方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚合方法，具體地講，涉及包括多個處理步驟的聚合方法，其中使用惰性氣體或提供惰性氣體作為備用，各所述處理步驟基于在處理步驟中對惰性氣體流量的需要來分配等級，所述聚合方法的特征在于，在失去正常操作條件的情況下，控制系統(tǒng)基于所述等級分配可用惰性氣體的供應(yīng)。
【專利說明】方法
[0001]本發(fā)明涉及聚合方法。
[0002]熟知在催化劑存在下通過單體的聚合反應(yīng)制備聚合物粉末。例如，使用流化床反應(yīng)器和漿料相反應(yīng)器兩者的方法為已知并且廣泛在工業(yè)上運用。
[0003]在烯烴的氣體流化床聚合中，聚合在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行，其中聚合物顆粒床通過包含氣態(tài)反應(yīng)單體的上升氣流保持流化態(tài)。在聚合過程中，通過單體的催化聚合產(chǎn)生新聚合物，并取出聚合物產(chǎn)物，以使床保持在大約恒定的體積。工業(yè)上有利的方法用流化格柵使流化氣體分配到床，并在氣體供應(yīng)切斷時作為床的支撐體。產(chǎn)生的聚合物一般通過在反應(yīng)器下部接近流化格柵布置的排放管從反應(yīng)器抽取。
[0004]在漿料聚合方法中，聚合在攪拌釜或優(yōu)選連續(xù)回路反應(yīng)器中進(jìn)行，主要包含聚烯烴、烴稀釋劑和聚合催化劑。聚合物產(chǎn)物從反應(yīng)器以稀釋劑中的漿料形式移除。
[0005]在總體聚合過程中，可為了很多目的使用或提供惰性氣體，特別是氮氣。這些使用中的一些在正常操作期間發(fā)生，而其它則在啟動或關(guān)閉或在過程失常期間使用。
[0006]例如，對惰性氣體潛在大的需求可見于下游處理。具體地講，在聚合過程中從反應(yīng)器去除的聚合物產(chǎn)物可包含未反應(yīng)的單體和其它烴物類(例如，氫、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和己烷)，這些單體和其它烴應(yīng)從聚合物產(chǎn)物去除，因為不這樣做就可能導(dǎo)致(a)在下游設(shè)備烴含量升高至爆炸水平，或者(b)超過環(huán)境限制，或者(C)不可接受的產(chǎn)物品質(zhì)，例如，氣味。
[0007]單體和其它殘余烴(可以為氣態(tài)或液態(tài)形式)的去除一般被稱為“脫氣”?？墒褂玫囊环N方法是使產(chǎn)生的聚合物與吹洗容器中的氣體接觸，通常為逆流流動氣體。該氣體可以為惰性氣體，特別是氮氣，但也已知使用反應(yīng)氣體，一般稱為“吹洗”。
[0008]另外，即使在脫氣后，聚合物也可能仍包含殘余水平的烴，因此，下游儲料倉也通常用惰性氣體提供吹洗，以防止這些烴在倉中積累。
[0009]需要惰性氣體的另一個實例可見于進(jìn)料處理容器的吹洗中。具體地講，到過程的進(jìn)料，例如新鮮單體，一般通過一個或多個包括處理床的處理容器，以去除不期望的成分，否則其可能不利影響聚合過程，例如，通過作用毒化聚合催化劑。處理床必須定期處理，以去除不期望的成分，這是一種被稱為再生的過程。再生一般包括使要處理的流體(例如，單體)停止通到處理容器。然后，通常使處理床減壓，并用通常經(jīng)加熱的惰性氣體流吹洗，以去除不期望的成分。此類方法概要描述于WO 2010/123748。
[0010]作為另外的實例，可用惰性氣體吹洗閥、密封件和濾器，以保持它們無污染。
[0011]惰性氣體，例 如氮氣，即使不正常使用，也經(jīng)常在過程失常情況下作為備用提供。例如，在過程失常情況下，可用氮氣吹洗反應(yīng)器或反應(yīng)性氣體的設(shè)備的其它部分。這可包括在吹洗容器中使用氮氣，其中氮氣一般不另外用作吹洗氣體。
[0012]從上可見，惰性氣體可用于聚合過程中的很多不同步驟，特別是在下游處理中。
[0013]由于所有以上用途，特別是在過程失常情況下惰性氣體大量的潛在使用，有必要為需要的情況提供大的惰性氣體容量，但正常不使用該惰性氣體容量。這可導(dǎo)致建造和操作聚合設(shè)備的高成本，成本隨設(shè)備容量增加而增加。[0014] 申請人:現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過在過程失常情況下區(qū)分惰性氣體使用的優(yōu)先次序，可減小需要為聚合過程提供的惰性氣體容量。
