CN102256697A - 高压聚合工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有改进的能量消耗率的高压管式反应器烯烃聚合设备。该设备可以是新构造的或通过给现有设备消除瓶颈而形成。管式反应器的管可具有用于冷却以增大转变的改进布置以及使用喷射泵来循环未反应单体同时允许维持浑浊度的优化的聚合物循环气体分离布置。改进的冷却布置包括形成管尾端的压力降低的冷却区和/或用于前进料并且允许更多单体作为侧面进料供给的缩短的加热区。

Description

高压聚合工艺

技术领域

本发明涉及给使用自由游离基来聚合的连续管式烯烃聚合设备和工艺的消除瓶颈和/或降低能量消耗的方法。本发明尤其涉及对于多个冷却反应区采用多个引发剂喷射点的这种设备和工艺。本发明包括通过修改现有的多喷射点管式反应器以增大设备能力和/或降低能量消耗从而消除瓶颈。

背景技术

连续高压管式反应器聚合设备将相对低成本的烯烃(通常为乙烯)单体进料转变为有价值的聚烯烃产品。聚合在高温高压下发生并且是高度放热的。高压聚合在管式反应器中发生，聚合混合物以湍流栓塞流的方式穿过该管式反应器。管式反应器由结合在一起以构成整个管长度的若干管段构造。如这里使用的，术语“管”指的是结合在一起的管段的全体。

烯烃单体一般是乙烯，但是可烯属地共聚的单体也可用作共聚用单体，比如醋酸乙烯酯。这里使用的术语“聚合物”因而包括均聚物和共聚物，这些均聚物和共聚物结合有源自于一种或更多种共聚用单体的单元。术语“聚乙烯”指的是包含超过50％摩尔比的乙烯衍生单元的乙烯基聚合物。

典型的商用设备具有从500米至3000米的总管长且管径为20至100毫米并且在1500至3500巴(150-350MPa)和120至350℃下操作。生产是大规模的，高达200千吨(kT)/年或更大。电动压缩机每年可消耗25兆瓦(MW)或更多的电能。更多的能量以蒸汽的形式消耗以将进料加热至开始聚合的“反应起始温度”。这个温度有时称为“点燃”温度。

设备一般使用两个压缩机，每个具有顺序布置的多级：初级压缩机提供单体进料的初始压缩并且次级压缩机将由初级压缩机产生的压力增大至发生聚合的水平。压缩机可使用中间冷却器来去除由于压缩产生的热。

管一般具有初始部，这里称为将被压缩的单体进料加热至反应起始温度的“加热区”。这通常称为“前进料”。热流体(比如蒸汽)流过包围管段的管套以使用由管段形成的内部热交换表面积来实现热交换。一旦达到反应起始温度，将引发剂喷射入管并分解为引起聚合的自由游离基。管在喷射引发剂之处下游的部分形成一个或更多个反应区，在所述反应区处发生聚合并且由于聚合引起的温度升高由外部管冷却或加入新的单体进料来抵消。管的下游部分用来冷却聚合物和未反应单体的被压缩混合物，用于后续工艺。

这里使用的术语“上游”和“下游”指的是单体和聚合物穿过设备的流动方向，从单体源开始、压缩和聚合并终止于用于聚合物产品的完工阶段，除非从文中清楚地看出另一种意思。

冷却剂流体比如水可从外面冷却管。使用由被冷却的管段所形成的内部热交换表面积来实现热交换。冷却剂流体流过包围管段的冷却管套。管的涉及热交换的总内部表面积由(a)经受这种冷却的管的轴向长度和(b)内孔的沿着管的轴向长度可以变化的内径来计算。

在一些类型的设备中，冷却流体可以是“冷的”，这意味着冷却剂保持在低于聚合物熔点的温度。在其他类型的设备中，冷却流体可以是“温的”或“热的”，这意味着冷却剂保持在高于聚合物熔点的温度。冷却流体经常是压水以允许冷却水达到超过100℃的温度。由冷却剂流体如此移除的“废”热能用来产生用于连续聚合工艺的其他功能或用在聚合工艺自身外面的热或蒸汽。

