專利名稱：通過取出和分析樣品改善聚合反應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工藝控制。首先，本發(fā)明涉及一種從聚合反應(yīng)器中取出并進(jìn)行樣品分析的裝置，其中該聚合反應(yīng)器特別適用于乙烯聚合。另一方面，本發(fā)明涉及在制備雙峰聚乙烯過程中，在聚合反應(yīng)器內(nèi)改善聚合反應(yīng)的方法。
背景技術(shù)：
在典型的聚合反應(yīng)器中，將單體，稀釋劑，催化劑，助催化劑，任選共聚單體以及氫氣投入到單體得以聚合的反應(yīng)器中。稀釋劑不發(fā)生反應(yīng)，但是可將之用來控制固體濃度以及用來提供一種方便的、能將催化劑引入至反應(yīng)器中的途徑。反應(yīng)器中的流出物，即聚合物、稀釋劑、未反應(yīng)的(共聚)單體以及氫氣的混合物將從反應(yīng)器內(nèi)除去，并且流入到閃蒸罐中，其中，聚合物從稀釋劑和未反應(yīng)的(共聚)單體以及氫氣中分離出來。通常，該聚合物中含有催化劑。
乙烯的聚合反應(yīng)可以在環(huán)管反應(yīng)器中進(jìn)行。在乙烯的聚合反應(yīng)中，將含有乙烯單體，輕質(zhì)烴的稀釋劑如異丁烷，催化劑以及任選的共聚單體如1-己烯和氫氣的不同反應(yīng)物投入至反應(yīng)器中。當(dāng)乙烯聚合，并且在存在懸浮在稀釋劑中的催化劑時，聚合物以難溶解于該稀釋劑中的固體顆粒形式產(chǎn)生，其中所述稀釋劑對該聚合物的溶解性很低。反應(yīng)器中的所含物通過泵進(jìn)行連續(xù)循環(huán)，從而避免在該反應(yīng)器的壁上沉積該聚合物。由反應(yīng)物和聚乙烯粉末組成的淤漿通常收集在該聚合反應(yīng)器的一個或多個沉降支管(settling leg)中，并且通過閃蒸管線連續(xù)排放到閃蒸罐中，其中，大多數(shù)輕質(zhì)烴稀釋劑和未反應(yīng)的乙烯蒸發(fā)，產(chǎn)生粉末形式的聚乙烯干床。所述粉末排放到去除剩余輕質(zhì)烴和共聚單體的凈化干燥器中。然后，將聚乙烯粉末傳送至加入各種穩(wěn)定劑和添加劑的精加工區(qū)域，最后將之?dāng)D壓成球。
為了獲得具有適宜性能的聚合物，在聚合反應(yīng)中控制反應(yīng)條件和控制反應(yīng)器中投入的成分的量是至關(guān)重要的。為此，傳統(tǒng)的方法是對反應(yīng)器中所含物采樣，并且根據(jù)對樣品的分析，控制幾種工藝變量。
已有幾種方法公開了從反應(yīng)器所含物中進(jìn)行采樣。通常，環(huán)管反應(yīng)器中的反應(yīng)物在相對高的速度下推進(jìn)，以維持催化劑和所產(chǎn)生的顆粒聚合物處于懸浮狀態(tài)下，并且阻止聚合物在反應(yīng)器壁上沉積或生長。因此可以生長聚合物的反應(yīng)器中必須不存在氣相。為了從這樣的反應(yīng)器中取樣，通常在反應(yīng)器的最高位置處放置豎管來收集淤漿。但是，在所述豎管中的淤漿通常與反應(yīng)物不平衡，因此幾乎不可能獲得具有代表性的樣品。
氣態(tài)樣品可以從閃蒸罐中采集。但是，從閃蒸罐中采集的氣態(tài)樣品有幾個缺點(diǎn)。在使用閃蒸罐的聚合工廠里，閃蒸罐與反應(yīng)器通過閃蒸管線和沉降支管相連，該沉降支管自身會出現(xiàn)問題。傳統(tǒng)的沉降支管具有這樣的部件，在該部件中，可在等待下一次將淤漿傳送至閃蒸罐的泵循環(huán)時收集聚合物。所收集的聚合物會超時熔解并且在沉降支管的內(nèi)壁上沉積。此外，在沉降支管中收集淤漿期間以及在將淤漿倒入閃蒸罐之前，聚合反應(yīng)仍在進(jìn)行。而且在沉降支管中的淤漿回收與淤漿至閃蒸罐中的進(jìn)一步處理之間存在時間滯后。因此，當(dāng)閃蒸罐中的淤漿傳送以后，監(jiān)控的反應(yīng)條件與反應(yīng)器中的反應(yīng)條件不同。對從閃蒸罐中采集的氣體樣品的分析不能提供聚合反應(yīng)器中反應(yīng)條件的最新信息，這將會導(dǎo)致對聚合反應(yīng)器中氣體成分的不準(zhǔn)確分析。
US3556,730公開了一種采樣裝置，其用于從反應(yīng)器中采集含有液體，溶解氣體和懸浮顆粒固體的樣品，并將之投入到固定容積的室中。隨后通過立即添加預(yù)定容積的反應(yīng)終止流體來使該室中的反應(yīng)流體不具有反應(yīng)性。不具有反應(yīng)性的樣品自動排放到一個連續(xù)分析部分溶解氣體和液體的分離室內(nèi)。
US6042,790公開了一種用于維持聚合反應(yīng)器中未反應(yīng)單體濃度的裝置和方法。在聚合過程中，利用高壓閃蒸將聚合物從未反應(yīng)單體中分離出來，該單體含在來自反應(yīng)器的流出物蒸汽中，如下確定反應(yīng)器流出物中未反應(yīng)單體的濃度自反應(yīng)器收回有效分析量的流出物、使該量的流出物經(jīng)受低壓閃蒸，并分析蒸發(fā)比例從而確定單體的濃度。但是，所公開的裝置和方法不允許將固體顆粒從反應(yīng)器中取出并進(jìn)行分析。
US4,469,853提供了制備聚烯烴的方法。該方法的一個步驟包括通過氣相色譜檢測反應(yīng)器中氣相中的烯烴和氫氣的濃度。但是，所公開的裝置和方法不允許將固體顆粒從反應(yīng)器中取出并進(jìn)行分析。
US6,037,184公開了一種在烯烴聚合過程中，從流動懸浮液中取樣的方法和裝置，該懸浮液由聚合物顆粒和烴稀釋劑形成。該裝置在于使用直接安裝在環(huán)管反應(yīng)器壁上(其中該樣品直接從該環(huán)管反應(yīng)器采集)或者安裝在連接兩個環(huán)管反應(yīng)器的傳送管內(nèi)的過濾器。樣品從反應(yīng)器中取出并且傳送至一個蒸發(fā)減壓器中。然后將蒸發(fā)的樣品進(jìn)料到一個石蠟分離容器以及另一個蠟去除容器中。但是，從環(huán)管反應(yīng)器中采集的樣品不包括固體顆粒。因此，所述樣品的分析不能完全代表環(huán)管反應(yīng)器中的反應(yīng)條件。此外，在取樣裝置配備有連接兩個環(huán)管反應(yīng)器的傳送管的實(shí)施方案中，在該傳送管中傳送淤漿后監(jiān)測到的反應(yīng)條件與環(huán)管反應(yīng)器中的反應(yīng)條件不同。因此，從這種傳送管中取出的樣品的分析不能完全提供聚合反應(yīng)器中反應(yīng)條件的最新信息。
上述公開的裝置和方法的缺點(diǎn)在于它們不允許控制聚合過程中幾個不同的變量，如氣相中的單體，共聚單體和氫氣以及聚合產(chǎn)物的性能如與樣品分析有關(guān)的熔體流動指數(shù)和密度。
此外，上述方法和裝置不適合用于控制制備雙峰聚乙烯的系統(tǒng)中聚合反應(yīng)，即，系統(tǒng)中包含兩個相互連接的聚合反應(yīng)器。特別地，上述方法和裝置不能提供這種雙峰系統(tǒng)中第一聚合反應(yīng)器的代表性樣品。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，顯然需要提供一種更準(zhǔn)確的采樣系統(tǒng)，以用于從聚合反應(yīng)器中取出并分析樣品。因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種能夠從聚合反應(yīng)器中采集樣品和并能精確分析所述樣品的裝置，本發(fā)明的另一個目的在于能夠提供一種從聚合反應(yīng)器采集樣品的裝置，其由兩個串聯(lián)連接的反應(yīng)器組成。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種你用于從聚合反應(yīng)器采集和分析樣品的取樣系統(tǒng)，其中所述樣品的固態(tài)以及氣態(tài)得以分析。
