CN100384885C - 用于将稀释剂与聚合物固体分离的方法及设备 - Google Patents

Abstract

将聚合物固体在中压区内维持所需的聚合物固体停留时间，然后将其输送到清洗区或其它低压区。中压区内聚合物固体停留时间的增加使更多稀释剂闪蒸或分离，由此避免或减少了对低压闪蒸区的需要。蓬松物室可以设置在中压区和低压区之间。在中压区之后可以使用输送器容器来输送聚合物固体。

Description

用于将稀释剂与聚合物固体分离的方法及设备

相关申请

本申请要求美国法律35U.S.C.§119(e)所规定的于2002年9月16日提交的美国临时申请No.60/411,255(″′255申请″)的权益。该′255申请在此引入作为参考。

技术领域

本方法和设备涉及淤浆聚合，特别是涉及将稀释剂与淤浆聚合所产生的聚合物固体分离。

发明背景

聚烯烃比如聚乙烯、聚丙烯和其它聚合物可以通过颗粒形式的聚合反应制备，该类反应也称为淤浆聚合。在该技术中，将进料物质比如单体和催化剂引入反应区，并在反应区形成包含液体介质中的固体聚烯烃颗粒的流体淤浆。

在连续环管反应器内，可以将各种进料物质以多种方式引入到回路反应区。例如，单体和催化剂在引入回路反应区之前可以与不定量的稀释剂混合。在回路反应区，单体和催化剂分散于流体淤浆中。流体淤浆通过回路反应区循环，单体在聚合反应中在催化剂存在下反应。聚合反应在液体介质中产生固体聚合物颗粒，例如，液体介质是用于形成流体淤浆的液体稀释剂。

为了从颗粒形式的聚合工艺中回收聚合物，必须使聚合物固体与构成由反应器排放的流出淤浆的液体稀释剂分离。典型的分离系统包括减压以便液体稀释剂气化。气化的稀释剂在闪蒸罐顶部排出。聚合物保持固态，并通过闪蒸区的底部回收。其它聚合物回收方法利用多级闪蒸系统。例如，可以使用第一中压闪蒸区和第二低压闪蒸区。在第一闪蒸区内的温度和压力可以使得大部分稀释剂气化，并且蒸气可以通过与某种温度的流体的热交换不需压缩而凝聚，该流体的温度例如在约40°F和约130°F之间。来自第一闪蒸步骤的聚合物颗粒然后进行低压闪蒸步骤从而蒸发另外的剩余稀释剂。

在使用一种或多种闪蒸室的聚合物回收系统中，其共同之处在于有一些稀释剂夹带在离开一种或多种闪蒸室的聚合物内。然而理想的是获得基本上不含稀释剂的聚合物产物。如果离开闪蒸室的聚合物含有过量稀释剂，聚合物产物可能变得发粘，然后可能堵塞管线并导致限制。此外，在许多聚合物生产过程中，聚合物固体在闪蒸室之后，受到进一步处理从而除去残留和夹带的稀释剂。此类处理的例子包括清洗区、输送式干燥器和其它现有技术公知的干燥系统。

在闪蒸室之后用于除去多余数量稀释剂的一种方法包括使聚合物固体通过清洗区，其中使用不可燃的气体除去稀释剂。

在典型的回收系统中，当将聚合物从高压区输送到低压区时，重要的是维持高压区和低压区之间的压力密封。否则，在两个区之间压力将平衡，或者稀释剂或其它物质从高压区进入下一个区，或者物质从低压区可以上溯到高压区。理想的是使达到清洗区的气态或液体稀释剂的数量最小化，从而减少清洗此类稀释剂的工作并确保所生产的聚合物最终产品基本上不含此类稀释剂。并且，因为至少一部分闪蒸气体从闪蒸区经常再循环到反应器中，理想的是阻止吹扫气体进入闪蒸区。

用于维持高压区和低压区之间压力密封的技术包括在高压区与低压区之间使用“蓬松物室”(fluff chamber)或“喘振器”。蓬松物室通常在其聚合物固体容量的75％到85％的正常水平下运转。该含量是理想的，由此使得聚合物固体上面空间内的烃气数量最小化。

阀门与蓬松物室相连，使用阀门控制聚合物固体(常常称为″蓬松物(fluff)″或″薄片″或″粉末″)以间歇式方法进、出蓬松物室的流动。例如，在一些回收系统中，当蓬松物室入口阀处于开启状态时，来自闪蒸室或其它高压罐的聚合物固体到达蓬松物室，而且蓬松物室出口阀关闭从而维持压力密封。当蓬松物室出口阀处于开启状态时，聚合物固体从蓬松物室排出，蓬松物室内的压力释放，但是蓬松物室入口阀关闭从而维持闪蒸区以及蓬松物室之间的压力密封。在这种模式中，蓬松物室入口以及出口阀不同时开启。通过保持阀门之一总是关闭，防止了高压稀释剂进入低压下游容器的损失。