连续管式反应器设备的效率能以不同方式表达。一种度量是生产每单位聚合物所消耗的能量，称之为“能量消耗率”。对于大型反应器而言，这通常在每生产一千克聚乙烯(PE)0.8千瓦时的区间内。分子主要取决于用来驱动压缩机的能量。产生其压力足够高以用于将进料加热至反应起始温度的蒸汽时所消耗的另外能量没有在这个能量消耗率中反映。分母受到进料沿着管的长度转变为聚合物的程度的影响。

这里使用的“转变”是，基于供应至管的单体的重量，供给入管式反应器的单体在其穿过管期间被转变为聚合物的重量百分比。设备效率的另一度量是额定容量，其是每年能生产的聚合物总量，等同于每年单体消耗量。额定容量是压缩能力和转变的函数。

转变可通过提供沿着管式反应器的长度间隔开的若干反应区来增大(参见WO2007-018870和WO2007-018871)。温度低于管内流体温度的乙烯可在这种下游反应区处喷射，从而冷却沿着管经过的流体。这些一般称为“侧面进料”。转变可通过冷却这些侧面进料以增大冷却作用(参见例如WO2007-018871中的[0003]段)以及通过降低对如上所述通过管壁进行的外部冷却的依赖来进一步增大。

当穿过管的大块反应器混合物块体(有时称为“流浸膏”)将处于单相时，管的外部冷却(尤其是用冷的冷却剂流体进行的外部冷却)会导致管的内部由于聚合物沉积物而结垢。污垢聚集降低热传递并且因此可能会降低管中单体至聚合物的转变。污垢的聚集能例如通过在管中维持湍流状态(参见US3628918和US4175169)以及通过使穿过管的流体脉动(“扰动”)(参见US3299033和US3714123)来抵消。

工艺控制系统旨在使用在夹持并密封于相邻管段之间的“环”(也称为“垫圈”)中的适当间隔的热电偶来为每个反应区提供正确的混合和温度。源自连续聚合反应和与管相关的冷却的温度曲线由定位于环中的热电偶测量。目标温度曲线能通过改变喷射速率、以及自由游离基引发剂、单体和可选的用来控制聚合物分子量的转移剂的类型和组合来维持。

在常规反应器中，出现于管下游端处的管式反应器流出物的加热流是包含聚合物、未反应单体和残留转移剂(如果有的话)的单相混合物。在使用多反应区时，转变一般超过20％。流出物首先经过管下游端处的减压阀(这里称为“减压阀”)。减压阀降低流出物压力以使得流出物不再处于单相并且开始形成两相：具有未反应单体的富含单体相和富含聚合物相。

两相混合物在后续分离阶段中逐渐分离。将分离的剩余反应剂，比如未反应单体，循环以返回至压缩机。被循环的材料能共同地称为“循环气体”。后续分离阶段可包括级联的分离容器或“分离器”，它们从两相混合物分离聚合物直到最后在环境温度和压力条件下获得固体聚合物颗粒。WO2007-018870和WO2007-018871示出了在级联的两个容器(最上位置(即最远上游)的高压分离器和最低位置(即最远下游)的低压分离器)进行的常规分离，并且高压分离器的分离物(overhead)被传输至次级压缩机的入口。

US4342853描述了三个分离阶段的使用，中间分离器定位于高压分离器和低压分离器之间。在说明书和权利要求中，中间分离器称为中压分离器。将高压分离器的分离物作为循环气流传送至次级压缩机。将中压分离器的分离物作为循环气流传送至初级压缩机的入口，其目的是提高能效和移除残留气体。来自低压分离器的分离物的处理方式并未描述。

GB1338280在压力下降后将压缩后的新乙烯与已反应混合物相混合以冷却或“急冷”两相流出物，从而避免减损产品质量(尤其是光学性质，比如浑浊度)的分解反应、链转移、氧化、分支和交联。US3509115类似。

WO2007-134671仅使用高压分离器和低压分离器。反应器流出物的部分动能用来驱动喷射泵，喷射泵将已冷却的高压分离器的部分分离物循环气流置于废热锅炉中，以产生蒸汽并将蒸汽循环至高压分离器。这样，提供冷却流，其至少部分地替换GB1338280和US3509115中的新乙烯流。通过使用喷射泵来从循环气流的被冷却部分产生急冷流，降低了在初级压缩机中压缩单体以提供急冷流的需要。