本發(fā)明的另一個目的是提供用于在聚合反應(yīng)器中改善聚合反應(yīng)的方法。特別的，本發(fā)明目的是提供用于在聚合反應(yīng)器中改善用于制備雙峰聚乙烯的聚合反應(yīng)的方法。其由兩個串聯(lián)連接的反應(yīng)器組成。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明提供一種采樣裝置，其用于從含有反應(yīng)流體的聚合反應(yīng)器中取出并分析樣品，所述樣品含有懸浮在所述反應(yīng)流體中的固體顆粒。根據(jù)本發(fā)明，該裝置包括一個或多個樣品導(dǎo)管，其用于將樣品從所述反應(yīng)器中取出，以及用于將所述樣品進(jìn)料至一個或多個樣品閃蒸罐中，其中所述導(dǎo)管各自與所述反應(yīng)器相通，并且每根導(dǎo)管配備有至少兩個取樣閥門；一個或多個樣品閃蒸罐，其用于分離所述固體顆粒和蒸發(fā)的氣體，其中將所述樣品閃蒸罐連接到所述導(dǎo)管，并配備用于分析所述氣體的裝置；以及一個或多個用于凈化固體顆粒的樣品接收器，其中將所述接收器與所述樣品閃蒸罐相連，并且配備用于分析所述固體顆粒的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面涉及本發(fā)明取樣裝置的用途，其用于從聚合反應(yīng)器中取出樣品以及分析所述樣品。通過使用根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置，從反應(yīng)器獲得的樣品的化學(xué)和物理分析提供了反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)條件的正確和具有代表性的信息，以及反應(yīng)器中氣相和固體顆粒的組成特性。因?yàn)榭梢院雎匀友b置中的停留時間，通過本發(fā)明取樣裝置取出的樣品給出了在取樣時間反應(yīng)器內(nèi)精確并具有代表性的條件。
此外，本發(fā)明還涉及本發(fā)明取樣裝置的用途，其用于改善聚合反應(yīng)器中聚合反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置可用于從單個反應(yīng)器中取出樣品并確定所述反應(yīng)器的反應(yīng)條件。優(yōu)選地，為了精確地跟隨反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)進(jìn)行頻繁的樣品分析。為了最優(yōu)化聚合反應(yīng)以及獲得具有適宜特性以及期望產(chǎn)品質(zhì)量的聚合物，基于所獲得的分析結(jié)果人們可以改變(adapt)反應(yīng)器中的操作反應(yīng)參數(shù)。
此外，還可將根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置用于改善聚合反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)，該聚合反應(yīng)器由兩個彼此相互連接，優(yōu)選串聯(lián)的反應(yīng)器組成。這種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)可有利地允許在不同的反應(yīng)器中施加不同的操作條件，允許影響最終產(chǎn)品的特性。但是這種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的問題包括正確確定適宜的時間，在該時間下反應(yīng)產(chǎn)物具有某些期望特性，并適宜從第一個反應(yīng)器傳送至第二個反應(yīng)器，以及從第二反應(yīng)器傳送至用于進(jìn)一步加工的裝置。具有次最優(yōu)性能的反應(yīng)產(chǎn)物從這種第二反應(yīng)器到進(jìn)一步加工的裝置的傳送大大降低了產(chǎn)品質(zhì)量。使用根據(jù)本發(fā)明的、這種結(jié)構(gòu)的取樣裝置允許頻繁分析和跟蹤兩個反應(yīng)器中的操作反應(yīng)條件。因此，通過從第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器中頻繁取出和分析樣品，本發(fā)明允許改變第一和第二聚合反應(yīng)器中的反應(yīng)條件。而且，通過從第一淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中取出樣品并分析所述樣品，還可將根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置用于改善第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)條件。所述第一淤漿聚合反應(yīng)器連接到第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器。可以正確確定將反應(yīng)產(chǎn)物從第二反應(yīng)器傳送至進(jìn)一步加工的適宜時間，并且將具有最優(yōu)特性的最終反應(yīng)產(chǎn)物從第二個反應(yīng)器提供到進(jìn)一步加工中。
另一方面，本發(fā)明涉及改善聚合反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)的方法。為了改善聚合反應(yīng)的效率和/或改善這種單個聚合反應(yīng)器的產(chǎn)品質(zhì)量，用于此處的術(shù)語“改善聚合反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)”涉及跟蹤聚合反應(yīng)以及如果需要微調(diào)單個反應(yīng)器中的操作反應(yīng)條件。該術(shù)語還涉及跟蹤聚合反應(yīng)以及如果需要微調(diào)兩個或多個反應(yīng)器中的操作反應(yīng)條件，該反應(yīng)器彼此相互連接，優(yōu)選串聯(lián)，從而確保了聚合反應(yīng)的效率，并在適宜的時間將具有最優(yōu)產(chǎn)品質(zhì)量的最終反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)料到進(jìn)一步加工裝置中，該最終反應(yīng)產(chǎn)物由在所述反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)產(chǎn)生。
在一種實(shí)施方案中本發(fā)明涉及在淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中用于改善制備聚乙烯的聚合反應(yīng)的方法，所述方法包括步驟a)從所述反應(yīng)器中取樣；b)分析所述樣品，從而確定所述反應(yīng)器中的反應(yīng)條件；以及c)基于在步驟b)中獲得的結(jié)果，改變反應(yīng)條件，以改善所述反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)。
在另一種實(shí)施方案中本發(fā)明涉及在第一和第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中用于改善制備雙峰聚乙烯的聚合反應(yīng)的方法，聚合反應(yīng)器彼此相互連接，所述方法包括步驟a)從所述第一反應(yīng)器中取樣；b)分析所述樣品，從而確定所述第一反應(yīng)器中的反應(yīng)條件；以及c)基于步驟b)中獲得的結(jié)果，為了改善所述第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)，改變所述第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器中的反應(yīng)條件。
在另一種優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及在第一和第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中用于制備雙峰聚乙烯的方法，包括步驟a)從第一所述反應(yīng)器中取樣；b)分析所述樣品，從而確定所述第一反應(yīng)器中的反應(yīng)條件；c)基于步驟b)中獲得的結(jié)果，改變所述第一反應(yīng)器中的反應(yīng)條件，以在所述第一反應(yīng)器中提供最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物。d)將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述第一反應(yīng)器中傳送至所述第二反應(yīng)器；e)作為選擇，基于步驟b)中獲得的結(jié)果，改變所述第二反應(yīng)器中的反應(yīng)條件，以在所述第二個反應(yīng)器中提供最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物，和f)在適宜的時間將所述最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物從所述第二反應(yīng)器進(jìn)料給進(jìn)一步加工的裝置。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種在連接到第一淤漿聚合反應(yīng)器的第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中用于最優(yōu)化制備雙峰聚乙烯的聚合反應(yīng)條件的方法，其包括a)從所述第一淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中取樣；b)分析所述樣品，c)基于步驟b)中獲得的結(jié)果，為了在所述第一反應(yīng)器中提供最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物，改變所述第二反應(yīng)器中的反應(yīng)條件。
