全循環(huán)反應(yīng)器特別地是本領(lǐng)域中
眾所周知的，并且例如在US 3152872、 US 3242150和US 4613484中進(jìn)
行了描述。循環(huán)反應(yīng)器具有連續(xù)管狀結(jié)構(gòu)，其包括至少兩個(gè)，例如4個(gè) 垂直管段和至少兩個(gè)，例如4個(gè)水平管段。聚合的熱量典型地在圍繞管 狀循環(huán)式反應(yīng)器的至少 一部分的套管中使用與冷卻介質(zhì)(優(yōu)選水)的間接 交換來(lái)除去。循環(huán)反應(yīng)器的體積可以變化，但典型地為20-170 m3。
在工業(yè)化裝置中，顆粒聚合物以這樣使得稀釋劑未受到污染的方式 與稀釋劑分離，以便以最小的提純，如果有的話，允許稀釋劑再循環(huán)到 聚合區(qū)。從稀釋劑中分離通過(guò)本發(fā)明方法生產(chǎn)的顆粒聚合物可以通過(guò)任 何本領(lǐng)域已知的方法，例如，(i)使用間歇的垂直沉降管，使得跨越其開(kāi) 口的漿料流提供其中聚合物顆?？梢詮南♂寗┲性谝欢ǔ潭壬铣两档?區(qū)域，或者(ii)通過(guò)單一或多個(gè)取出口的連續(xù)產(chǎn)物取出，所述取出口的位 置可以是在循環(huán)反應(yīng)器上的任何處，但其通常鄰近于循環(huán)回路的水平管 段的下游端。如前所述，以漿料中的高固體濃度操作大直徑的反應(yīng)器使 得從聚合循環(huán)回路中取出的主要的稀釋劑的數(shù)量最小化。對(duì)取出的聚合 物漿料使用濃縮裝置如旋液分離器(單個(gè)的，或者在多個(gè)旋液分離器的情 況下，并聯(lián)或串聯(lián))進(jìn)一步以能量有效的方式提高稀釋劑的回收，因?yàn)楸?免了所回收的稀釋劑的顯著的減壓和蒸發(fā)。
取出的并且優(yōu)選濃縮的聚合物漿料通常進(jìn)行減壓，然后通過(guò)本發(fā)明 的加熱器被輸送到 一級(jí)閃蒸容器。
在 一 級(jí)閃蒸容器中回收的稀釋劑和任何單體蒸汽典型地被冷凝，優(yōu) 選沒(méi)有進(jìn)行再壓縮，并且在聚合過(guò)程中被再次使用。通?？刂埔患?jí)閃蒸 容器的壓力以便在任何再壓縮前，能夠容易地用可用的冷卻介質(zhì)(例如冷
卻水)對(duì)基本上全部的閃蒸蒸汽進(jìn)行冷凝。所述一級(jí)閃蒸容器中的壓力通 常為2-25bara，更典型地為5-20 bara，最通常為6-11 bara。從一級(jí)閃蒸 容器中回收的固體材料通常被傳送到二級(jí)閃蒸容器而除去殘余的揮發(fā) 物。備選地，漿料可以被通到比上述一級(jí)容器壓力低的閃蒸容器，使得 需要進(jìn)行再壓縮來(lái)冷凝所回收的稀釋劑。使用高壓閃蒸容器是優(yōu)選的。
更具體地說(shuō)，對(duì)于本發(fā)明特別有用的聚合方法類(lèi)型的實(shí)例是烯烴(優(yōu) 選a單烯烴)在反應(yīng)區(qū)(優(yōu)選加長(zhǎng)的管式閉合循環(huán)回路)中的連續(xù)聚合。烯 烴連續(xù)地被添加到并且接觸烴稀釋劑中的催化劑。單體聚合而形成懸浮
16在聚合介質(zhì)或稀釋劑中的固體顆粒聚合物的漿料。通過(guò)本發(fā)明加熱器上 游的閥來(lái)控制聚合物產(chǎn)物的取出速率。
反應(yīng)器中的漿料中的固體濃度將典型地高于20體積％,優(yōu)選約30
體積％,例如20-40體積％,優(yōu)選25-35體積％，其中體積％是[(漿料的 總體積-懸浮介質(zhì)的體積)/(漿料的總體積)]x100。以重量百分?jǐn)?shù)測(cè)量的 固體濃度，其等價(jià)于以體積百分比測(cè)量的固體濃度，將根據(jù)所生產(chǎn)的聚 合物，但更具體地說(shuō)根據(jù)所使用的稀釋劑，來(lái)變化。在所生產(chǎn)的聚合物 是聚乙烯和稀釋劑是烷烴(例如異丁烷)的情況下，優(yōu)選，固體濃度高于 30wt%,特別地高于40wt0/。，例如40-60 wt%,優(yōu)選45-55 wt%，基于 漿料的總重量。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用本發(fā)明的加熱器，對(duì)于高固體 負(fù)載量來(lái)說(shuō)，特別地高于40wt。/。，在聚合反應(yīng)器和脫氣容器之間可靠的 產(chǎn)物取出和加熱(如堵塞、流量變化和/或傳熱所證明的)可以維持在可接 受的操作限制范圍內(nèi)。