WO2007-134670公开了使用位于高压分离器和低压分离器之间的中间分离器(中压分离器)的分离和循环布置。喷射泵布置为使得流出物的动能用来传输中压分离器的分离物并将其与减压阀下游的流出物组合。与将中压分离器分离物传输至初级压缩机入口的US4342853不同，在WO2007-134670中，中压分离器分离物经过喷射泵和高压分离器通到流到次级压缩机入口的循环气体。这样降低了在初级压缩机中再压缩循环气体的需要。

US2003-0114607描述了一种连续管式反应器，其中通过优选地与前进料(参见[0008]和[0010]段)一起喷射链转移剂从而与良好光学性质比如混浊相结合地获得高转变。单体浓度和链转移剂之间的相关性解开(参见[0017]段)。这样，较高的转变能与良好的光学性质相组合。

本发明的目标之一是降低管式反应器设备的能量消耗率，尤其是在不增大管长度和额定压缩机负担之下降低能量消耗率。本发明的又一目标是在给定压缩机能力之下增大聚合物的生产量和/或在生产相同量的聚合物下降低压缩机所消耗的电量。本发明的再一目标是在不降低聚合物质量(尤其是光学性质比如浑浊度)之下降低能量消耗率和增大转变和设备能力。更具体地，本发明的目标之一是通过在给定管长度的情况下允许容纳更多反应区来增大转变以及改善未反应成分从管流出物的提取。

发明内容

本发明依赖于对连续管式反应器聚合设备的变型和改进，所述变型和改进在某些情况下个别地从现有技术中已知，比如以上背景技术中公开的。在本发明中，诸多个别的变型和改进组合地作用以改进设备效率。变型和改进被选择和组合为以简单、低成本的方式获得改进的设备效率。为此，涉及管部分自身的变型和改进可与分离和循环级联中的改进相组合以在管中的聚合过程中以及在后续分离和循环布置中都获得平行的改进。

本发明的变型和改进能应用于现有设备以就能量消耗率和设备能力而言增大其效率。这里使用的“消除瓶颈”指的是仅影响限制年生产能力的那些部件的设备的变型。相比通过构造新设备来扩大能力，消除瓶颈能以低得多的成本形成额外能力。消除瓶颈的能力增大可通过增大转变来实现并且可与能量消耗率的改进相关联。与用来消除瓶颈和增大设备能力相同的变型和改进也能用来通过降低单体压缩程度来降低能耗，因此降低电能消耗，而非使用改进的效率来生产更多的聚合物产品。

本发明的变型和改进也可用于待构建的新设备。在说明书和权利要求中，消除瓶颈方法的内容中描述的可选特点同样能应用于新设备的构建。这种新的或消除瓶颈的设备的操作也导致分开描述和请求保护的新的且有利的聚合工艺。

在本发明的第一个方面，引入一些改进来通过改善的外部冷却来改进从管移除热。在这个方面，本发明提供了一种给使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的现有设备消除瓶颈和/或降低能量消耗的方法，该设备包括：

(i)用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有：在上游端的用于给从压缩机装置供应的单体提供加热内表面的加热区以及多个纵向间隔开的反应区，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料，以及与反应区相关联的冷却装置，冷却装置包围管用于提供从单相条件下的聚合反应混合物移除热的冷却内表面，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将来自管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

其中消除瓶颈的方法涉及对管的下游部分变型以提供用于在管的下游端的上游提供两相状态的压力降低的冷却区以及在压力降低之后冷却管内流出物的冷却内表面。术语“压力降低的冷却区”使用的词语“降低”是相对于上游反应区中的较高压力而言。降低的程度能被控制用以引起流浸膏从单相混合物转变为能经受各种分离步骤的两相混合物。使用中，压力降低的冷却区的精确压力能根据上游流浸膏的压力以及下游分离和循环布置的期望压力和流速而变化。

压力降低的冷却区能在未显著改变消除瓶颈之前存在的管长度的情况下获得。经过压力降低的冷却区的管式反应器流出流体在压力降低的条件下被有效地冷却，相比没有压力降低的情况而言，允许通过外部冷却移除更多的热。能减少或避免在初级压缩机中压缩的单体的冷的急冷流(如GB 1338280中)的使用。管整体的急冷/冷却能力能增大以在不显著降低光学性质比如浑浊度的情况下允许更高的转变水平。