[0015]因此，在本發(fā)明的第一實施方案中，聚合過程包括多個處理步驟，其中使用惰性氣體或提供惰性氣體作為備用，各所述處理步驟基于在處理步驟中對惰性氣體流量的需要來分配等級，
所述聚合過程的特征在于，在失去正常操作條件的情況下，控制系統(tǒng)基于所述等級控制可用惰性氣體的供應(yīng)。
[0016]在系統(tǒng)失常的情況下，本發(fā)明基于在處理步驟中對惰性氣體流量的需要區(qū)分惰性氣體使用的優(yōu)先次序。
[0017]具體地講，如果對惰性氣體的總需求超過可用惰性氣體，則以犧牲“較低”等級的處理步驟為代價，控制系統(tǒng)將可用惰性氣體分配到“較高”等級的處理步驟。
[0018]在處理步驟中對惰性氣體流量的需要一般基于所述步驟中惰性氣體流量損失的后果。例如，后果可能是不安全或潛在不安全的條件，或者可能是經(jīng)濟(jì)損失。在一些步驟中，惰性氣體流量損失可能沒有或只有很有限的后果。應(yīng)清楚，其中后果可能是不安全或潛在不安全條件的處理步驟應(yīng)被分為高的等級，而有限或沒有后果的處理步驟一般應(yīng)被分為低的等級。
[0019]例如 ，在過程失常的情況下，惰性氣體可從在惰性氣體不存在下沒有或僅有較小安全問題發(fā)生的處理步驟中的使用切換，以確保需要保證安全操作的處理步驟的足夠供應(yīng)。沒有或只有較小安全問題存在并因此可預(yù)料有較低等級的處理步驟的實例可包括吹洗密封件或閥，或者在催化劑制備(例如催化劑活化容器)中使用惰性氣體。
[0020]可停止到較低分級處理步驟的惰性氣體流，或者可在某些處理步驟中永久或臨時減小流量，以釋放惰性氣體用于其它地方。例如，雖然儲料倉通常維持惰性氣體流以防止烴積累，但在沒有顯著安全問題下可減小此流，并允許較高平衡水平的烴積累，一旦對惰性氣體的其它需求已減少，就可通過增加流量再次減小烴水平。
[0021]在本發(fā)明的方法中可分為相對低的等級的處理步驟的另一個實例是進(jìn)料處理步驟。進(jìn)料處理系統(tǒng)的再生一般包括很顯著的惰性氣體流量，但已發(fā)現(xiàn)，如果不足的氮氣可用，就可停止此流，并在足夠的氮氣再次可用時重新開始。
[0022]處理步驟分級的精確方式對本發(fā)明的方法不是特別關(guān)鍵，但需要惰性氣體流的處理步驟應(yīng)明顯可與不需要惰性氣體流的處理步驟區(qū)分。
[0023]在最基本的程度上，分級可簡單地包括這種兩級區(qū)分，即，將各處理步驟分配到兩個等級之一,一個等級確定需要惰性氣體流的那些步驟,另一個等級確定不需要惰性氣體流的那些步驟。
[0024]更優(yōu)選等級將區(qū)分:需要惰性氣體的步驟、如果可用則優(yōu)選提供惰性氣體的步驟和不帶惰性氣體可容易操作的步驟。
[0025]例如，中間等級可適用于不需要惰性氣體保持安全操作但惰性氣體不存在可導(dǎo)致其它處理問題的處理步驟。例如，如果某些轉(zhuǎn)移容器中的聚合物粉末不用惰性氣體吹洗，可能沒有直接的安全問題，但聚合物可能附聚，在能夠再用之前，當(dāng)清洗時容器可能需要顯著的停工時間。如果催化劑活化容器突然失去其惰性氣體(例如，在流化床煅燒器)，可能沒有安全問題，但可能影響催化劑批料。[0026]雖然以上說明相對簡單實例以解釋原理，但等級可能顯著更加復(fù)雜。例如，可能每個處理步驟相對于每個其它處理步驟按次序分級，例如，如果有50個這些步驟，可將它們分級成I至50或類似。
[0027]也可能處理步驟的分級或相對分級隨時間變化。例如，在過程失常的情況下，如果一個處理步驟需要直接但相對短時間的惰性氣體流，則可能其初始具有高等級，但等級隨后減小(一旦沒有惰性氣體流的操作后果已退回)。此處理步驟可連接到具有互補(complimentary)需要的處理步驟，即，可在初始以很小的后果(或相對較低分級)操作，但如果惰性氣體長期不存在可導(dǎo)致更顯著的后果。儲料倉可以是處理步驟的后一類型的良好實例。
[0028]等級的更復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)點是所需的惰性氣體容量還能進(jìn)一步減小。
[0029]本文所用術(shù)語“惰性氣體容量”是指必須每單位時間可用于過程的惰性氣體的量，對應(yīng)于每單位時間惰性氣體的最大量，所述單位時間為對期望控制系統(tǒng)在任何情況下將可用惰性氣體提供到的所有處理步驟供料所需的。這基于需要惰性氣體的處理步驟，其本身基于所述等級。