当聚合反应器变得更大而且生产率提高时，蓬松物室阀门也必须变得更大和/或必须更加频繁地循环，由此所带来的成本和维护令人忧虑。

发明概述

本发明的一个方面，提供一种烯烃淤浆聚合的方法，以及使获得的固体烯烃聚合物颗粒与用于形成淤浆的液体介质分离的方法。在该方法中，烯烃单体聚合产生流体淤浆，该淤浆包含液体稀释剂和聚合物固体。例如，烯烃单体本身可以是液体介质(如在某些聚丙烯工艺中)，或烯烃单体如乙烯可以在单独的液体稀释剂如异丁烷内聚合。本发明将通过参考使用除单体之外的液体稀释剂的聚烯烃工艺加以描述，但本发明并不局限于此类方法。

从反应区排出的流体淤浆，在稀释剂作为蒸气流与聚合物固体分离的温度和压力条件下进入中压区。这样的温度和压力条件使得蒸气流可以不需压缩而凝聚，对此将在下文更为详细地描述。然后聚合物固体和任何剩余的稀释剂(包括夹带的稀释剂)从中压区排出，并到达下游处理设备，例如清洗区。此处描述了多种技术用于从中压区输送聚合物固体到下游区。该技术可以促进聚合物固体在中压区维持在所需的含量或维持所需的时间。非必要地，聚合物固体可以基本上连续地从中压区进入清洗区。

本发明的另一方面，该方法可以包括从中压区排出聚合物固体，并将聚合物固体输送到清洗区而不需通过闪蒸区。可选择地或额外地，该方法可以包括从中压区排出一部分聚合物固体，在中压区监测聚合物固体含量，并根据监测的含量调节聚合物固体从中压区的排出。可选择地或额外地，该方法可以包括将聚合物固体在中压区维持特征的平均停留时间，该停留时间足够基本上除去全部未夹带的稀释剂，接着从该区排出聚合物固体，并输送聚合物固体到清洗区从而基本上除去全部夹带的稀释剂。

本发明的另一方面，提供一种用于使稀释剂与聚合物固体分离的改进设备。该设备包括流体连通(尽管连通可以是间接的)到清洗塔的中压室，而在它们之间没有低压闪蒸室。该设备可以包括料位传感器和出口阀。在该室内稀释剂蒸气或其它聚合反应介质与聚合物固体分离。该室具有用于接收包含稀释剂和聚合物固体的流体淤浆的入口，还具有用于排出浓缩中间产物的出口，如基本上干燥的聚合物固体或浓缩淤浆。该室也具有用于排出气化稀释剂的气体出口。该料位传感器与该室相连，其用于检测该室内聚合物固体的含量。该出口阀与出口流体连通。该料位传感器与出口阀可操作地连通(通过计算机或其它控制器)，以便出口阀根据监测的聚合物固体含量而操作。该设备也优选包括与出口阀流体连通的清洗塔，以便清洗塔从中压室接收聚合物固体。

用于使稀释剂与聚合物固体分离的设备可以包括或基本上由中压室、流体通道和清洗塔组成，在中压室中稀释剂与聚合物固体分离，流体通道在一端与中压室底部连接，清洗塔与流体通道的另一相对端连接。这样一种设备不需包括低压闪蒸室。

提供一些创新技术用以从中压室输送聚合物固体到清洗塔。一个或多个输送器容器可以位于中压室之后。输送器容器使用高压气体的力代替重力，或除重力之外还使用高压气体的力来输送物质。类似的技术可以是将输送器容器与中压室结合或者是将输送器容器的功能结合到中压室上。在该技术中，闪蒸气体可以用作高压气体。另一技术还包括使用循环阀门和蓬松物室。该创新的技术有助于本发明。

附图简述

图1显示包含中压罐和清洗塔的淤浆聚合反应体系。

图2显示包含中压罐、循环阀门、蓬松物室、清洗塔和压力均衡管线的淤浆聚合反应体系。

图3显示在中压罐之后包含输送器容器的稀释剂分离系统。

发明详述

本发明在中压区基本上使全部未夹带的稀释剂与聚合物固体分离，并且将聚合物固体从中压区输送到下游处理区，如清洗区。低压闪蒸区的使用可以避免。

聚合物固体可以在中压区内维持在所需含量。在中压区内将聚合物固体维持在所需含量可以增加聚合物固体在中压区内的停留时间。增加停留时间使得更多稀释剂(优选，大部分稀释剂或基本上全部稀释剂)在中压区内与聚合物固体分离，由此降低或消除了对于低压闪蒸区的需求。