适合地，压力降低的冷却区具有比具有单相条件的在下游端处的管部分的内孔相比相等或优选更小的内孔。这有助于最大化湍流并且因此最大化冷却。压力降低的冷却区可占据管总长度的40％至65％，优选地50％至60％。压力降低的冷却区的上游端通过某些用来降低管中压力的装置来限定。降低压力的装置可以是在压力降低的冷却区开始的上游处的减压阀，其优选地布置成通过冷却流体来冷却。

在本发明的第二个方面，一些改进被引入来降低前进料的热输入和增大下游聚合和热移除的机会。在这个第二方面，本发明提供了一种给使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的现有设备消除瓶颈和/或降低能量消耗的方法，该设备包括：

(i)用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有在上游端的用于给从压缩机装置供应的单体提供加热内表面的加热区以及多个纵向间隔开的反应区，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料，以及与反应区相关联的冷却装置，冷却装置包围管用于提供从单相条件下的聚合反应混合物移除热的冷却内表面，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

所述方法涉及将加热区的加热内表面减少至管的总内表面积的5％至10％并且将冷却内表面延伸至管的其余内表面。加热区的下游端通过第一引发剂喷射点所处的位置来限定。热交换中涉及的管的热交换内表面积由(a)在特定管部分比如加热区的管轴向长度和(b)内孔的沿着管的所述特定部分的长度变化的内径来计算。热交换中涉及的管的热交换总内表面积包括管的沿着其长度被冷却或加热的组合表面积。管的剩余内表面包括管在加热区下游的所有部分，包括压力降低的冷却区。实际上，每个反应区的全部长度被冷却，包括反应区的其中聚合放热引起温度升高的部分。降低可主要通过减小加热区的长度来实施，并且可选地通过将加热区的内径减小至30mm至55mm，例如减小5％至15％。加热区的内径优选地小于下游反应区和/或压力降低的冷却区的内径。加热区的长度可以是管总长度的8％至15％。

那么较少的热用来将前进料加热至反应起始温度。适合地，管的被加热以将压缩进料带至反应起始温度的长度被降低其原始长度的20％至60％。在加热区下游通过侧面进料供应至管中反应区的压缩进料的比例能增大，这以被带至反应起始温度的用于前进料的比例为代价。可引入附加的侧面进料以在消除瓶颈之前所使用的管部分中形成附加的反应区，用于加热前进料。

以上第一和第二方面的变型和改进每个都有助于最大化管整体的冷却能力并且因此最大化管的潜在生产能力。长度减小的加热区允许管的更多长度将热传递至冷却剂。加热区和压力降低的冷却区之间的反应区的组合长度可以是管的总长度的25％至40％。

单独地或组合地使用前述方面，由于增大的转变导致的聚合物和未反应材料的增大流能经受高效的分离和循环过程，仅需要对现有级联分离器的有限变型。

适合地，(i)喷射泵装置被结合来将来自中压分离器的分离物泵送入来自管的下游端的两相冷却反应器流出流用以供应至高压分离器，(ii)将高压分离器的至少部分分离物循环传递至次级压缩机的入口侧。这允许设备被操作为使得通向初级压缩机的循环气体质量流和通向次级压缩机的循环气体质量流之间的平衡能改变以增大循环至次级压缩机的循环气体的量。因而(iii)从中压分离器循环至次级压缩机的未反应单体的比例增大，这以从低压分离器循环至初级压缩机的未反应单体的比例为代价。

有利地，除了泵送中压分离器的分离物之外，喷射泵装置可将来自高压分离器的部分分离物流转向经过冷却热交换器并泵送冷却的流以汇合两相冷却反应器流出流。组合的流传递至高压分离器。这补充了压力降低的冷却区中的冷却或急冷。喷射泵装置可以是具有用于被转向的高压分离器分离物以及来自中压分离器的分离物的多个入口的单个喷射泵。喷射泵装置可布置为将来自高压分离器的少于30％的分离物流转向经过冷却热交换器。