特別地，在一種優(yōu)選實(shí)施方案，這些方法中的步驟a)取樣包括借助通過導(dǎo)管傳送所述樣品將該樣品由所述第一反應(yīng)器提供給樣品閃蒸罐，該導(dǎo)管將所述第一反應(yīng)器連接到所述閃蒸罐上，通過控制所述閃蒸罐中的壓力，在所述樣品閃蒸罐中將所述樣品中的固體顆粒同蒸發(fā)的氣體分離，借助通過導(dǎo)管傳送所述固體顆粒，將所述固體顆粒從所述樣品閃蒸罐提供給一個或多個樣品接收器，該導(dǎo)管連接所述樣品閃蒸罐和所述樣品接收器，和通過脫氣和干燥純化所述樣品接收器中的固體顆粒。
此外，在另一種優(yōu)選實(shí)施方案中，本方法中的分析步驟b)包括使用分析裝置分析從所述樣品閃蒸罐中獲得的蒸發(fā)的氣體，以及使用分析裝置分析從所述樣品接收器中獲得的固體顆粒。
在所述方法的另一種優(yōu)選實(shí)施方案中，通過根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置從反應(yīng)器部分取出所述樣品，并分析所述樣品。
根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置和方法在乙烯的聚合過程中特別有用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將由下面的詳細(xì)說明書和附圖意識到本發(fā)明方法和裝置的許多其它效果和優(yōu)點(diǎn)。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置的實(shí)施方案的示意圖。
圖2為聚合反應(yīng)和回收系統(tǒng)的示意圖，其使用了根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置。
圖3顯示了使用本發(fā)明用于控制雙峰聚乙烯的聚合條件的效果。
發(fā)明詳述根據(jù)乙烯的聚合描述了本發(fā)明。適宜的“乙烯聚合”包括不局限為乙烯的均聚合，乙烯以及更高的1-烯烴共聚單體如丁烯，1-戊烯，1-己烯，1-辛烯或1-癸烯的共聚。更特別地，根據(jù)用于制備雙峰聚乙烯(PE)的乙烯聚合描述了本發(fā)明?！半p峰PE”是指使用兩個反應(yīng)器制備的PE，該反應(yīng)器彼此相互串聯(lián)連接。但是，本發(fā)明可以適用于任何聚合反應(yīng)，其中期望以精確的方式從聚合反應(yīng)器中取樣和分析樣品，或者改善反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)。
在優(yōu)選實(shí)施方案種，乙烯聚合包括將含有單體乙烯，輕質(zhì)烴稀釋劑，催化劑以及任選共聚單體和氫氣的反應(yīng)劑進(jìn)料給反應(yīng)器。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，所述共聚單體為己烯，所述稀釋劑為異丁烷。
如在此使用的一樣，術(shù)語“聚合淤漿”或“聚合物淤漿”或“淤漿”意思是基本上為含有聚合物固體和液體的兩相組合物。該固體包括催化劑和聚合烯烴如聚乙烯。該液體包括惰性稀釋劑如異丁烷，具有溶解單體如乙烯，共聚單體，分子量控制劑如氫氣，抗靜電劑，阻垢劑，清除劑，以及其它工藝添加劑。
在第一方面，本發(fā)明涉及從聚合反應(yīng)器中取出和分析樣品的取樣裝置。參考圖1，其說明了根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置1的實(shí)施方案。在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置1由兩根導(dǎo)管2組成，每一根導(dǎo)管連接到一個樣品閃蒸罐3上，該閃蒸罐3連接到兩個樣品接收器6上。但是，顯然本發(fā)明裝置可以預(yù)期更多的導(dǎo)管、樣品閃蒸罐和/或樣品接收器。從本發(fā)明說明書顯然可知該取樣裝置不同部分的尺寸數(shù)可與聚合反應(yīng)器的大小相關(guān)，并且可隨反應(yīng)的大小而變化。
在此使用的術(shù)語“樣品”是指從反應(yīng)器中取出的淤漿樣品。在樣品閃蒸罐中，大部分輕質(zhì)烴稀釋劑，未反應(yīng)的乙烯和共聚單體蒸發(fā)并將其從樣品閃蒸罐中去除。提取一部分去除氣體進(jìn)行分析。將固體，即殘留在閃蒸罐中的、粉末形式的聚乙烯傳送到樣品接收器中，其中去除殘留的輕質(zhì)烴和共聚單體，并分析所獲得的聚乙烯粉末。因此，根據(jù)本發(fā)明，將樣品分離為固相和氣相，并對兩者都進(jìn)行分析。
如將在此使用的技術(shù)術(shù)語“反應(yīng)器”或“反應(yīng)器部分”認(rèn)為是相同的。在此應(yīng)該理解的是本發(fā)明的實(shí)施方案既可指彼此相互連接的第一和第二聚合反應(yīng)器，還可指單個聚合反應(yīng)器的第一和第二部分(不同于第一部分)。這意味著發(fā)明中的實(shí)施方案既可指彼此相互連接的第一和第二聚合反應(yīng)器(其中為了改變第二反應(yīng)器的操作條件，從第一反應(yīng)器中取樣并進(jìn)行分析)，還可指這樣的實(shí)施方案，其中從單個反應(yīng)器的第一部分取樣并進(jìn)行分析，以改變所述單個反應(yīng)器另一部分的操作條件。
該裝置包含一根或多根樣品導(dǎo)管2，以從述反應(yīng)器取樣。淤漿的有效分析量通過兩根導(dǎo)管2自聚合反應(yīng)器19中去除。在圖1中，其公開了由兩個分離的反應(yīng)器19，20獲得樣品，該反應(yīng)器相互連接。在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述反應(yīng)器由液體全環(huán)管反應(yīng)器(liquid full loop reactors)組成，本領(lǐng)域公知環(huán)管反應(yīng)器，在此不需要對其詳細(xì)描述。但是，如圖2所示應(yīng)該理解的是還可將本發(fā)明裝置用來從反應(yīng)器特別是液體全環(huán)管反應(yīng)器中取樣，該反應(yīng)器串聯(lián)連接。如圖2所示，在一種更優(yōu)選實(shí)施方案中，可將該裝置用在含有第一反應(yīng)器19和第二反應(yīng)器20的聚合反應(yīng)器上，反應(yīng)器通過第一反應(yīng)器19的一個或多個沉降支管21串聯(lián)連接，其連接用于將淤漿從第一反應(yīng)器19排放到所述第二反應(yīng)器20中。
可將根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置放置在環(huán)管反應(yīng)器彎管(elbow)中的一個上或者放在其它部分。優(yōu)選地，該裝置1位于反應(yīng)器的一個彎管，但是為了通過該反應(yīng)器環(huán)管連續(xù)循環(huán)該反應(yīng)器的內(nèi)含物，其與泵不鄰近。例如在這樣的環(huán)管反應(yīng)器19，20彎管中的一個上，可提供一根或多根導(dǎo)管2，從而從該反應(yīng)器去除樣品，并將這樣的樣品傳送到閃蒸罐3中。每根導(dǎo)管2同所述反應(yīng)器19、20以及樣品閃蒸罐3相通，可提供幾個導(dǎo)管，該導(dǎo)管可單獨(dú)或同時使用。在一種優(yōu)選實(shí)施方案中，導(dǎo)管2配備有至少兩個取樣閥門4，5。由于閥門尺寸、安裝等的限制，優(yōu)選將該閥門放置在盡可能接近反應(yīng)器的地方。優(yōu)選地，為了避免堵塞和阻礙閥門4和反應(yīng)器19，20之間的導(dǎo)管部分，在閥門4和反應(yīng)器19，20之間提供沖刷裝置。