本发明适用于液体介质内的任何淤浆聚合。本发明特别适用于液体稀释剂内的烯烃聚合，其中所制得的聚合物大部分在聚合反应条件下是不溶的。最特别地，本发明适用于在环管反应器内的任何烯烃聚合，其使用稀释剂以便产生聚合物固体和液体稀释剂的淤浆。合适的烯烃单体是这样的1-烯烃，其每个分子具有多至8个碳原子并且在比4-位更接近双键的位置没有支化。本发明特别适合于乙烯和更高级1-烯烃的共聚合，更高级1-烯烃比如1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯和1-癸烯。例如，共聚物可以由乙烯和更高级烯烃制造，更高级烯烃的含量为基于乙烯和共聚单体总重量的0.01-10wt％，或者0.01-5wt％，或者0.1-4wt％。另外，为将上述量的共聚单体引入聚合物内，可以使用足够的共聚单体。

用作液体介质的合适稀释剂为现有技术所公知，并且其包括在反应条件下为惰性并为液态的烃。合适的烃包括异丁烷、丙烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷和正己烷，尤其优选异丁烷。与环管反应器设备和聚合方法相关的其它细节可以在下列美国专利文献中找到，分别是Nos.4,674,290；5,183,866；5,455,314；5,565,174；5,624,877；6,005,061；6,045,661；6,051,631；6,114,501；6,262,191和6,420,497，在此一并引入作为参考。

另外，可以使用用于控制重物(heavies)的技术，其中未反应的单体是用于聚合反应的液体介质。例如，该技术可以用于丙烯的聚合反应，其中丙烯是液体介质并且不存在任何显著量的惰性稀释剂。稀释剂还可以用作催化剂。基于说明的目的，而非作为限定，本发明将结合使用惰性稀释剂作为液体介质的聚乙烯工艺加以描述，然而应当理解在本发明中也可以使用单体作为液体介质并且将代替下文所述的稀释剂。

用于烯烃淤浆聚合的合适催化剂为本领域所公知。特别适合的是负载在载体例如氧化硅上的氧化铬，且其已经在美国专利No.2,825,721(1958年3月)中充分公开。在此引入作为参考的氧化硅载体意指也包括任何巳知的含有氧化硅的载体，例如氧化硅-氧化铝、氧化硅-二氧化钛以及氧化硅-氧化铝-二氧化钛。任何其它巳知的载体如磷酸铝也可以使用。本发明也适用于使用有机金属催化剂的聚合反应，有机金属催化剂包括经常在本领域称为齐格勒催化剂(或齐格勒-纳塔催化剂)和茂金属催化剂的那些。

与环管反应器设备和聚合过程相关的其它细节例如可以在下列美国专利文献中找到，分别是Nos.4,424,341；4,674,290；5,183,866；5,455,314；5,565,174；5,624,877；6,005,061；6,045,661；6,051,631；6,114,501和6,420,497，在此也一并引入作为参考。

在回路反应区的淤浆聚合中，淤浆的移出或排出可以利用沉降支管(settling legs)在间歇式的基础上实施，而这在本领域是公知的。淤浆也可以连续地移去，从而使其更合乎需要，例如通过在高的固体浓度下运转反应器。而且，当淤浆的排出部分具有高的固体浓度时，由于从聚合物中所需要分离的稀释剂较少，这将有利于分离步骤。排出部分的固体浓度通常至少约35wt％，更优选至少50wt％，尤其优选50-70wt％。与连续从回路反应区移出具有高固体浓度淤浆相关的更多细节，可以在美国专利No.6,239,235中获得，在此将其引入作为参考。

在从淤浆回路过程回收聚合物的过程中，在足够高的压力下(换句话说，也就是中压下)回收稀释剂是有利的，由此使得稀释剂不需要压缩，而利用热交换器在冷却塔水典型可获得的温度下凝聚。压缩需要能源和投资资本。中压典型地比环管反应器内的压力低，但是比大气压高。有关利用中压闪蒸罐的其它细节可以在美国专利No.4,424,341中获得，已经引入作为参考。然而，在回收过程期间聚合物一般在某时刻经受低压，这是为了使残留稀释剂和其它遗留在聚合物上的反应组分在挤出或其它处理之前的数量最小化。