這類(lèi)方法可以任選地在多反應(yīng)器系統(tǒng)中進(jìn)行。多反應(yīng)器系統(tǒng)中的第 二個(gè)或任何隨后的反應(yīng)器可以是另一循環(huán)反應(yīng)器或者任何用于烯烴聚 合的反應(yīng)器，例如流化床反應(yīng)器。然而，通常，多反應(yīng)器系統(tǒng)中的第二 或任何隨后的反應(yīng)器是另 一循環(huán)反應(yīng)器。這樣的多反應(yīng)器系統(tǒng)可用于制 造單峰或多峰，優(yōu)選多峰聚合物。
在多反應(yīng)器串聯(lián)的情況下，串聯(lián)組中的第一反應(yīng)器，除稀釋劑和單 體外，裝載有催化劑或預(yù)聚物和任選的助催化劑，每一隨后的反應(yīng)器裝 載有至少單體，特別是乙烯，以及來(lái)自串聯(lián)組的先前反應(yīng)器的漿料，這 種混合物包括催化劑和在串聯(lián)組的先前反應(yīng)器中生產(chǎn)的聚合物的混合 物。有可能提供第二反應(yīng)器和/或，如果適當(dāng)?shù)脑挘哂行迈r催化劑和/ 或助催化劑的隨后反應(yīng)器中的至少一個(gè)。然而，更常見(jiàn)的是排他地將催 化劑和助催化劑引入第 一反應(yīng)器。
在其中裝置包括至少兩個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器的情況下，具有最高熔體指 數(shù)的聚合物和具有最低熔體指數(shù)的聚合物可以在兩個(gè)串聯(lián)的相鄰或非 相鄰的反應(yīng)器中生產(chǎn)。氫氣被維持在(i)在制造高分子量組分的反應(yīng)器 中，低(或零)濃度，例如氫氣百分?jǐn)?shù)包括0-0.1體積。/。和(ii)在制造低分子 量組分的反應(yīng)器中，非常高的濃度，例如氫氣百分?jǐn)?shù)為0.5-2.4體積％。 可以同樣地操作反應(yīng)器以便在連續(xù)的反應(yīng)器中生產(chǎn)基本上相同的聚合 物熔體指數(shù)。當(dāng)這樣的反應(yīng)器系統(tǒng)生產(chǎn)出分子量小于50k道爾頓或者大于150k 道爾頓的聚合物時(shí)，過(guò)去曾觀察到在聚合反應(yīng)器和脫氣容器之間的加熱 器中具有反應(yīng)器堵塞和附聚的特別的問(wèn)題。在加熱器中由于高聚合物固 體濃度，這些問(wèn)題可能加重。這是另一問(wèn)題，其可以通過(guò)使用本發(fā)明的 加熱器而得到改善。
實(shí)施例1
在41 bar壓力和95。C溫度下操作聚合反應(yīng)器，其在異丁烷稀釋劑 中聚合乙烯和己烯共聚單體。這排出含聚合物的物流，其是漿料的形式， 其液體組分基本上包括91 mol。/()異丁烷，8mol。/()未反應(yīng)的乙烯和1 mol% 己烯。漿料的固體含量為約40 wt°/。，其包括密度為940 kg/n^的聚乙烯 以及一些未使用的催化劑。這些是與實(shí)施例1中相同的條件。
來(lái)自反應(yīng)器的漿料通過(guò)壓力控制閥以便降低壓力，然后進(jìn)入本發(fā)明 的加熱器。加熱器入口處的條件是
溫度82.4°C
壓力P" 17.4 bara
速度乂 10.7 ms-1
雷諾數(shù)1.72百萬(wàn)
固體濃度40wt。/。；其余是流體相，40wt。/。是蒸汽和60wtQ/。是液體。
加熱器長(zhǎng)度187 m并且包括3個(gè)直的且垂直的管段，其每一個(gè)長(zhǎng)度 為58m,通過(guò)180。彎管連接；彎管總共貢獻(xiàn)了 13m的總長(zhǎng)度并且未被 加熱。全部管l殳具有78 mm的內(nèi)徑和5.5 mm的壁厚，得到1/0謂的值 為約2397。全部管壁的熱傳導(dǎo)率是46.4 W/mK。加熱器元件是沿每一 26 m管段延伸的同心外管的形式，經(jīng)過(guò)其通過(guò)減溫蒸汽。
漿料以15公噸/小時(shí)的速率通過(guò)加熱器。管道的長(zhǎng)度和直徑，從加 熱介質(zhì)到漿料的加熱器中的熱量輸入，以及漿料的速度和初始固體含量 全部經(jīng)計(jì)算以便確保在其通過(guò)加熱器期間對(duì)漿料的傳熱足以保證在漿 料離開(kāi)加熱器的時(shí)候液相完全被蒸發(fā)。漿料在76。C的溫度，9bara的壓 力P。和63.3 m/s的速度V。(V。/V尸5.9)離開(kāi)加熱器，其中雷諾數(shù)為3.3百 萬(wàn)。這等于加熱器兩端的壓降為0.045 bar/m。在該壓力下，蒸汽的露點(diǎn) 將是約60.8。C，使得物流高于露點(diǎn)15°C,液體完全蒸發(fā)，蒸汽當(dāng)蒸汽離 開(kāi)加熱器時(shí)沒(méi)有任何冷凝的危險(xiǎn)。