導(dǎo)管2配備有定期、順序(sequentially)打開和關(guān)閉所述閥門4、5的裝置。關(guān)閉和打開閥門4，5的機(jī)制(mechanism)如下首先打開所述第一閥門4，同時維持所述第二閥門5關(guān)閉，然后關(guān)閉所述第一閥門4，同時維持所述第二閥門5關(guān)閉，然后，打開所述第二閥門5，同時維持第一閥門4關(guān)閉，最后，關(guān)閉所述第二閥門5，同時維持所述第一閥門4關(guān)閉。根據(jù)這種機(jī)制，打開最接近反應(yīng)器的閥門4，同時關(guān)閉第二閥門5。用來自反應(yīng)器中的淤漿充滿兩個閥門之間的容積。關(guān)閉接近反應(yīng)器的閥門4，打開第二閥門5，當(dāng)壓力降低，該淤漿將產(chǎn)品沖刷和推動到樣品閃蒸罐3中。閥門4的打開時間僅僅足夠取出充足大小的樣品，從而最小化分析誤差。優(yōu)選打開和關(guān)閉閥門4，5的順序遵循固定的時間限制。通過說明，打開和關(guān)閉閥門的適宜順序可以包括閥門4打開2-10秒，優(yōu)選4秒，同時保持閥門5關(guān)閉；隨后第一閥門4關(guān)閉1-5秒，優(yōu)選2秒，同時保持第二閥門5關(guān)閉；閥門5打開2-20秒，優(yōu)選6秒，同時閥門4保持關(guān)閉，閥門5關(guān)閉1-60秒，優(yōu)選5秒，同時保持閥門4關(guān)閉。在這個順序之后，可重復(fù)以上順序機(jī)制。
通過管的容積確定樣品的尺寸，該管在閥門4和閥門5之間延伸，其在從反應(yīng)器取樣期間關(guān)閉。通常，有效分析量將為通過聚合反應(yīng)器產(chǎn)生的量的較小容積部分。在優(yōu)選實(shí)施方案中，通過提供不同的導(dǎo)管長度，因此不同容積的管子在閥門4和閥門5之間延伸，改變樣品容積的大小。根據(jù)本發(fā)明，從所述反應(yīng)器中取出相對少量的樣品可對反應(yīng)器中聚合反應(yīng)提供可靠的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明中少量的樣品意味著可能最少量的材料，其對于回收而言技術(shù)上是可行的。因此，樣品閃蒸罐的尺寸低于單個閃蒸罐尺寸的10％，優(yōu)選低于1％，更優(yōu)選低于0.1％，該單個閃蒸罐的尺寸適于反應(yīng)器的尺寸。
此外該裝置提供額外的沖刷閥門38，在導(dǎo)管上該閥門位于第一閥門4的下游和第二閥門5的上游，在自動沖刷機(jī)制中，這些閥38擔(dān)任重要角色。其在反應(yīng)器中取樣后得以激活。自動沖刷能夠使用稀釋劑，特別是異丁烷，清潔和清洗導(dǎo)管中的樣品容積并保持導(dǎo)管暢通。
當(dāng)從反應(yīng)器中取樣時，閥門4，5的順序打開/關(guān)閉機(jī)制得以激活。所述順序機(jī)制中斷使取樣停止并激活自動沖刷機(jī)制。在自動沖刷期間，為了繼續(xù)沖刷反應(yīng)器，從而避免堵塞，第一閥門4同沖刷閥門38一起保持打開。該沖刷閥門38總是在打開閥門5之前關(guān)閉。例如，用于激活自動沖刷機(jī)制的、適宜的順序機(jī)制如下第一閥門4關(guān)閉，沖刷閥門38關(guān)閉，以及第二閥門5打開，優(yōu)選達(dá)10秒，隨后再次關(guān)閉。然后沖刷閥門38打開5-30秒，優(yōu)選為15秒，再次關(guān)閉。隨后第二閥門5再打開，優(yōu)選達(dá)10秒，然后再關(guān)閉。沖刷閥門38打開并保持開啟，同時第一閥門4也打開并保持開啟。
當(dāng)需要從反應(yīng)器中提取新的樣品時，需要中斷自動沖刷機(jī)制，其優(yōu)選如下進(jìn)行沖刷閥門38關(guān)閉并保持關(guān)閉，第一閥門4關(guān)閉。優(yōu)選第二閥門5打開10秒然后關(guān)閉，同時沖刷閥門38關(guān)閉。為了在位于所述閥4，5之間的導(dǎo)管容積中獲得樣品，優(yōu)選在20-30秒之后，再次激活如上所述打開和關(guān)閉閥門4，5的順序機(jī)制。
當(dāng)靠近反應(yīng)器19的閥門4打開時，將樣品引入到導(dǎo)管2中，通過樣品閃蒸管線22進(jìn)一步將樣品容積傳送至樣品閃蒸罐3中。在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，在適宜的溫度和壓力下，在樣品閃蒸罐的入口處提供淤漿，從而使得該淤漿以氣體形式進(jìn)入該樣品閃蒸罐中。
優(yōu)選反應(yīng)器19中的壓力大約是43bar。在樣品閃蒸管線中，為了在樣品閃蒸罐3中達(dá)到優(yōu)選為1.1-3bar之間的壓力，在樣品閃蒸罐3中降低壓力。優(yōu)選在第二閥門5處發(fā)生主要的壓降，并且在閃蒸管線22中，在第二閥門5和樣品閃蒸罐3之間進(jìn)一步進(jìn)行線形降低。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述樣品閃蒸管線22由護(hù)套管構(gòu)成，即雙殼管式換熱器(double envelope tube exchangers)。該樣品閃蒸管線22由用于傳送樣品的內(nèi)管和作為內(nèi)管外殼的外管組成，例如其可以通過蒸汽物流加熱，蒸汽流動通過外管。樣品的加熱改善和促進(jìn)了樣品的進(jìn)一步純化，并且增加了樣品閃蒸罐中的脫氣效率，其確保了可靠和精確的氣體分析。為了在正確的溫度下使淤漿進(jìn)入樣品閃蒸罐3中，優(yōu)選選擇閃蒸管線22的尺寸。為了獲得適宜的淤漿速度，還選擇該樣品閃蒸管線22的尺寸。優(yōu)選通過蒸汽壓力控制裝置23改變蒸汽壓力來調(diào)節(jié)外殼管中的溫度。優(yōu)選樣品閃蒸罐中的溫度至少高于35℃，優(yōu)選高于50℃。
將傳輸通過導(dǎo)管2和22的淤漿提供給樣品閃蒸罐3，其中進(jìn)行聚乙烯和含有乙烯，己烯，氫和異丁烷的未反應(yīng)反應(yīng)劑之間更完全的分離。優(yōu)選所述樣品閃蒸罐3由管體9和圓錐底10組成。
在樣品閃蒸罐3中提供適宜的溫度和壓力能夠增加樣品閃蒸罐中的脫氣效率和能夠獲得保留在罐中的大體上脫氣的聚乙烯粉末。增加脫氣效率還使得增加氣體分析的準(zhǔn)確性，該分析在從樣品閃蒸罐中取出的一部分氣體上進(jìn)行，該樣品閃蒸罐3是可加熱的。管體9配備有可加熱的外殼(coating)39和圓錐底10，優(yōu)選圓錐底10在其表面上配備有導(dǎo)管11，其中可提供蒸汽和熱水。優(yōu)選閃蒸罐中的溫度高于35℃，更優(yōu)選高于50℃。樣品閃蒸罐3中的壓力取決于稀釋劑和單體的性質(zhì)以及所選擇的溫度而改變。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，樣品閃蒸罐3中的壓力值在1.1-3bar之間，更優(yōu)選在1.5-1.6bar之間。在樣品閃蒸罐3中，釋放游離的、未反應(yīng)的乙烯，異丁烷、己烯共聚單體以及氫氣作為蒸汽；將任何在聚合物粉末的孔中捕獲的烴帶走。
通過導(dǎo)管24將主要含有未反應(yīng)的乙烯，異丁烷、己烯共聚單體以及氫氣的閃蒸氣體，從樣品閃蒸罐3中除去。該導(dǎo)管優(yōu)選提供在樣品閃蒸罐3的頂部。優(yōu)選裝置26提供在導(dǎo)管24上，其調(diào)節(jié)所述導(dǎo)管壓力以使得裝置26的上游壓力比該裝置的下游壓力要高，從而避免了來自反應(yīng)器的氣體回流，該回流將導(dǎo)致沒有足夠的氣體進(jìn)行分析。優(yōu)選地，將來自樣品閃蒸罐的壓力用作控制，優(yōu)選裝置26中的壓力超過該閃蒸罐壓力100bar。
優(yōu)選將閃蒸氣體傳送至循環(huán)部分31中，該閃蒸氣體為未反應(yīng)的反應(yīng)劑混合物，其中壓縮該氣體，將反應(yīng)劑從該混合物中分離，如果需要以合適的流速，將該反應(yīng)劑進(jìn)料給聚合反應(yīng)器。
通過導(dǎo)管裝置25將流動通過導(dǎo)管24的液體(氣體)樣品提供給氣體分析儀7。從氣相提取的樣品表示了反應(yīng)器中存在的氣相組成。優(yōu)選該分析儀7為色譜分析儀。該分析儀7提供一輸出信號，其代表了流動通過導(dǎo)管24的流體中一種或幾種反應(yīng)劑的濃度?；旧?，這種信號代表了從反應(yīng)器19中去除的未反應(yīng)的乙烯、己烯以及氫氣的濃度?？蓪碜栽摲治鰞x7的信號作為輸入提供給計(jì)算機(jī)。作為這種信號的響應(yīng)，計(jì)算機(jī)可確定反應(yīng)器19中未反應(yīng)的乙烯、己烯以及氫氣的濃度，以及確定是否需要調(diào)節(jié)流向該反應(yīng)器19中的乙烯，己烯以及氫氣的流量。此外，代替調(diào)節(jié)這些原料，還可設(shè)定該系統(tǒng)從而響應(yīng)來自計(jì)算機(jī)的信號調(diào)節(jié)其它或額外的反應(yīng)劑如稀釋劑(異丁烷)原料或催化劑原料。