一种用于从中压区向低压区输送聚合物固体的技术是使用两个阀门和位于阀门中间的一个蓬松物室。此类系统通过下列步骤操作：(1)当底阀关闭时开启顶阀；(2)使聚合物固体流入蓬松物室；(3)关闭顶阀同时底阀保持关闭，直到蓬松物室内聚合物固体的含量达到所需水平，优选尽可能达到实际允许的水平；顶阀可以根据时限或料位测定而关闭；(4)其后开启底阀同时顶阀保持关闭，由此排放聚合物和任何气体(和任何未气化的稀释剂或其它液体)至低压区或容器，如清洗塔；和(5)当蓬松物室内的聚合物固体含量达到所需水平，优选当蓬松物室基本上为空时，关闭底阀。开启和关闭阀门的顺序也可以根据时限或料位测定来确定。如需要可重复工序(1)至(5)将聚合物固体从中压区送至低压区。该系统也可以这样操作，使得蓬松物室在底阀开启之前减压，在顶阀开启之前增压。

包含蓬松物室和阀门的该技术是有效的，在于其使高压区内由于聚合物固体输送所导致的压力损失减少或最小化。该技术典型地比连续系统更为有效(也就是说，每单位量的聚合物有更少的高压气体降至低压)，这是因为本系统在高压区和低压区之间总是有一个阀门处于关闭状态。连续方法使用开放的通道或开启的阀门，由此在区与区之间具有一些高压气体和液体(如果有的话)的恒定泄露。维持在开启的阀门上面的中压罐内的聚合物含量可以帮助避免压力损失，但可能导致阀门堵塞的趋势增加，这是因为其限制了阀门的运动。此外，即使聚合物含量得以维持，高压气体仍旧有一些泄露。在本系统内，即使提供阀门，在上部阀门处于开启状态期间在高压区内保持聚合物含量也是有利的。如果该阀门在关闭时泄漏，到达低压区的高压气体的流动通过流经该阀门上的聚合物颗粒水平的弯曲通道而被减速。

令人吃惊地是为气体提供相对短的从高压闪蒸罐到蓬松物室和/或从蓬松物室到清洗塔的流路也是有利的。虽然这些流路导致一些压力损失，但是其可以减少通过球阀的压降，以便球阀可以方便的转动，并且阀门和调节器上的磨损得以减少。

蓬松物室可以这样设计和构造，以便避免聚合物在其中的积累或阻塞。一种用于避免聚合物积累或阻塞的技术将包括旋转搅拌器或刮板。旋转搅拌器混合聚合物固体，而混合可以防止聚合物固体保持静止状态过长时间。旋转刮板刮削蓬松物室的侧壁并除去任何附着于侧壁上的聚合物固体。另一用于避免聚合物固体积累或阻塞的技术将提供表面抛光(surface finish)的蓬松物室，以便促进来自反应器的聚合物固体的均匀流动。提供穿过蓬松物室的均匀流动的优点在于聚合物固体不分离，并且聚合物颗粒在蓬松物室具有相同的停留时间，从而促进获得均匀的产物组成。蓬松物室可以具有表面抛光和带角度并与树脂类型匹配的底部，以确保聚合物固体从蓬松物室流出。例如，蓬松物室可以具有抛光碳钢、不锈钢或其它适合的压力容器构造材料的表面抛光。

图1显示环管反应器10，其具有主区段12、上部次区段14和下部次区段16。这些上部和下部次区段定义了上部和下部的流动区。上部和下部次区段可以是水平区段，其通过肘管与主区段相连。或者，上部和/或下部区段可以是连续弯曲的构造，比如连接在一起的两个肘管。反应器可以通过常规装置冷却，比如双管热交换器18。各个区段通过光滑弯管或肘管连接到下一个区段，由此提供基本上没有内部阻碍的连续流路。聚合混合物通过马达24驱动的叶轮(未显示)进行循环。延长的中空附属设备用于连续排出中间产物淤浆，其大致标注为附图标记34作为参考。所显示的连续排出装置34位于邻近其中一个下部水平反应器环管部分16的下游端，而且邻近连接肘管。

连续排出附属设备显示处于环管反应器下部水平区段的下游端。另一可能的位置位于下降(根据流动方向)主区段的肘管的底部之上。该位置可以刚好在催化剂引入点之前，以便使得新鲜催化剂在其首次通过排出点以前在反应器内的可能时间最大化。然而，该连续排出附属设备可以位于任何区段或任何肘管上。然而正如所指出的那样，本发明同样适用于另外可选择的排出系统，比如沉降支管和/或非连续的非间歇(non-batch)排出系统。

优选，一些液体稀释剂在连续排出附属设备因压力降低而闪蒸，而剩余液体在进入中压罐之前由于加热和闪蒸管线(flashlines)内压力进一步降低而气化。将中间产物淤浆(反应器流出物)从连续排出附属设备34经由闪蒸管线36送至中压室28。在一些实施方案中，水、氢氧化物、醇、或其它适合的催化剂去活化剂通常经由注水导管26注入，从而“消灭”催化剂和/或助催化剂或使其变得非活性。因为这些是催化剂毒物，必须将其从任何再循环到反应器的物质中除去或至少基本上除去。

