CN101374595A - 环流反应器之间的输送管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在双环流反应器中的第一和第二反应器之间的输送系统，所述输送系统被装备用于通过提供调节装置而减少在输送管线中的阻塞，所述调节装置被安排用于确保在各条输送管线中的相等的涌料。

Description

环流反应器之间的输送管
本发明涉及在双环流反应器中的烯烃聚合领域且特别是具有非常活泼的催化剂体系的烯烃的聚合。
高密度聚乙烯(HDPE)最先是通过在作为所得聚合物的溶剂的液体中进行的加聚反应制造的。该方法迅速被根据齐格勒或菲利普的淤浆条件下的聚合反应所替代。更具体而言，淤浆聚合反应在管式环流反应器中连续地进行。形成聚合反应流出物，其为悬浮在液体介质(通常为反应稀释剂和未反应单体)中的颗粒聚合物固体物的淤浆(例如参见US-A-2,285,721)。需要将聚合物与包含惰性稀释剂和未反应单体的液体介质分离而不将液体介质暴露至污染物中，以使所述液体介质可以在最少的或无纯化下再循环至聚合反应区域。如US-A-3,152,872中所述，将聚合物和液体介质的淤浆收集在淤浆环流反应器的一个或多个沉降腿中，所述淤浆周期性地从所述沉降腿排放到闪蒸室中，从而以间歇方式进行操作。将混合物闪蒸以从聚合物中除去液体介质。然后需要再压缩气化的聚合反应稀释剂以浓缩其至液态，在纯化(如果需要的话)之后，然后将其作为液体稀释剂再循环至聚合反应区域。
通常需要沉降腿以提高从反应器取出的淤浆中的聚合物浓度；但是由于沉降腿在连续工艺上施加了间歇工艺，因而沉降腿有一些问题。
EP-A-0,891,990和US-A-6,204,344公开了两种用于减少反应器的不连续行为和出于同样原因用于提高固体浓度的方法。一种方法在于用富集淤浆的连续补偿代替沉降腿的不连续操作。另一种方法在于使用更强劲的循环泵。
新近，EP-A-1410843公开了一种淤浆环流反应器，该反应器包括在环流之一上通过与主路线具有不同输送时间的替换路线来连接同一环流的两个点的支路管线，用于提高循环淤浆的均一性。
双环流体系由于通过在各个反应器中提供不同的聚合条件而提供了制备高度定制的聚烯烃的可能性而十分令人满意。聚合物产物通过一条或几条输送管线从第一环流输送到第二环流。然而，由于在当前的结构下，双环流反应器需要彼此靠近以确保生长聚合物从一环流到另一环流的足够的输送，因而通常难以找到合适空间以建造这些双环流反应器。相反地，在实际情况中，输送管线通常相当长且在这些管线中循环的物料的平均速度小于1米/秒。当在双环流反应器中使用非常活泼的催化剂体系(例如茂金属催化剂体系)时，输送管线的长度成为问题。由于非常活泼的催化剂体系的高反应性，在输送管线中有聚合和由此堵塞的风险。因此这些管线必须非常短以避免由于残存单体进行聚合反应引起的堵塞。
因此，需要提供手段以连接两个可彼此远离的现有反应器和确保聚合物产物从第一到第二反应器的输送的平稳进行。
本发明的一个目的为连接两个远离的环流反应器。
本发明的另一个目的为减少在两个环流反应器之间的输送管线中的阻塞或堵塞。
通过本发明实现(至少部分地实现)这些目的中的至少一个。
附图说明
图1表示本发明的双环流反应器的结构，其中将从第一到第二环流反应器的所述输送管线连接到连接所述第二反应器的两点的所述支路管线。
图2表示设置用于在各条输送管线中产生相等涌料的调节系统。
因此，本发明提供表示于图1中的输送系统且包括：
-在所述第二环流反应器(2)上的支路(11)，其长度为两个环流反应器之间距离的约两倍，以延伸至所述第一环流反应器附近；
-两条或多条输送管线(14)，其在最靠近第一环流反应器的位置处将产物从所述第一环流反应器输送到所述支路管线中；