在樣品閃蒸罐3的底部收集固體餾分或粉末，其主要由PE、溶解的異丁烷以及共聚單體組成，將該固體餾分或粉末從樣品閃蒸罐3傳送至樣品接收器6以進(jìn)行進(jìn)一步的純化。通過導(dǎo)管12傳送該粉末，該導(dǎo)管至少配備有兩個閥門13，14。優(yōu)選所述導(dǎo)管12配備有以下裝置，用于周期性順序打開所述第一閥門13，同時維持所述第二閥門14關(guān)閉，關(guān)閉所述第一閥門13，同時維持第二閥門14關(guān)閉，打開所述第二閥門14，同時維持所述第一閥門13關(guān)閉，關(guān)閉所述第二閥門14，同時維持所述第一閥門13關(guān)閉。這種機(jī)制使得精確限定量的粉末傳送至樣品接受裝置6中。提供在系統(tǒng)下游的閥門還避免了氮?dú)膺M(jìn)入樣品閃蒸罐3中。優(yōu)選地，該取樣裝置還配備有使用濕氮?dú)鈨艋难b置27，在導(dǎo)管12上該裝置優(yōu)選在第二閥門14的下游。提供濕氮?dú)饽軌蛉コ勰┲袣埩舻耐榛痛呋瘎?br> 將處理通過導(dǎo)管裝置12從樣品閃蒸罐3中去除的粉末，從而去除任何殘留的共聚單體和稀釋劑。在樣品接收器6中，優(yōu)選這樣的處理包括脫氣和干燥。優(yōu)選地，所述樣品接收器6由管體15和圓錐底16組成。該樣品接收器6是可加熱的。優(yōu)選在圓錐底16的表面上配備有導(dǎo)管11，其中提供蒸汽或熱水。為了增強(qiáng)該樣品接收器中的脫氣效率和純化，優(yōu)選加熱該接收器。優(yōu)選地，通過導(dǎo)管12可將一個樣品閃蒸罐3連接到幾個樣品接收器6上。為了將粉末交替(alternately)傳送至一個或其它接收器6中，提供一分流器18，在所述導(dǎo)管12上，該分流器位于第二閥門14的下游和樣品接收器6的上游。
通常，將PE粉末收集在一個樣品接收器6中，其同用來分析所述聚合物粉末的裝置8相連。如果需要取樣分析，或者需要轉(zhuǎn)換至另一個接收器6，例如當(dāng)接收器中的一個裝滿并需要排空時，可通過調(diào)節(jié)分流器18將PE粉末引入到第二個樣品接收器中，同時可將第一個接收器排空。然后，再次將該閃蒸罐連接到第一個接收器上，并且可從第二個接收器中取樣分析。
特別地，樣品接收器6的目的在于汽提(strip)捕獲在聚合物孔中的烴。優(yōu)選在該接收器中使用很長的停留時間并進(jìn)行氮?dú)獯祾邅磉M(jìn)行該汽提。樣品接收器6包括用于提供氮?dú)獾难b置28，優(yōu)選其位于所述接收器6的底部。將氮?dú)馓峁┑浇邮掌髦心軌蜻M(jìn)一步凈化和提純該接收器6中的PE粉末?？赏ㄟ^導(dǎo)管29將在接收器6中沖刷的氮?dú)廪D(zhuǎn)移到收集容器30如密封的油罐中，該收集容器對于兩個或幾個樣品接收器6而言是共有的。將氮?dú)鈴倪@種收集容器釋放到大氣中。此外，該樣品接收器6還配備有用于測量爆炸性的裝置。
在另一種優(yōu)選實(shí)施方案中，樣品接收器6配備有過濾器17，優(yōu)選地，其位于接收器6的管體15的頂部，用于防止細(xì)粉被釋放氮?dú)獾膶?dǎo)管29吹走。這些過濾器優(yōu)選的為帶式過濾器，其上配備有用于清洗的氮?dú)饷}沖噴嘴。
本發(fā)明的取樣裝置包括幾種保護(hù)機(jī)制，從而可以正確并有效地控制該取樣裝置的操作機(jī)制。舉例來說，當(dāng)樣品閃蒸罐中的壓力太高時，或者當(dāng)樣品閃蒸罐達(dá)到高料位時，連續(xù)取樣機(jī)制停止，且激活自動沖刷。當(dāng)在樣品閃蒸罐中達(dá)到非常高的壓力時，閥門4，5和沖刷閥門38會關(guān)閉。在另一個實(shí)例中，當(dāng)將分流器導(dǎo)向另一個樣品接收器時，可以將一個樣品接收器排空，只要該爆炸性足夠低。另一個控制系統(tǒng)包括當(dāng)?shù)谝粋€樣品接收器料位較高時將PE粉末由樣品閃蒸罐3改向傳送至另一個樣品接收器6中。當(dāng)樣品閃蒸罐3中的壓力較高或者樣品接收器6中料位較高時，可以中斷PE粉末由樣品閃蒸罐3通過導(dǎo)管12傳送到樣品接收器6中的機(jī)制。另一個控制系統(tǒng)包括在樣品閃蒸罐3中壓力較高時關(guān)閉通向氣體分析儀7的導(dǎo)管。此外，當(dāng)聚合反應(yīng)器19中的壓力較低時，可以停止連續(xù)取樣機(jī)制，并且激活自動沖刷。
現(xiàn)在，參見圖2，其示意性的表示聚合反應(yīng)和回收系統(tǒng)，其采用本發(fā)明的取樣裝置。該圖顯示了兩個液體全環(huán)管反應(yīng)器，包括第一反應(yīng)器19和第二反應(yīng)器20，它們通過第一反應(yīng)器的一個或多個沉降支管21串聯(lián)連接，從而將淤漿從第一反應(yīng)器19排放到第二反應(yīng)器20中，這種結(jié)構(gòu)可用于制造雙峰PE。每一個反應(yīng)器19，20均配備有本發(fā)明的取樣裝置1。優(yōu)選地，當(dāng)采用兩個反應(yīng)器時，第一反應(yīng)器19中的壓力優(yōu)選為43-44巴，而第二反應(yīng)器中的壓力為41-42巴。與第一反應(yīng)器相比，第二反應(yīng)器中的壓力通常較低，以確保合適的流動速度。
用于制造雙峰PE的工藝在本領(lǐng)域中是已知的，例如公開在US5639834中，該文獻(xiàn)描述了一種在串聯(lián)的雙液體全環(huán)管反應(yīng)器中進(jìn)行乙烯共聚反應(yīng)的工藝，其中在第一和第二反應(yīng)器中分別制得高和低平均分子量的聚合物。第一和第二反應(yīng)器中的反應(yīng)條件有所不同，從而在第一和第二反應(yīng)器中分別獲得高和低平均分子量的聚合物。在第一反應(yīng)器中獲得的乙烯聚合物料流通過第一反應(yīng)器上的一個或多個沉降支管傳送到第二環(huán)管反應(yīng)器中，例如采用6個沉降支管，每一個均獨(dú)立地充有反應(yīng)器淤漿，固體通過重力沉淀而濃縮并排放。
為了獲得在這種結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器19，20中形成的淤漿樣品，從而對制得的氣體組合物和PE粉末的特征進(jìn)行尾氣(off gas)分析和測定，在第一反應(yīng)器19上或者在第一反應(yīng)器19和20上配備有本發(fā)明所述的特定的取樣裝置，如圖2中所示。但是，應(yīng)當(dāng)明白本發(fā)明的取樣裝置也非常適合用在制備聚乙烯的各個反應(yīng)器上，或者用在制備單峰PE的反應(yīng)器上?！皢畏錚E”采用兩個反應(yīng)器制造，它們并聯(lián)操作。對于這種反應(yīng)器來說，可以在兩個反應(yīng)器上安裝本發(fā)明的取樣裝置。
如圖2中所示，向聚合反應(yīng)器19提供下列試劑乙烯、1-己烯共聚單體、異丁烷稀釋劑、催化劑和氫氣?？梢酝ㄟ^一個或幾個導(dǎo)管將數(shù)種試劑導(dǎo)入到反應(yīng)器中。通過第一反應(yīng)器的一個或多個沉降支管21可以將絕大多數(shù)反應(yīng)流出物，即聚合淤漿由反應(yīng)器19除去并且由第一反應(yīng)器19排放到所述的第二反應(yīng)器20中。本發(fā)明的取樣裝置1與所述的第一反應(yīng)器19相連。通過導(dǎo)管2和22將除去的淤漿供入到樣品閃蒸罐3中。在該樣品閃蒸罐3中，單體、共聚單體、氫氣和稀釋劑發(fā)生蒸發(fā)，但是在導(dǎo)管22中至少部分發(fā)生了蒸發(fā)。未反應(yīng)的反應(yīng)物通過導(dǎo)管24從樣品閃蒸罐3中除去。將流過導(dǎo)管裝置24的氣體樣品供給分析儀7，其優(yōu)選為色譜分析儀。流過導(dǎo)管24的其余氣體通過循環(huán)部分31而循環(huán)，并且如果需要的話可以將分離的反應(yīng)物供入到聚合反應(yīng)器19中。通過導(dǎo)管裝置12由樣品閃蒸罐3將固體聚乙烯供入到樣品接收器6中。第一反應(yīng)器中的反應(yīng)條件通過本發(fā)明的取樣裝置來監(jiān)測。根據(jù)由該分析獲得的結(jié)果，對第一反應(yīng)器中的反應(yīng)條件進(jìn)行改變，從而獲得最優(yōu)的、離開第一反應(yīng)器19的反應(yīng)產(chǎn)物。