闪蒸管线36由热交换导管40所环绕，向该导管提供加热的流体，从而对在闪蒸管线36内的物质(淤浆、蒸气、液体和固体颗粒)提供间接加热。这就构成″闪蒸管线加热器″，其在流出物进入中压闪蒸室28以前加热反应器流出物，或至少防止流出物的过度冷却。该环绕导管40可以基本上与闪蒸管线36的长度相同，或可以比其长度短。

在一些利用闪蒸管线加热器的系统中，在到达中压室28之前，一些或全部稀释剂将在闪蒸管线36内闪蒸。然而，术语″闪蒸室″和″闪蒸罐″仍然常常被用来表示闪蒸管线之后连接的容器，其中气化的稀释剂与聚合物固体分离。″闪蒸罐″或″闪蒸室″仍然使用，即使在闪蒸罐内可能几乎没有或完全没有“闪蒸”，如果全部或基本上全部的稀释剂已经在闪蒸管线内气化。在闪蒸管线在较高压力下排出并且没有下游干燥装置的当前设计中，旨在设计这样的闪蒸管线，使得在进入闪蒸罐时几乎没有到完全没有压降。当从环管反应器向前进一步推进时，闪蒸管线内的压降通常沿其路程而增加。随着压力降低，蒸气变得较不密集，而物质的速率提高。因此当物质进入闪蒸罐时，管线每单位距离的压降提高至最高点。压力降低和闪蒸沿着闪蒸管线加热器都能发生。虽然当前并非优选，但是闪蒸也可以在闪蒸室内发生，但优选基本上全部的液体在进入闪蒸室之前气化。

在中压下保持聚合物固体于闪蒸罐内，从而使得夹带在聚合物固体内的烃有时间逸出并使蒸气域内的浓度平衡。本方法和设备可以施加到这样的系统中，其中全部、基本上全部、基本上没有、或一部分(也就是介于全部和完全没有之间)的稀释剂在引入中压室28之前在闪蒸管线36内闪蒸。因此，本方法和设备可以施加于这样的系统，其中全部、基本上全部、基本上没有、或一部分(也就是介于全部和完全没有之间)的稀释剂实际上在闪蒸室28内闪蒸。

在图1描述的方法和设备中，闪蒸室28是中压室，例如，如已由Hanson等人在美国专利No.4,424,341内阐明的两级闪蒸系统的中压室，其在此引入以作参考。优选，中压室或中压区可以在压力范围100-1500psia(7-105kg/cm²)内操作，优选125-275psia(8.8-19kg/cm²)，尤其优选150-250psia(10.5-17.6kg/cm²)或130-190psia(9.1-13.4kg/cm²)。中压室或中压区可以在温度范围100-250°F(37.8-121℃)内操作，优选130-230°F(54.4-110℃)，更优选150-210°F(65.6-98.9℃)或170-200°F(76.6-93.3℃)。上述数值可以是近似的。一般说来，较窄的范围特别适合于使用1-己烯共聚单体和异丁烷稀释剂的聚合反应，而较宽的范围特别适合于使用更高级的1-烯烃共聚单体和烃类稀释剂的聚合反应。

聚合反应流出物的大部分非固体组分将形成经由闪蒸气体管线42排出的蒸气。该蒸气(或闪蒸气体)主是异丁烷稀释剂。其也含有大部分未反应的乙烯和1-己烯单体。含有少量夹带的溶剂和单体的聚合物固体可以经由固体出口44连续地排出，该固体出口位于固体出口控制阀46之前。

中压室28装配有聚合物固体料位传感器38。该料位传感器可以是任何在容器内用来测定固体含量的传感器，包括振动点料位传感器、电容和直接与被测量物质接触的时域反射测量方法(TDR)装置、以及使用非接触装置的超声和雷达技术。该料位传感器可以是点料位测量传感器或连续料位测量传感器。原子核伽马射线装置也是适合的，可以装备用以测定宽量程的料位。

通过操纵控制阀46来控制从中压室28经由固体出口44排出的聚合物固体的流速。控制阀的操纵可以这样完成：确定代表闪蒸室28内聚合物固体实际含量的第一信号；确定代表闪蒸室28内聚合物固体所需含量(其可以预先确定或人工输入或根据其它参数自动计算)的第二信号；比较第一信号和第二信号，并确定响应于第一信号和第二信号间差异的第三信号；从而响应于第三信号操纵控制阀。第一信号由料位传感器获得，而第二信号优选是根据所需聚合物固体含量的输入值。可以使用任何适合类型的控制系统来操纵控制阀，包括独立控制器或集成系统。