-调节装置，其确保在各条输送管线中的相等的涌料。
典型的支路管线结构描述于EP-A-1542793中：其通过与主路线有不同输送时间的替换路线连接相同环流的两点。如此改造的淤浆环流反应器在反应器内提供改善的混合。
在整个本说明书中，形成淤浆环流反应器的环流是串联的且另外，各个环流可以折叠。
确保在各条输送管线中的相等涌料的所述调节装置表示于图2中。
所述调节装置包括：
-主涌料管线(30)，其运送异丁烷、连接所有输送管线并装有转子流量计；
-二级涌料管线(40、41、42)，其各自将所述主涌料管线连接到一条输送管线(50、51、52)；
-在各条二级涌料管线中，控制装置(60、61、62)通过上流异丁烷压力和下流输送管线压力之间的差进行操作。
在根据本发明的优选的实施方式中，控制装置包括垂直于所述二级涌料管线的轴而放置的孔板。
典型地，所述支路管线运送总流量的0.5～50％(优选总流量的1～15％)的淤浆的一部分。通过支路管线的流动时间与需要的用于穿过主环流的时间是不同的，因为路线具有不同的长度。这种行程时间的差别导致改善反应器内的淤浆均匀性的纵向混合。
优选地，进入支路管线的入口点位于出口点的上流以受益于这两点之间的压力差并因此产生固有加速度。
优选地，所述淤浆以1～90度的角度(优选以30～60度的角度，更优选地以约45度的角度)再注入到主环流。
所述支路的直径小于所述主环流的直径并且所述支路的直径DB与环流直径DL的比例DB/DL为1:12～1:2，优选1:6～1:3。
所述支路管线的直径典型地为12cm～30cm。另外，在所述支路管线中的弯管优选为大半径弯管：它们典型地具有等于所述支路管线的直径的至少10倍的曲率半径。所述支路管线内的典型的淤浆速度为10米/秒以上。
所述支路管线可装有具有冷却介质的夹套。
当仅通过所述支路管线的所述入口点和所述出口点之间的压力差运行时，两个待连接的环流之间的距离可高达30m，优选高达20m，更优选高达15m。
本发明的输送系统可与本领域已知的任何催化剂体系一起运行，但是对茂金属催化剂体系最有利，所述茂金属催化剂体系是非常活泼的并因此可在输送管线内导致聚合反应从而产生管线的堵塞。它可用于烯烃的均聚或者共聚。优选地，所述烯烃为乙烯或者α-烯烃，更优选乙烯或者丙烯，且最优选乙烯。共聚反应通过加入共聚单体(优选选自C4～C8 α-烯烃，最优选己烯)而获得。
在本发明中，连接到所述第二反应器的所述支路管线的长度相对于最初的结构增加了，使得其紧密地通向所述第一反应器。所述输送管线卸料到附加到所述第二反应器的所述支路管线上而不是直接卸料到所述第二反应器。在这种结构中，所述输送管线比如果将其直接连接到第二反应器短得多。
优选地，产物从所述第一反应器的取出通过一个或者多个沉降腿操作，其各个具有卸料到所述支路管线中的输送管线。或者，几条或者所有输送管线可在连接到所述支路之前联合成共同的排放。
本发明产生与用在EP-A-1410843中公开的支路管线获得的那些优点相同的优点：
-用所述支路改进的环流反应器获得的聚合物产物具有比用未改进的环流反应器获得的聚合物产物高1～5％的堆密度；
-基本上改进了催化剂的生产能力而没有任何生产上的损失。催化剂的生产能力典型地提高了10～50％。这种催化剂生产能力上的改进的获得归因于反应器中停留时间的增加和稳定运行窗口的延伸。已经观察到，固体含量(测定为颗粒质量流量与总的质量流量的比例)增加了至少1.5％，优选至少3％。
除了在单个反应器中通过所述支路获得的这些优点之外，连接所述第一反应器出口点到所述支路管线的所述输送管线可缩短。在这些输送管线中聚合从所述第一反应器出来的未反应烯烃的风险因此而降低。所述第一反应器中的烯烃的浓度可增加到至少6％，优选约8％的浓度。通过确保在所有输送管线中的相等涌料，阻塞的风险进一步减少。