通過管線40將淤漿由第一反應(yīng)器19輸送到第二反應(yīng)器20，優(yōu)選地通過利用沉降支管21將淤漿連續(xù)地由一個反應(yīng)器傳送到第二反應(yīng)器中。
第二反應(yīng)器20通過閃蒸管線32進(jìn)一步連接到閃蒸罐33上，未反應(yīng)的反應(yīng)物在所述的閃蒸罐33中與進(jìn)入的淤漿分離。通過管道裝置34由罐33除去聚乙烯粉末，管道34將聚乙烯粉末導(dǎo)入凈化塔36中，在閃蒸罐33中，未反應(yīng)的反應(yīng)物通過導(dǎo)管35以蒸汽形式從閃蒸罐33中除去。流過導(dǎo)管35的氣體可以送入循環(huán)部分31中。氣體中的反應(yīng)物在此被分離并且如果需要的話可以再次送入到聚合反應(yīng)器19中。導(dǎo)管35還配備有氣體分析儀7，用于對流過所述導(dǎo)管35的部分氣體進(jìn)行分析。從閃蒸罐33除去的PE粉末通過將其供入凈化塔36中而作進(jìn)一步處理，以除去任何殘留的共聚單體和稀釋劑，此后PE通過導(dǎo)管裝置37而進(jìn)一步除去。PE粉末的分析可以通過分析裝置8來進(jìn)行，該裝置與導(dǎo)管34或?qū)Ч?7相連。優(yōu)選地，當(dāng)凈化塔36中的停留時間較長時，采用與導(dǎo)管34相連的裝置8，而當(dāng)凈化塔36中的停留時間較短時，可以采用與導(dǎo)管37相連的裝置8。
此外，為了從第二反應(yīng)器20中取樣和分析樣品，可將根據(jù)本發(fā)明的取樣裝置連接到所述的第二反應(yīng)器20上。通過導(dǎo)管裝置2和22除去的淤漿供入樣品閃蒸罐3中。未反應(yīng)的反應(yīng)物通過導(dǎo)管24由樣品閃蒸罐蒸發(fā)并除去。流過導(dǎo)管裝置24的氣體樣品可供入到氣體分析儀7中，優(yōu)選地是一種色譜分析儀。如果需要的話，在流過循環(huán)部分31以后，流過導(dǎo)管24的剩余流體可以壓縮并循環(huán)返回到聚合反應(yīng)器19或20中。PE粉末通過導(dǎo)管裝置12由樣品閃蒸罐3供入到樣品接收器6中，從而進(jìn)一步純化。
在另一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，應(yīng)當(dāng)明白如果有必要的話，可以在本發(fā)明的取樣裝置上設(shè)置沖洗和凈化裝置以及管線，從而防止堵塞、阻塞或爆炸。
參照圖2，可以看出樣品閃蒸罐3和樣品接收器6優(yōu)選具有分別與閃蒸罐33和凈化塔36相類似的結(jié)構(gòu)，但是它們比閃蒸罐33和凈化塔36要小很多。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，樣品閃蒸罐3和樣品接收器6至少比閃蒸罐33和凈化塔36小10倍、優(yōu)選地小100倍、更優(yōu)選地小1000倍。這表明，根據(jù)本發(fā)明的少量樣品優(yōu)選地大約為40cm3就足以提供有關(guān)反應(yīng)器中的反應(yīng)的準(zhǔn)確且可靠的數(shù)據(jù)。
另一方面，本發(fā)明涉及改善聚合反應(yīng)器中聚合反應(yīng)的方法。一方面，該方法包括使單個聚合反應(yīng)器的聚合反應(yīng)改善和最優(yōu)化。在一種實(shí)施方案中，所述的方法包括步驟a)從所述的反應(yīng)器中取樣，優(yōu)選地通過本發(fā)明的取樣裝置從所述的反應(yīng)器中取樣，b)分析所述樣品從而確定所述反應(yīng)器中的反應(yīng)條件，c)為了改善所述反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)，基于步驟b)中獲得的結(jié)果，改變所述反應(yīng)器中的反應(yīng)條件。
另一方面，該方法包括使聚合反應(yīng)器中聚合反應(yīng)改善和最優(yōu)化，該聚合反應(yīng)器由幾個部分或幾個反應(yīng)器組成，它們相互串聯(lián)連接，優(yōu)選地，所述聚合反應(yīng)包括將乙烯聚合，從而在相互連接的第一和第二反應(yīng)器中制備雙峰聚乙烯。所述方法包括步驟a)從所述第一(部分所述的)反應(yīng)器19中取樣，b)分析所述樣品從而確定所述第一(部分所述的)反應(yīng)器19中的反應(yīng)條件，c)為了在所述第一和第二(部分所述的)反應(yīng)器中改善聚合反應(yīng)，基于步驟b)中獲得的結(jié)果，改變所述第一和第二(部分所述的)反應(yīng)器中的反應(yīng)條件。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的方法包括以下步驟a)從所述第一(部分所述的)反應(yīng)器19中取樣，b)分析所述樣品從而確定所述第一(部分所述的)反應(yīng)器19中的反應(yīng)條件，c)為了在所述第一(部分所述的)反應(yīng)器中獲得最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物，基于步驟b)中獲得的結(jié)果，改變所述第一(部分所述的)反應(yīng)器19中的反應(yīng)條件，
d)將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述第一(部分所述的)反應(yīng)器19傳送至所述第二(部分所述的)反應(yīng)器20中，e)任選地，為了在所述第二(部分所述的)反應(yīng)器中提供最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物，基于步驟b)中獲得的結(jié)果，改變所述第二(部分所述的)反應(yīng)器的反應(yīng)條件，以及f)在適宜的時間將所述最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物從所述第二(部分所述的)反應(yīng)器20傳送至進(jìn)一步加工的裝置。
在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，該方法包括提供一種反應(yīng)器，其中所述的聚合反應(yīng)器的第一部分和第二部分由相互串聯(lián)而成的第一19和第二20液體環(huán)管反應(yīng)器組成，其中，第一反應(yīng)器19具有用于將淤漿由第一反應(yīng)器19排放到所述的第二反應(yīng)器20中的一個或多個沉降支管21。該方法特別適合用于在制備雙峰聚乙烯的工藝機(jī)制中改善聚合反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)。為了制備雙峰聚乙烯，采用兩個相互串聯(lián)的聚合反應(yīng)器，如圖2中所示。
本發(fā)明提供了一種用于在制備聚乙烯的聚合工藝中監(jiān)測并使第一反應(yīng)器中操作條件最優(yōu)化的方法。該方法包括從反應(yīng)器中取出樣品，分析所述樣品以確定第一反應(yīng)器中的操作反應(yīng)條件。優(yōu)選地，在所述的第一反應(yīng)器上設(shè)置本發(fā)明的取樣裝置，并且對來自所述反應(yīng)器的樣品進(jìn)行分析以及確定第一反應(yīng)器中的反應(yīng)條件?；谒@得的分析結(jié)果，需要時，人們可以改變或者微調(diào)第一反應(yīng)器中的操作反應(yīng)參數(shù)，從而改善所述反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)并且獲得具有所述性能的聚乙烯。
優(yōu)選地，為了準(zhǔn)確跟蹤第一反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)，應(yīng)連續(xù)取樣并且經(jīng)常對樣品進(jìn)行分析。優(yōu)選地，在確定的時間點(diǎn)對這些樣品進(jìn)行分析。優(yōu)選地，每一或兩小時對由樣品接收器6獲得的PE粉末樣品進(jìn)行分析，每5至15分鐘自動地對由樣品閃蒸罐3獲得的氣體樣品進(jìn)行分析。