控制系统可以这样配置，从而操纵控制阀使得聚合物固体停留时间维持在所需水平。聚合物固体停留时间优选基本上维持在0至2分钟之间。或者，聚合物固体停留时间优选维持在10秒至30分钟。或者，聚合物固体停留时间优选维持在30至90分钟或30至120分钟。

通过在中压区内将烯烃固体聚合物颗粒维持在所需水平，从而可以控制聚合物固体的停留时间，该停留时间是聚合物颗粒在中压区内所花费时间的平均值。聚合物固体的停留时间增加使得更多稀释剂(包括更多夹带的稀释剂)与聚合物固体闪蒸或分离，由此提高了由该区排出的聚合物的纯度和可加工性。此外，通过在中压区内将聚合物固体维持在所需水平，从而可以在该区和下游设备之间形成压力密封。另外，通过在中压区和清洗区之间提供压力密封，该密封不需要使用开/关阀门，运转和维护成本得以减少。另外，对单独的蓬松物室的需求也可以消除。该压力密封可以依靠聚合物固体的含量来限制气态或液体稀释剂(如果有存在的话)流出中压区。聚合物固体的颗粒可以基本上封闭稀释剂可获得的大部分流路(经过横截面积)。尽管如此，考虑少量流路仍可通过相邻颗粒之间的小间隙而获得。该小规模的连续流动可以降低中压区内稀释剂的最终回收效率。

聚合物固体经由固体出口44排出，并将其送至清洗塔48，或清洗区。一般将吹扫气体送到清洗塔底部，并与任何被清洗的稀释剂和单体一起由清洗塔顶部排出。虽然任何适合的不可燃气体可以用作吹扫气体，但是优选主要由氮气构成的吹扫气体。

本方法和设备也可以用于包括利用开/关阀门来维持中压区和清洗区之间压力密封的蓬松物室的系统。在此类系统内，连续闪蒸区排出管线(闪蒸区出口导管)可以用作初级或二级闪蒸区排出管线。

在一些系统内，聚合物固体可以连续地从中压区排出。该方法可以包括通过操纵固体出口控制阀，控制穿过中压区固体出口的聚合物固体的流速。该方法也可以包括下列步骤：确定代表中压区内聚合物固体实际含量的第一信号；确定代表中压区内聚合物固体所需含量的第二信号；比较第一信号和第二信号，并确定响应于第一信号和第二信号间差异的第三信号；和根据第三信号操纵固体出口控制阀。

图2显示一种包括蓬松物室和循环阀的系统。在该系统内，环管反应器10包含主区段12，该区段通过上部弯曲区段14a和下部弯曲区段16a连接起来。蓬松物室50位于中压室之后，或者更确切的说位于用于固体出口44的控制阀46之后。控制阀46可以是位于蓬松物室50上游的循环球阀，而第二循环球阀52可以位于蓬松物室50的下游。蓬松物室50可以作为降压(let down)室，其用于降低从中压室28所输送的物质的压力。

操作循环球阀46和52使得顶阀开启而同时底阀封闭。在此期间，蓬松物室50充满来自中压闪蒸室28的聚合物固体，并达到聚合物固体的所需水平或所需量，但是不超过最大可允许容量。当达到所需水平或所需量时，顶阀46关闭而底阀52开启，聚合物固体被输送到相对低压的容器，如清洗塔48。如需要可以重复这些步骤来从中压室28输送物质到清洗塔48。

可以根据与蓬松物室相连的计时器或料位指示计54开启和关闭阀门。阀门可以这样操作使得蓬松物室大于85％的容积被填充，或者大于95％的容积被填充，或者基本上完全填充。阀门46和52上的压降和磨损通过维持第一气体通道56和第二气体通道58而得以最小化，第一气体通道56用于气体从中压室28到达蓬松物室50，第二气体通道58用于气体从蓬松物室50到达低压目的地48。与连续方法相比，不连续的输送方法导致到达低压目的地48所产生的气体泄漏较小。

在清洗塔上可以承载中压室。使中压室排出的固体通过重力穿过被两个阀门隔开的蓬松物室，输送到清洗塔。蓬松物室具有一个清理筛(clean-out screen)和阀门来隔离操作阀用于维护。构架支撑高空中的中压室、蓬松物室、操作阀和隔离阀。

或者，可以修改设计，在中压区和清洗区之间用输送器容器取代蓬松物室，这是另一用于从中压区输送聚合物固体到低压区的技术。输送器容器也巳知被称为卸料桶或固体吹散泵(参见Zenz，″Fluidization and Fluid-Particle Systems″1989，p.665，在此引入作为参考)。输送器容器可以用于代替在中压区和清洗区(或其它低压区)之间的蓬松物室和阀门。在当前改进中，输送器容器可以与含有中压区的室结合，该室的上半部是高效能的旋风分离器。金属过滤器可以用在旋风分离器的顶部之上。