在加熱器的整個(gè)長(zhǎng)度上，加熱器的內(nèi)壁溫度為89°C-93°C;這與約128°C的聚合物的軟化點(diǎn)相比?？缭郊訜崞鞯谋诘膹恼羝綕{料的傳熱 系數(shù)經(jīng)計(jì)算為984 W/m2K。 實(shí)施例2
在本實(shí)施例中，加熱器具有較低的L/D,比值，而且提高了直徑。
在40 bar壓力和95。C溫度下操作聚合反應(yīng)器，其在異丁烷稀釋劑 中聚合乙烯和己烯共聚單體。這排出含聚合物的物流，其是漿料的形式， 其液體組分基本上包括91 mol。/。異丁烷，8 molQ/。未反應(yīng)的乙烯和1 mol% 己烯。漿料的固體含量為約40 wt%,其包括密度為940 kg/mS的聚乙烯 以及一些未使用的催化劑。
來(lái)自反應(yīng)器的漿料首先通過(guò)旋液分離器以便濃縮固體至50 wt%,并 隨后通過(guò)壓力控制閥以便降低壓力，然后進(jìn)入本發(fā)明的加熱器。加熱器 入口處的條件是
溫度76°C
壓力P" 14.4 bara
速度V!: 16.6 ms"
雷諾數(shù)2百萬(wàn)
固體濃度50 wt%;其余是流體相，40 wt。/。是蒸汽和60 wty。是液體。 加熱器長(zhǎng)度152 m并且包括5個(gè)直的且垂直的管段，其每一個(gè)長(zhǎng)度 為26m,通過(guò)180。彎管連接；彎管總共貢獻(xiàn)了 22 m的總長(zhǎng)度。每一前 3個(gè)管l殳具有78 mm的內(nèi)徑，而每一其余的兩個(gè)管)殳具有102 mm的內(nèi) 徑。直徑的單個(gè)增加存在于連接笫三和第四管段的彎管的出口處。因此 加熱器具有1.33的D。/Q值和約1730的L/Dave值。78 mm直徑管壁的厚 度是5.5mm, 102 mm直徑管壁的厚度是6.0 mm。如實(shí)施例l中的，全 部管壁的熱傳導(dǎo)率是46.4 W/mK,加熱器元件是沿每一58 m直管段延 伸的同心外管的形式，經(jīng)過(guò)其通過(guò)減溫蒸汽。
漿料以20公噸/小時(shí)的速率通過(guò)加熱器。管道的長(zhǎng)度和直徑，來(lái)自 加熱器的熱量輸入，以及漿料的速度和初始固體含量全部經(jīng)計(jì)算以便確 保在其通過(guò)加熱器期間對(duì)漿料的傳熱足以保證在漿料離開(kāi)加熱器的時(shí) 候液相完全被蒸發(fā)。漿料在80°C的溫度，10 bara的壓力P。和30 m/s 的速度V。 (V。/V產(chǎn)1.78)離開(kāi)加熱器，其中雷諾數(shù)為2.7百萬(wàn)。這等于加 熱器兩端的壓降為0.03bar/m。在該壓力下，蒸汽的露點(diǎn)將是約65°C, 使得物流高于露點(diǎn)15。C,液體完全蒸發(fā)，蒸汽當(dāng)蒸汽離開(kāi)加熱器時(shí)沒(méi)有
19任何冷凝的危險(xiǎn)。
在加熱器的整個(gè)長(zhǎng)度上，加熱器的內(nèi)壁溫度為89°C-93°C;這與約 128。C的聚合物的軟化點(diǎn)相比。跨越加熱器的壁的從蒸汽到漿料的傳熱 系數(shù)經(jīng)計(jì)算為600W/m2K。
權(quán)利要求
1. 用于加熱被從聚合反應(yīng)器輸送到脫氣容器的含聚合物的物流的方法，其包括使所述物流通過(guò)加熱器，該加熱器包括用于所述物流的輸送管線和用于加熱該輸送管線的裝置，其中在加熱器出口處的物流速度與入口處的物流速度的比值Vo/Vi為至少1.1，典型地為1.2-4。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用于物流的輸送管線的長(zhǎng)度為至 少20m,在加熱器出口處的含聚合物的物流的溫度高于物流的露點(diǎn)，沿 輸送管線的長(zhǎng)度的物流的溫度被維持低于聚合物的軟化點(diǎn)，其中聚合物 的軟化點(diǎn)定義為在10 N的負(fù)載下根據(jù)ASTM D1525， ISO 306的維卡軟化溫度o