附图说明

图1是根据本发明的管式反应器乙烯聚合设备的示意图；

图2a是示出图1的管式反应器的相邻管段之间的互连的纵向剖面图；

图2b是示出具有热电偶的透镜环的横截面；

图3示意性地示出沿着管的长度具有不同反应区(未按比例)的纵截面；

图4是图3的管式反应器中形成的典型温度曲线；

图5是在图1的反应段下游端和产品冷却段上游处的减压阀的横截面；并且

图6是用于图1的设备的分离系统中的喷射泵的截面图。

具体实施方式

减压阀可由冷却流体冷却以使得阀受到在最后反应区下游可能会遇到的较高流出物温度的影响更小。阀可用来允许定期打开以撞击反应器和减少管内壁的污垢。压力减小的冷却区域的内孔的减小直径(一般在任何减压阀的下游)是优选的，因为这有助于确保打破富含聚合物相和降低或避免将减损通过管壁进行的热传递的边界污垢层的较高流速。

所有由于这里所述的瓶颈导致的特点可同样地在说明书和权利要求中适用于待构建的新设备和工艺。

初级压缩机优选地从低压分离器的分离物接收溶解在浓缩聚合物中的循环气体。这样，能在分离和循环设施中获得更高能力和转变，而不增大压缩负担或需要压缩机替换或变型。同时，由于前述变型的结果，通过实现较高转变和/或聚合压力和相关电能消耗的降低，能量消耗率可降低，而不管是应用于消除瓶颈或应用于新构建的设备。

适合地，具有用于被转向的高压分离器分离物和来自中压分离器的分离物的多个入口的单个喷射泵可设置有比如止回阀之类的装置，以限制来自中间分离器的热的分离物流入冷的被转向的高压分离器分离物，以避免不利地被聚合物和/或石蜡弄脏。单个喷射泵的使用简化了总体构造。

管的由压力减小的冷却区占据的长度可大于管的由加热区的长度减小所释放的长度。加热区的长度减小增大了管的可用于反应区外部冷却的长度，同时压力减小的冷却区中的改进的冷却降低了流出物离开温度以降低对于用冷的单体流进行急冷的需要。

管的增大的冷却能力和通过增大作为侧面进料供应的进料比例而增大的吸收聚合放热的能力可降低或避免冷却侧面进料的需要。那么可降低或避免冷却侧面进料的(昂贵)冷冻冷却水的消耗。以侧面进料为代价降低作为前进料的单体进料的份额也允许转移剂更集中于前进料中并且经由侧面进料供应的转移剂的浓度可降低。这可有助于减少浑浊度和/或允许在相同浑浊度水平下转变的增大。

用于从来自高压分离器分离物的被冷却的循环气体供应单体的冷“急冷”流的喷射泵的减少使用允许用以增大中间分离器的分离物的提取以用于循环至次级压缩机的喷射泵的增大使用。然而如果需要，相同的喷射泵仍然可用来提供一些附加的冷单体流以进一步冷却流出物。中间分离器分离物的增大的提取降低了仍然留着以在低压分离器中分离以用于由初级压缩机再压缩的未反应单体的比例，和/或允许增大的流量体积经受分离而不会使通向初级压缩机的回路和初级压缩机自身超负荷。源自低压分离器的成比例地减小的分离物循环气流允许通向初级压缩机的构成单体流的增大和较高转变，而不会使用来分离聚合物和循环气体的装置超负荷。这能提供特别经济的消除瓶颈或降低待构造的新设备的投资成本。

在又一个方面，本发明涉及可通过消除瓶颈或通过新构建新设备来构造的最终设备。在这个方面，本发明提供了一种在单相温度和压力下使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的设备，该设备包括：

(i)利用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有在上游端的、用于给从压缩机装置供应的单体提供加热内表面的加热区以及多个纵向间隔开的反应区以及与反应区相关联的冷却装置，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料，冷却装置包围管用于提供从单相条件下的聚合反应混合物移除热的冷却内表面，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

其中所述管具有在管下游端的上游的用于提供两相条件的压力降低的冷却区以及在压力降低之后冷却管内流出物的冷却内表面，和/或其中加热区的加热内表面是管的总内表面积的5％至10％并且可选地冷却内表面基本上延伸至管的其余内表面。