在另一種實(shí)施方案中，本發(fā)明的取樣裝置可以設(shè)置在第一和第二反應(yīng)器上。通過在第二反應(yīng)器上另外設(shè)置本發(fā)明的取樣裝置，可以連續(xù)由所述的第二反應(yīng)器獲得樣品并且經(jīng)常分析，這樣可以跟蹤第二反應(yīng)器中的反應(yīng)條件和聚合反應(yīng)并且在需要時改變操作反應(yīng)參數(shù)，從而改善聚合反應(yīng)并且獲得具有所需性能的最終產(chǎn)品。一旦將第一反應(yīng)器中的反應(yīng)產(chǎn)物傳送到第二反應(yīng)器中，該方法還包括從第二反應(yīng)器中取樣，分析所述樣品，以確定所述第二反應(yīng)器中的反應(yīng)條件并且基于所獲得的反應(yīng)條件結(jié)果，對所述反應(yīng)器的第二部分中的反應(yīng)條件進(jìn)行微調(diào)和改變，從而由于所述反應(yīng)器第二部分中的反應(yīng)而獲得最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物。
該方法還可以確定合適的用于將具有最優(yōu)性能的反應(yīng)產(chǎn)物傳送到進(jìn)一步處理裝置中的時間。將具有最優(yōu)性能的反應(yīng)產(chǎn)物在最優(yōu)時刻傳送以進(jìn)一步處理可以顯著地改善所得到的反應(yīng)產(chǎn)物的品質(zhì)。
通過控制反應(yīng)器操作參數(shù)如溫度、乙烯濃度、己烯濃度、氫氣濃度、停留時間可以調(diào)整聚乙烯的不同性能(分子量、密度...)。其它反應(yīng)器參數(shù)也可以控制如反應(yīng)器壓力、反應(yīng)器中的固體濃度以及催化劑產(chǎn)率、粉末性能等等。
在另一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，該方法包括由所述反應(yīng)器的第一部分19獲取特定容積的樣品。利用特定的取樣機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。該方法包括在將反應(yīng)器19與樣品閃蒸罐3連接在一起的導(dǎo)管2上設(shè)置閥門4，5，配備有用于周期性順序打開和關(guān)閉所述閥門4，5的裝置。關(guān)閉和打開閥門4，5的機(jī)制在前面已經(jīng)做了詳細(xì)描述。樣品的尺寸由在閥門4，5之間延伸的管的容積確定。
在另一種實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種方法，其中取樣的步驟a)包括將所述樣品通過連接所述反應(yīng)器第一部分19和所述樣品閃蒸罐3的導(dǎo)管2傳送，而將來自于所述反應(yīng)器第一部分19的樣品提供給樣品閃蒸罐3，通過控制所述閃蒸罐3中的壓力，在所述樣品閃蒸罐3中將所述樣品中的固體顆粒同蒸發(fā)的氣體分離，借助通過連接所述樣品閃蒸罐3和所述樣品接收器6的導(dǎo)管12傳送所述固體顆粒，從而將來自所述樣品閃蒸罐3的所述固體顆粒提供給一個或多個樣品接收器6；以及通過脫氣和干燥，純化所述樣品接收器6中的固體顆粒。
此外，在另一種實(shí)施方案中，本方法中的步驟b)包括使用分析裝置7分析從所述樣品閃蒸罐3中獲得的蒸發(fā)的氣體，以及使用分析裝置8分析從所述樣品接收器6中獲得的固體顆粒。
雖然根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是對于熟悉本領(lǐng)域的人員來說，還可以作出合理的變化和改進(jìn)，這些變化應(yīng)屬于本發(fā)明以及所附的權(quán)利要求的范圍。
實(shí)施例下面的實(shí)施例說明了本發(fā)明在良好控制聚合反應(yīng)條件以及隨后的聚合物性能方面的有效性。這里所用的反應(yīng)器是一種市售雙環(huán)管反應(yīng)器，它帶有順序結(jié)構(gòu)的兩個環(huán)管，配備有如本文中所述的取樣系統(tǒng)。該反應(yīng)器用來制備雙峰聚乙烯樹脂。對兩個反應(yīng)器的聚合反應(yīng)條件進(jìn)行控制，以確保合適的產(chǎn)物性能。
圖3表示了使用本發(fā)明的控制聚合反應(yīng)條件的取樣系統(tǒng)對雙峰聚乙烯的熔體流動指數(shù)的影響。圖3表示隨時間變化的成比例的(scaled)熔體指數(shù)。該成比例的熔體指數(shù)是在以下列方式完成制備機(jī)制以后計(jì)算出來的由在前21小時測得的熔體流動指數(shù)計(jì)算平均熔體流動值。成比例的熔體流動指數(shù)(“MI波動”)是前21小時的實(shí)際熔體流動指數(shù)和平均熔體流動指數(shù)的商。對于一個完美控制的系統(tǒng)來說，該商值推定為1。
在圖3中前21小時顯示了在使用本發(fā)明的取樣系統(tǒng)時，成比例的熔體流動指數(shù)的變化情況。使用該取樣系統(tǒng)可以將雙峰聚乙烯的熔體流動指數(shù)控制在非常窄的范圍內(nèi)。
21小時以后，關(guān)閉本發(fā)明的取樣系統(tǒng)，這立刻會導(dǎo)致雙峰聚乙烯熔體流動指數(shù)的波動明顯增加。
這些數(shù)據(jù)清楚地表明，本發(fā)明的取樣系統(tǒng)可以更好地控制聚合反應(yīng)條件以及最終的產(chǎn)物性能結(jié)果。
權(quán)利要求
1.用于從淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器(19)提取和分析樣品的裝置，所述樣品為淤漿的代表物，所述裝置包括一根或多根樣品導(dǎo)管(2)，用以從所述反應(yīng)器中取樣，并用以將所述樣品引導(dǎo)至一個或多個樣品閃蒸罐(3)中，其中所述導(dǎo)管各自與所述反應(yīng)器(19)相通，且每根導(dǎo)管配備有一個或多個取樣閥門(4，5)，一個或多個樣品閃蒸罐(3)，用以分離所述固體顆粒和蒸發(fā)的氣體，其中所述樣品閃蒸罐連接到所述導(dǎo)管(2)上，以及一個或多個樣品接收器(6)，用于凈化所述固體顆粒，其中所述接收器連接到樣品閃蒸罐(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的裝置，其中一個或多個閃蒸罐(3)配備有用于分析所述蒸發(fā)的氣體(7)的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中一個或多個樣品接收器(6)配備有用于分析所述固體顆粒的裝置(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一的裝置，該裝置用以從聚合反應(yīng)器(19)中提取和分析樣品，其中所述反應(yīng)器適于聚合乙烯，且其含有反應(yīng)流體，該流體含有乙烯、稀釋劑、催化劑、任選的共聚單體以及氫氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述導(dǎo)管(2)配備有第一樣品閥門(4)和第二樣品閥門(5)，其中所述導(dǎo)管(2)配備有用于周期性順序打開和關(guān)閉所述閥門(4，5)的裝置，從而從所述反應(yīng)器(19)中提取規(guī)定體積的樣品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中的裝置，其中用于周期性順序打開和關(guān)閉所述閥門(4，5)的所述裝置能夠打開所述第一閥門(4)，同時維持所述第二閥門(5)關(guān)閉；關(guān)閉所述第一閥門(4)，同時維持所述第二閥門(5)關(guān)閉；打開所述第二閥門(5)，同時維持所述第一閥門(4)關(guān)閉；以及關(guān)閉所述第二閥門(5)，同時維持所述第一閥門(4)關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述樣品閃蒸罐(3)由管體(9)和圓錐底(10)組成，其中所述管體(9)和所述圓錐底(10)是可加熱的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7的裝置，其中通過配備有至少兩個閥門(13，14)的導(dǎo)管(12)將所述閃蒸罐(3)連接到所述樣品接收器(6)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中為了將規(guī)定體積的樣品提供給所述接受裝置(6)，所述導(dǎo)管(12)配備有第一閥門(13)和第二閥門(14)，以及其中所述導(dǎo)管(12)配備有周期性順序打開和關(guān)閉所述閥門(13，14)的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述用于周期性順序打開和關(guān)閉所述閥門(13，14)的裝置能夠打開所述第一閥門(13)，同時維持所述第二閥門(14)關(guān)閉；關(guān)閉所述第一閥門(13)，同時維持所述第二閥門(14)關(guān)閉，打開所述第二閥門(14)，同時維持所述第一閥門(13)關(guān)閉，以及關(guān)閉所述第二閥門(14)，同時維持所述第一閥門(13)關(guān)閉。