实施例
评价几种输送设计。输送系统的示意性的设计表示在图2中。对于所有的设计，支路管线的入口点和出口点之间的压力降完全控制管线中的流动。
反应器参数如下。
第一反应器
容积：19m3
沉降腿数：3
沉降腿内径：19.37cm(标准8＂管)
沉降腿容积：每个30升
反应器内径：45.56cm(标准20＂管)
聚乙烯生产：6.5吨/小时
乙烯浓度：6重量％
固体浓度：42％
第二反应器
体积：19m3
沉降腿数：4
沉降腿内径：19.37cm(标准8＂管)
沉降腿容积：每个30升
反应器内径：45.56cm(标准20＂管)
聚乙烯生产：4.5吨/小时
乙烯浓度：7重量％
固体浓度：42％
输送体系的参数选择如下。
支路管线
-流体分离处的角度＝33°
-流体再结合处的角度＝45°
-支路管线长度＝18m
-支路管线内径＝14.64cm(标准6＂管)
-支路管线具有5个弯管：3个弯管具有90°的角度，一个弯管具有33度的偏转角度，一个弯管具有23度的偏转角度。
在第一反应器的出口处，聚合物产物收集在三个沉降腿中，每个沉降腿具有19.37cm(标准8＂管)的直径和30升的容积。各个沉降腿装有周期性地通向输送管线的转动阀。输送管线具有7.37cm(标准3＂管)的直径和2～3米的长度。设定具有异丁烷的输送管线的涌料以维持在输送管线中的连续的最小流动。
所有的涌料管线(主要管线和二级管线)具有2.54cm(1英寸)的直径并运送异丁烷流。各条二级涌料管线装有垂直于异丁烷流而放置的孔板并因此感知上流异丁烷压力和下流输送管线压力。其作用为调节所有三条输送管线中的涌料流速并使其相等。
该系统成功地抑制了输送管线中的阻塞。

Claims (9)

1.一种在双环流反应器中的第一和第二反应器之间的输送系统，其包括：
-在所述第二环流反应器(2)上的支路管线(11)，其长度为这两个环流反应器之间距离的至少1.5倍，以延伸至所述第一环流反应器附近；
-两条或多条输送管线(14)，其用于在靠近所述第一环流反应器的位置处将产物从所述第一环流反应器输送到所述支路管线(11)中；
-调节装置，其用于确保在各条输送管线中的相等的涌料，其中所述调节系统包括：
i)用于运送异丁烷的主涌料管线(30)，其连接所有输送管线，并装有转子流量计；
ii)二级涌料管线(40、41、42)，其各自将所述主涌料管线连接到输送管线(50、51、52)；
iii)在各条二级涌料管线中的控制装置(60、61、62)，其用于通过上流异丁烷压力和下流输送管线压力之间的差进行操作。
2.权利要求1的输送系统，其中在所述第二环流反应器上的所述支路管线的长度为所述两个环流反应器之间距离的至少两倍。
3.权利要求1或2的输送系统，其中在将该聚合物产物倾卸到所述两条或者多条输送管线中之前，将其收集在两个或者多个沉降腿中。
4.权利要求1到3中任一项的输送系统，其中两条或者多条输送管线在连接到所述支路管线之前结合到一起。
5.前述权利要求中任一项的输送系统，其中所述控制装置为在所述二级涌料管线中垂直于所述流动管线而放置的孔板。
6.前述权利要求中任一项的输送体系的用途，其中该聚合反应催化剂体系包括非常活泼的催化剂组分如茂金属催化剂组分。
7.权利要求1到5中任一项的淤浆环流反应器在均聚或共聚烯烃中的应用。
8.权利要求7的用途，用于增加所述第一反应器中的烯烃的浓度至至少6％的浓度。
9.权利要求6到8中任一项的用途，其中所述烯烃是乙烯。
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