图3显示这样的构造，其包括在中压罐之后的输送器容器。在图3内，包含来自淤浆聚合反应的聚合物固体、气化的和/或液体稀释剂和其它组分的物流穿过入口60被送到中压罐62。罐62的出口具有手动闸64，当为了非常规用途想要密封该出口时，该闸可以关闭。手动闸64在正常运转期间通常保持开启状态，而在该期间出口阀66调节物质流出罐62的流动。物质(聚合物固体或浓缩淤浆)穿过阀门66到输送器容器68。在输送器容器68和中压罐之间提供排气管70，这是为了更容易地填充输送器容器68和防止背压，背压将阻碍物质流动。排气管70具有通风阀72。当输送器容器68基本上填满或其中的物质达到所需含量时，关闭和密封通风阀72和出口阀66。高压气体如压缩空气逐步送到输送器容器68的顶部，通过气体压力迫使物质穿过输送器出口74到达下一个处理阶段。这样，来自中压罐62的物质可以主要由除了重力之外的力来输送，比如高压气体的压力，从而没有必要将中压罐68高架于地面之上。一般将来自输送器容器68的物质送到接收罐76，其中物质与高压气体分离。输送器容器68内的物质含量可以由料位探测器78检测。可以由空气压缩机80提供高压气体。

通过这些使用输送器容器的设计可以获得以下许多优点：(1)因为中压罐可以位于较接近地平面的地方，使构件和成本最小化，(2)用于输送器容器的阀门比较小并且与蓬松物室相连的阀门相比成本较小，(3)可以加热来自输送器容器的在管线内的蓬松物，由此将减少烃输送的数量。

另一方案是将中压罐和输送器容器作为单一容器有效地结合起来。容器顶部可以设计作为高效旋风分离器，并且金属过滤器能在旋风分离器顶上使用。当输送器容器上的底阀开启，通过来自高压闪蒸罐大约135psig的闪蒸气体将物质输送到清洗塔顶部。聚合物输送可以通过致密相输送来进行，直到管线清空。或者，输送管线可以连续运转，采用输送器阀门完全或部分开启来对流动进行粗调。精细的流动和固体输送速率的调节可以通过改变添加到致密相输送管线的助推气体的数量而获得。该气体速率可以通过输送器底部内的料位得到控制。由此，就消除了一般用于闪蒸室下面的巨大阀门的循环运转，也消除了2个输送器容器的循环。

或者或附加地，可以使用结合闪蒸罐和联锁室旋风分离器的两个输送器容器。如果有的话，备用的旋风分离器输送器容器将考虑用来清除聚合物块。从反应器排出的聚合物固体和稀释剂将进入成切线的输送器容器之一。聚合物固体将下落至底部而气体将从顶部流出。当输送器容器内积聚到足够含量，流体将会转移到另一个输送器容器。开启第一输送器容器底部上的阀门，将淤浆致密相流体送达清洗塔顶部之上。当输送器倒空固体，通过特征声音或料位探测器指示，关闭底阀。当第二个容器填满，来自反应器的流体转回到第一个容器，将第二个容器倒空。时限调节或容器内料位控制将避免容器完全变空，并导致高压闪蒸气体释放，使得输送器的底部球阀将最小量的闪蒸气体送到清洗塔。

结合中压罐和输送器容器的系统的优点包括：(1)闪蒸室和清洗塔构件可以最小化。没有高压闪蒸罐的设备可以用高压闪蒸更经济地改进。(2)清理筛可以在远离反应器和精制装置(flnishing)的位置位于地平面。(3)用于输送器的阀门可能将比用于联锁室的阀门小的多。(4)较小的阀门不必常常循环启闭，由此其具有更高的蒸汽因子(steamfactor)。这是在淤浆设备中不需循环阀而连续控制固体和气体流动的一种方法。(5)可以使用更多闪蒸管线加热器对到达清洗塔的输送管线内的蓬松物加热。

尽管本发明参考某些实施方案进行描述，但本领域中的技术人员可以理解，在不脱离本发明范围的前提下可作各种改变和利用等同技术来取代。另外，按照本发明的教导而不离开其范围，可以进行许多改进来适应特别的状况或物质。因此，希望本发明不限于所述的具体实施方案，但本发明将包括属于所附权利要求范围内的全部实施方案。

Claims (22)