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中聚合反應(yīng)器正在提高其生產(chǎn) 率，其包括a)使含聚合物的物流通過(guò)一個(gè)或多個(gè)第一加熱器，每一個(gè) 包括用于該物流的輸送管線和用于加熱該輸送管線的裝置，并且提高物 流的流動(dòng)速率，同時(shí)維持在每一加熱器的出口處的含聚合物的物流的溫 度高于物流的露點(diǎn)，和沿每一輸送管線的長(zhǎng)度的物流的溫度低于聚合物 的軟化點(diǎn)，和然后b)使部分物流通過(guò)與第一加熱器并聯(lián)排列的另外的 加熱器，所述另外的加熱器還包括用于該物流的輸送管線和用于加熱該 輸送管線的裝置，同時(shí)維持在全部加熱器的出口處的含聚合物的物流的 溫度高于物流的露點(diǎn)，和沿全部輸送管線的長(zhǎng)度在任一點(diǎn)處的物流的溫 度低于聚合物的軟化點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中當(dāng)在線加熱器中的至少一個(gè)處于 最大能力的80%或以上時(shí)，使部分物流通過(guò)所述另外的加熱器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其包括a)使含聚合物的物流通 過(guò)至少兩個(gè)并聯(lián)排列的加熱器，并且每一個(gè)包括用于該物流的輸送管線 和用于加熱該輸送管線的裝置，同時(shí)維持在每一加熱器的出口處的含聚合物的物流的溫度高于物流的露點(diǎn)，和沿每一輸送管線的長(zhǎng)度的物流的 溫度低于聚合物的軟化點(diǎn)，和降低物流的流動(dòng)速率直到在加熱器的出口 處的速度低于40 m/s,和然后b)關(guān)閉加熱器之一并且使物流僅通過(guò)其 余的一個(gè)或多個(gè)加熱器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中當(dāng)加熱器中的至少一個(gè)在小于最 大能力的60%、優(yōu)選小于40%操作時(shí)，加熱器之一被關(guān)閉。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在加熱器出口處或在每一個(gè)加熱器出口處的含聚合物的物流的溫度高于物流的露點(diǎn)5-20°C, 優(yōu)選10-15。C。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中輸送管線或每一輸送 管線在沿其長(zhǎng)度的任一 點(diǎn)處的內(nèi)表面的溫度被維持低于聚合物的軟化點(diǎn)。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在沿輸送管線或每一 輸送管線的長(zhǎng)度的任一點(diǎn)處的物流的溫度，和任選地同樣輸送管線或每 一輸送管線在沿其長(zhǎng)度的任一 點(diǎn)處的內(nèi)表面的溫度被維持低于聚合物 的軟化點(diǎn)10°C或更多，優(yōu)選低于軟化點(diǎn)20°C或更多。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中輸送管線或每一輸送 管線的出口直接或間接地連接到脫氣容器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中輸送管線或每一輸送管線的入口 直接連接到聚合反應(yīng)器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中在加熱器或每一加熱器中的壓降 為在聚合反應(yīng)器和脫氣容器的入口之間的總壓降的5%-50%,優(yōu)選 10-35%。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12的方法，其中在進(jìn)入加熱器或每一加熱 器之前，含聚合物的物流通過(guò)壓力控制閥，所述壓力控制閥引入在聚合 反應(yīng)器和脫氣容器的入口之間的總壓降的45%-90%，優(yōu)選60%-80%的壓降。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中壓力控制閥兩端的壓降與加熱器 或每一加熱器兩端的壓降的比值為0.1-2,優(yōu)選0.2-0.5。