[0030]例如，利用基本“二級”等級系統(tǒng)，所需的惰性氣體容量簡單涉及確定為在過程失常期間需要惰性氣體的步驟所需的惰性氣體流量和在正常操作中惰性氣體流量的最大量。
[0031]在從固定體積源例如液氮罐得到惰性氣體時，可在本發(fā)明中減小必須保持的該源的最小體積。首先，這是因為惰性氣體容量(即，每單位時間可能需要的最大量)減小。另外，在使用更復(fù)雜的系統(tǒng)時，可分析不同情況下的絕對惰性氣體需要(總體積)，即，可不必在失常期間一直保持對應(yīng)于惰性氣體容量的流量。
[0032]已發(fā)現(xiàn)，通過使用本發(fā)明的方法，可使需要設(shè)立的氮氣容量減小到額定惰性氣體容量的80% (本文所用術(shù)語“額定惰性氣體容量”為如果所有處理步驟同時要求惰性氣體時需要的惰性氣體容量)。
[0033]通過使用更復(fù)雜的等級系統(tǒng)，可使所需的氮氣容量減小到小于額定容量的70%，優(yōu)選小于60%，最優(yōu)選小于50%。
[0034]本發(fā)明適用于任何適合的聚合方法，包括氣體、漿料和溶液相方法。
[0035]優(yōu)選地，該方法為通過乙烯或丙烯分別與一種或多種共聚單體(最優(yōu)選具有4或更多個碳原子的共聚單體)聚合制備聚乙烯或聚丙烯的方法。
[0036]在水平布置的反應(yīng)容器中氣相聚合方法的實例可見于US 4921919。優(yōu)選的氣相方法是在垂直取向反應(yīng)器中的流化床氣相方法，例如描述于US 5376742。
[0037]適合的漿料方法的實例為見于WO 2008/024517的方法。
[0038]理論上，惰性氣體可以為任何惰性氣體，但出于成本和實用目的，最優(yōu)選為氮氣。
[0039]也可有單獨的供應(yīng)系統(tǒng)將不同“類型”的惰性氣體供應(yīng)到聚合過程的部分。例如，聚合過程的某些部分可能需要較高純度氮氣，而過程的其它部分可能需要“常規(guī)純度”氮氣。在這種情況下，可以有控制系統(tǒng)單獨控制供應(yīng)“常規(guī)純度”氮氣和“高純度”氮氣，在此情況下，本發(fā)明的方法可應(yīng)用于一個系統(tǒng)或單獨應(yīng)用于兩個系統(tǒng)。或者，至少在緊急情況，一種或多種任何不同類型的惰性氣體可由其它惰性氣體系統(tǒng)使用，例如，可在“常規(guī)純度”氮氣系統(tǒng)中使用備用的高純度氮氣容量。
[0040] 在第二實施方案中，本發(fā)明也提供在失去正常操作條件的情況下控制惰性氣體到聚合過程的一個或多個處理步驟的提供的方法，所述方法的特征在于，可用惰性氣體到處理步驟的供應(yīng)基于在各處理步驟中對惰性氣體流量的需要來控制。
[0041]此第二實施方案的優(yōu)選特征一般如已關(guān)于第一實施方案所描述。例如，一般在失去正常操作條件的情況下基于在處理步驟中對惰性氣體流量的需要將各所述處理步驟分配等級，然后可基于所述等級控制可用惰性氣體的供應(yīng)。
[0042]在另外的第三實施方案中，本發(fā)明提供用于聚合過程的過程控制系統(tǒng)，所述聚合過程包括多個處理步驟，其中使用惰性氣體或提供惰性氣體作為備用，
所述過程控制系統(tǒng)的特征在于，在失去正常操作條件的情況下基于在處理步驟中對惰性氣體流量的需要將各所述處理步驟分配等級，并且過程控制系統(tǒng)基于所述等級控制可用惰性氣體到處理步驟的供應(yīng)。
[0043]此第三實施方案的優(yōu)選特征同樣一般如已關(guān)于第一實施方案所描述。
[0044]參考以下實施例說明本發(fā)明。
實施例
[0045]以下實施例基于生產(chǎn)50噸/小時的聚乙烯產(chǎn)物的氣相流化床方法。
[0046]該方法提供有用于過程的不同部分的“常規(guī)”和高純度氮氣的單獨供應(yīng)。
[0047]在“正?！辈僮飨?，需要約IOONm3/小時的高純度氮氣和約2000Nm3/小時的常規(guī)氮氣(“常規(guī)”指常規(guī)純度，而非高純度)。
[0048]對于高純度氮氣，將約20Nm3/小時提供到催化劑注入系統(tǒng)，作為催化劑的載氣。這經(jīng)過“區(qū)分優(yōu)先次序”，以在過程失常期間保證供應(yīng)，但由于這也用于正常操作，不必為了滿足此需要從別的地方轉(zhuǎn)移所述流。
[0049]對于“常規(guī)”氮氣，區(qū)分氮氣的以下3個需要的優(yōu)先次序:
1)催化劑注射噴嘴的氮氣沖洗，
2)對過程壓縮機(jī)的作為密封氣體的氮氣沖洗，和