1.一种用于烯烃淤浆聚合和将稀释剂与聚合物固体分离的方法，该方法包括：

在反应区内使至少一种烯烃单体在液体稀释剂内聚合，从而产生包含液体稀释剂和聚合物固体的流体淤浆；

从反应区排出一部分淤浆；

加热排出的部分淤浆；

将排出部分的淤浆送至中压区，其中大部分稀释剂与聚合物固体分离，其中中压区的压力范围为100-1500psia；

从中压区排出聚合物固体；和

不通过闪蒸区将聚合物固体输送到清洗区。

2.如权利要求1所述的方法，其中中压区的压力范围为130-190psia。

3.如权利要求1所述的方法，其中中压区的温度范围为100-250°F。

4.如权利要求3所述的方法，其中分离的稀释剂在中压区之后不需压缩而凝聚。

5.如权利要求1所述的方法，其中顶阀、蓬松物收集区和底阀配置在中压区和清洗区之间，并且通过下列步骤将聚合物固体从中压区输送到清洗区：

(i)当底阀关闭时，开启顶阀；

(ii)将聚合物固体送入蓬松物收集区；

(iii)在蓬松物收集区内的聚合物固体含量达到第一所需水平之后，关闭顶阀同时底阀保持关闭；

(iv)开启底阀同时顶阀保持关闭，由此将聚合物固体送到清洗区；和

(v)当蓬松物收集区内的聚合物固体含量达到第二所需水平时，关闭底阀。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括在步骤(iii)和(iv)之间在蓬松物收集区内降压和在步骤(v)之后在蓬松物收集区内增压的步骤。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括将聚合物固体从中压区输送到输送器区；和通过除重力之外的力从输送器区输送聚合物固体到清洗区。

8.如权利要求7所述的方法，进一步包括在输送器区之后加热聚合物固体。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括从中压区输送聚合物固体到第一输送区；当第一输送区内的聚合物固体含量达到所需水平，从中压区输送聚合物固体到第二输送区。

10.如权利要求1所述的方法，其中主要通过来自中压区的闪蒸气体将聚合物固体输送到清洗区。

11.如权利要求1所述的方法，其中在中压区之后聚合物固体基本上没有未夹带的稀释剂。

12.如权利要求11所述的方法，其中在清洗区之后聚合物固体基本上没有夹带的稀释剂。

13.如权利要求1所述的方法，其中控制从中压区排出聚合物固体的速率，用于该控制的步骤包括：

确定代表中压区内聚合物固体实际含量的第一信号；

确定代表中压区内聚合物固体所需含量的第二信号；

比较第一信号和第二信号，并确定响应于第一信号和第二信号间差异的第三信号；和

根据第三信号操纵固体出口控制阀。

14.一种用于将稀释剂与聚合物固体分离的设备，该设备包括：

(a)一个适合于将稀释剂蒸气与聚合物固体分离的中压室，该室具有一个用于接收包括来自淤浆反应器的稀释剂和聚合物固体的流体淤浆的入口，一个用于排出聚合物固体的固体出口，和一个用于排出气化稀释剂的气体出口；

(b)一个与中压室接触用于检测中压室内聚合物固体含量的料位传感器；

(c)一个流体连通到中压室固体出口的出口阀，其中根据检测的含量操纵出口阀；和

(d)一个流体连通到气体出口用于接收和不需压缩而冷凝气化稀释剂的冷凝器，和一个流体连通到出口阀的清洗塔，该清洗塔接收来自中压室的聚合物固体。

15.如权利要求14所述的分离设备，进一步包括：

一个位于出口阀下游并与之流体连通的蓬松物室；

一个与蓬松物室底部流体连通的蓬松物室阀；

一个与蓬松物室阀流体连通的清洗塔；和

用于操作出口阀和蓬松物室阀的装置，使得阀门不同时开启。

16.如权利要求15所述的分离设备，其中蓬松物室容纳用于避免聚合物积累和阻塞的旋转装置。

17.如权利要求15所述的分离设备，其中蓬松物室具有一个带角度的底部和促进聚合物固体活塞式流动的表面抛光。

18.如权利要求15所述的分离设备，其进一步包括一个设置在中压室和淤浆反应器之间并使两者流体连通的闪蒸管线；和一个与至少大部分长度的闪蒸管线存在热交换关系的闪蒸管线加热器。

19.如权利要求14所述的分离设备，其进一步包括位于出口阀下游并与之流体连通的第一输送器容器。

20.如权利要求19所述的分离设备，其中第一输送器容器位于清洗塔上游并与之流体连通。

21.如权利要求19所述的设备，其进一步包括：

位于出口阀下游并与之流体连通的第二输送器容器；

一个可操作地连接到第一和第二输送器容器上的输送器容器控制器，该控制器适合于使聚合物固体在第一和第二输送器容器间交替流动。

22.如权利要求14所述的分离设备，其中中压室也是一个输送器容器。

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