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項(xiàng)的方法，其中含聚合物的物流在 加熱器或每一加熱器中進(jìn)行加熱，使得至少90 mol%,優(yōu)選至少98 mol% 的從聚合反應(yīng)器中取出的烴流體在進(jìn)入脫氣容器之前被蒸發(fā)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9-15中任一項(xiàng)的方法，其中從反應(yīng)器中取出的物 流在通過(guò)加熱器或每一加熱器之前被濃縮，優(yōu)選使用旋液分離器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11-16中任一項(xiàng)的方法，其中含聚合物的物流被 連續(xù)地從聚合反應(yīng)器中取出。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中加熱器或每一加熱器 入口處的壓力Pi為5-30 bara，優(yōu)選10-25 bara。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中加熱器或每一加熱器出口處的壓力P。為5-12 bam,優(yōu)選7-llbara。
20. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中每單位長(zhǎng)度輸送管線 或每一輸送管線兩端的壓降為0.01 bar/m-0.2 bar/m,優(yōu)選0.0125 bar/m畫(huà)0.04 bar/m。
21. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中入口速度V,為至少2 m/s,優(yōu)選至少5 m/s并且更優(yōu)選至少8 m/s。
22. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中出口速度V。小于80 m/s,優(yōu)選小于70 m/s。
23. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中加熱器或每一加熱器 的輸送管線內(nèi)任一點(diǎn)處的雷諾數(shù)總大于500000，優(yōu)選1.8百萬(wàn)-5百萬(wàn)。
24. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中當(dāng)物流進(jìn)入加熱器或 每一加熱器時(shí)，含聚合物的物流的固體含量為35 wt%-70 wt%，最優(yōu)選 50 wt%-65 wt%。
25. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中含聚合物的物流包含 活性聚合物。
26. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中加熱器或每一加熱器 以多個(gè)平行的輸送管線的形式排列，其每一個(gè)適合于接受含聚合物的物流。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中通過(guò)以下方法平衡通過(guò)每一輸送 管線的含聚合物的物流的流量首先測(cè)定通過(guò)每一輸送管線的漿料流 量，然后計(jì)算至所有輸送管線的平均流量，并且然后向每一輸送管線上 游的控制閥施加偏壓來(lái)調(diào)整進(jìn)料速率以便將每一輸送管線的漿料負(fù)載 量帶到平均值。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中通過(guò)測(cè)量到達(dá)圍繞每一輸送管線 的加熱夾套的蒸汽流量來(lái)測(cè)定通過(guò)每 一 輸送管線的漿料流量。
全文摘要
用于加熱被從聚合反應(yīng)器輸送到脫氣容器的含聚合物的物流的方法，其包括使所述物流通過(guò)加熱器，該加熱器包括用于該物流的輸送管線和用于加熱該輸送管線的裝置，其中在加熱器出口處的物流速度與入口處的物流速度的比值V_o/V_i為至少1.1，典型地為1.2-4。
文檔編號(hào)C08F6/24GK101522728SQ200780038165
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者B·R·沃爾沃思, D·瑪里薩爾 申請(qǐng)人:英尼奧斯制造業(yè)比利時(shí)有限公司