3)到過程回路的氮氣流。
[0050]以上中的(I)和(2)是在正常操作期間不使用的緊急吹洗。這二者在失常情況下導(dǎo)致比常規(guī)氮氣1000Nm3/h過量的另外的需求量。
[0051]在本發(fā)明之前，可用常規(guī)氮氣容量經(jīng)選定尺寸，以保證常規(guī)氮氣總量足以滿足這種另外的需求量和“正?！毙枨罅康男枰?。在以上中，這表示常規(guī)氮氣的“額定惰性氣體容量”足以滿足3000Nm3/h過量的需求量。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的方法，可提供減小的容量，并且常規(guī)氮氣從過程的非優(yōu)先部分轉(zhuǎn)移，以滿足所述另外的需要。
[0053]在此情況下，對常規(guī)氮氣的最大惰性氣體需要相應(yīng)于“正?！辈僮?。這小于以上提到的額定容量的三分之二。
【權(quán)利要求】
1.一種聚合方法，所述聚合方法包括多個處理步驟，其中使用惰性氣體或提供惰性氣體作為備用，各所述處理步驟基于在該理步驟中對惰性氣體流量的需要來分配等級， 所述聚合方法的特征在于，在失去正常操作條件的情況下，控制系統(tǒng)基于所述等級控制可用惰性氣體的供應(yīng)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中在處理步驟中惰性氣體流量損失的后果是不安全或潛在不安全的條件的所述步驟被分為相對高的等級。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中在過程失常的情況下，所述控制系統(tǒng)以犧牲較低等級的處理步驟為代價，將所述可用惰性氣體分配到較高等級的處理步驟。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述較低等級的處理步驟包括吹洗密封件或閥，和/或在催化劑制備例如催化劑活化容器中使用惰性氣體。
5.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中在某些處理步驟臨時減小惰性氣體流量，以釋放惰性氣體容量用于其它地方。
6.權(quán)利要求5的方法，其中可臨時減小到儲料倉的惰性氣體流量。
7.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中一個或多個所述處理步驟的等級或相對等級隨時間變化。
8.權(quán)利要求7的方法，其中處理步驟初始具有高等級，但隨后等級降低。
9.權(quán)利要求7的方法，其中處理步驟初始具有相對低的等級，但如果所述步驟經(jīng)長時間不存在惰性氣體，則所述等級隨后提高。
10.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中設(shè)立的氮氣容量減小到小于額定惰性氣體容量的80%，例如小于該額定容量的70%，優(yōu)選小于60%，最優(yōu)選小于50%。
11.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中有單獨的惰性氣體系統(tǒng)將不同類型的惰性氣體供應(yīng)到所述聚合過程的部分，并且至少在緊急情況下，一種或多種任何不同類型的惰性氣體可由另外的惰性氣體系統(tǒng)使用。
12.—種在失去正常操作條件的情況下控制惰性氣體到聚合過程的一個或多個處理步驟的供應(yīng)的方法，所述方法的特征在于，可用的惰性氣體到所述處理步驟的供應(yīng)基于在各處理步驟中對惰性氣體流量的需要來控制。
13.權(quán)利要求12的方法，其中在失去正常操作條件的情況下基于在所述處理步驟中對惰性氣體流量的需要將各所述處理步驟分配等級，并且基于所述等級控制可用惰性氣體的供應(yīng)。
14.一種用于聚合方法的過程控制系統(tǒng)，所述聚合方法包括多個處理步驟，其中使用惰性氣體或提供惰性氣體作為備用，所述過程控制系統(tǒng)的特征在于，在失去正常操作條件的情況下基于在所述處理步驟中對惰性氣體流量的需要將各所述處理步驟分配等級，并且所述過程控制系統(tǒng)基于所述等級控制可用惰性氣體到所述處理步驟的供應(yīng)。
【文檔編號】C08F2/00GK104011094SQ201280064885
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】K.P.拉姆齊 申請人:英尼奧斯歐洲股份公司