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述樣品接收器(6)由管體(15)和圓錐底(16)組成，其中所述圓錐底(16)是可加熱的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或11的裝置，其中所述樣品接收器(6)還配備有過濾裝置(17)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或11-12中任一的裝置，其中提供至少兩個樣品接收器(6)，其可通過分流器(18)交替連接到樣品閃蒸罐(3)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一裝置的用途，其用于從淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中取樣并分析所述樣品。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一裝置的用途，其用于改善淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一裝置的用途，其用于通過從所述第一淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器和/或所述第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中取樣并分析所述樣品，來改善彼此連接的第一和第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一裝置的用途，其用于通過從連接到第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器的第一淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器取樣并分析所述樣品來最優(yōu)化第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)條件。
18.用于在第一(19)和第二(20)淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中改善制備雙峰聚乙烯的聚合反應(yīng)的方法，該反應(yīng)器彼此相互連接，所述方法包括步驟a)從所述第一反應(yīng)器(19)中取樣，b)分析所述樣品從而確定所述第一反應(yīng)器(19)中的反應(yīng)條件，c)基于步驟b)中獲得的結(jié)果，改變所述第一反應(yīng)器(19)和所述第二反應(yīng)器(20)中的反應(yīng)條件，以改善所述反應(yīng)器(19)和所述第二反應(yīng)器(20)中的聚合反應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的用于在第一(19)和第二(20)淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中改善制備雙峰聚乙烯的聚合反應(yīng)的方法，包括步驟d)從所述第一反應(yīng)器(19)中取樣，e)分析所述樣品從而確定所述第一反應(yīng)器(19)中的反應(yīng)條件，f)基于步驟b)中獲得的結(jié)果，改變所述第一反應(yīng)器(19)中的反應(yīng)條件，以在所述第一反應(yīng)器(19)提供最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物，g)將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述第一反應(yīng)器(19)傳送至所述第二反應(yīng)器(20)中，h)任選地，基于步驟b)中獲得的結(jié)果，改變所述第二反應(yīng)器中的反應(yīng)條件，以在所述第二反應(yīng)器中提供最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物，以及i)在適宜的時間將所述最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物從所述第二反應(yīng)器(20)傳送至進(jìn)一步加工的裝置中。
20.用于在第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器(20)中最優(yōu)化用于制備雙峰聚乙烯的聚合反應(yīng)條件的方法，該第二淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器連接到第一淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器(19)上，其包括a)從所述第一淤漿環(huán)管聚合反應(yīng)器中取樣，b)分析所述樣品，以及c)基于步驟b)中獲得的結(jié)果，改變所述第二反應(yīng)器(20)中的反應(yīng)條件，以在所述第一反應(yīng)器(20)中提供最優(yōu)的反應(yīng)產(chǎn)物。
21.根據(jù)權(quán)利要求18-20中任一的方法，其包括從所述第一反應(yīng)器(19)中提取規(guī)定體積的樣品。
22.根據(jù)權(quán)利要求18-21中任一的方法，其中步驟a)包括通過將所述樣品傳送經(jīng)過連接所述第一反應(yīng)器(19)和所述樣品閃蒸罐(3)的導(dǎo)管(2)，將樣品從所述第一反應(yīng)器(19)提供給樣品閃蒸罐(3)，通過控制所述閃蒸罐(3)中的壓力，在所述樣品閃蒸罐(3)中將所述樣品中的固體顆粒同蒸發(fā)的氣體分離，通過將所述固體顆粒傳送經(jīng)過連接所述樣品閃蒸罐(3)和所述樣品接收器(6)的導(dǎo)管(12)，將所述固體顆粒從所述樣品閃蒸罐(3)提供給一個或多個樣品接收器(6)；以及通過脫氣和干燥，純化所述樣品接收器(6)中的固體顆粒。
23.根據(jù)權(quán)利要求18-21中任一的方法，其中步驟b)包括使用分析裝置(7)分析從所述樣品閃蒸罐(3)中獲得的蒸發(fā)的氣體，以及使用分析裝置(8)分析從所述樣品接收器(6)中獲得的固體顆粒。
24.根據(jù)權(quán)利要求18-23中任一的方法，包括提供第一(19)和第二(20)液體環(huán)管反應(yīng)器，和通過第一反應(yīng)器的一個或多個沉降支管(21)來將所述第一(19)同所述第二(20)液體環(huán)管反應(yīng)器串聯(lián)連接，用于將來自第一反應(yīng)器(19)中的淤漿排放至所述第二反應(yīng)器(20)中。
24.根據(jù)權(quán)利要求18-24任一的方法，其中通過根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一的裝置從第一反應(yīng)器中取樣并進(jìn)行分析。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從聚合反應(yīng)器中取出和分析樣品的裝置，其包括一根或多根樣品導(dǎo)管(2)，用于將樣品從所述反應(yīng)器中取出以及將所述樣品進(jìn)料至一個或多個樣品閃蒸罐(3)中，其中所述每根導(dǎo)管與所述反應(yīng)器(19)相通，并且每根導(dǎo)管至少配備有兩個樣品閥門(4，5)；包括用于分離所述固體顆粒和蒸發(fā)的氣體的一個或多個樣品閃蒸罐(3)，其中所述樣品閃蒸罐與所述導(dǎo)管(2)相接，且配備有用于分析所述蒸發(fā)的氣體(7)的裝置，以及包括用于純化所述固體顆粒的一個或多個樣品接收器(6)，其中所述樣品接收器與所述樣品閃蒸罐(3)相連接，并且配備有用于分析所述固體顆粒的裝置(8)。本發(fā)明還涉及了改善在聚合反應(yīng)器中的聚合反應(yīng)的方法。
文檔編號G01N1/20GK1942484SQ200580011168
公開日2007年4月4日 申請日期2005年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月13日
發(fā)明者雨果·范戴爾 申請人:托塔爾石油化學(xué)產(chǎn)品研究弗呂公司