这种设备可具有与用来消除瓶颈和/或降低现有设备能量消耗所采取的步骤的内容中描述的相同构造选项。适合地，这种设备具有用于流出物中的未反应单体的分离和循环装置，包括：(a)从最终管段接收流出物的喷射泵，(b)经由冷却热交换器通向次级压缩机入口侧的连接至高压分离器的高压分离物循环，(c)通向喷射泵第一入口的连接至中压分离器的中压分离物，该喷射泵可选地具有用于提供与一部分冷却的高压分离物循环流体相通的第二入口，以及(d)连接至初级压缩机的入口侧的低压分离器的分离物，其从中压分离器接收富含聚合物相。

在又一方面，本发明涉及可在前述设备上执行的聚合工艺。在这个方面，不管是否通过消除瓶颈来构造，该设备能以帮助使转变、生产能力和能效比的潜在益处实现的方式使用。因而，本发明提供了一种在这样一种设备中在单相温度和压力下使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的工艺，该设备包括：

(i)利用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有：多个纵向间隔开的反应区，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料；以及冷却装置，冷却装置包围管，用于从单相条件下的聚合反应混合物移除热，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

所述工艺包括：

A)将在次级压缩机中压缩的进料的总质量流的12％至50％，优选地14％至40％，供给至管的上游端，用于进料的点燃，并且将在次级压缩机中压缩的进料的总体积的平衡数(balance)作为侧面进料供给入管；

B)在降低压力以产生两相状态之后，使用用于在外面冷却下游端的流体在下游端冷却在管内聚合之后产生的流出物；

C)将由高压分离器产生的总质量流的50％至85％，优选地60％至80％，从次级压缩机供给至次级压缩机的入口侧并用由初级压缩机压缩的单体对由高压分离器产生的总分离物进行平衡；

D)使用喷射泵装置将来自中压分离器的分离物泵送入来自管式反应器下游端的冷却流出物流，这在流出物进入高压分离器之前进行；

E)使用喷射泵装置将来自高压分离器的分离物流的少于30％的质量流转向经过冷却热交换器进入来自管式反应器下游端的冷却流出物流，用以进入高压分离器；

F)将新构成单体供应至初级压缩机并用来自低压分离器的分离物流对供应至初级压缩机的总体积进行平衡，低压分离器从中压分离器接收富含聚合物部分。

中压分离器和高压分离器中气态的未反应成分的改进移除可帮助将在挤出之后产生的聚合物颗粒中的残留单体含量降低至800ppm至200ppm或者允许在设备能力增大时总流量增大。

在本发明的又一个方面，优化自由游离基喷射以获得分离和循环系统更大能力的优势从而实现更高转变同时避免光学性质的降低。在这个方面，本发明提供了一种在一种设备中在单相温度和压力下使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的工艺，该设备包括：

(i)用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有多个纵向间隔开的反应区，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料，以及冷却装置，冷却装置包围管用于从单相条件下的聚合反应混合物移除热，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

所述工艺包括至少在最终自由游离基喷射点供给引发剂总重量的2％至30％，引发剂具有1秒的半衰期，在2000巴(200MPa)下具有至少250℃的分解温度，以将最终反应区中的峰值温度升高至至少285℃。过氧化物可在溶剂比如戊烷中测试并且优选地是二叔丁基过氧化物。

发明的益处

使用本发明，能量消耗率降低。能转变附加的单体。转变和设备能力能增大和/或总电能或能量消耗能降低。所产生的附加聚合热和改进的热移除降低了从外源所需的用于比如升温蒸汽以将前进料加热至反应起始温度的热量。次级压缩机可在较低排放压力下运行，允许能量消耗率的降低同时具有相当的生产能力。这也能延长压缩机的维护间隔。

以上益处能在现有管式反应器上通过相对简单的消除瓶颈的变型来实现，所述变型：涉及形成附加的反应区；开拓流出物的动能以将增大量的低压分离物气体泵送至适合于循环至次级压缩机的压力；以及安装中压分离器，其允许低压分离器按比例地移除较少的分离物用于循环至初级压缩机。压缩机能力能不变，用于对来自不同分离级的分离物流冷却/急冷和去蜡的布置也是如此。最终设备(挤出机、造粒机、聚合物净化箱等)通常也能没有大的改变，尽管消除瓶颈的设备具有更大的能力。

减压阀和流出流的附加冷却允许使用现有设备来碰撞和清洁管内壁的污垢，包括用于加热区下游的不同反应区的冷却管套的临时加热。

示例

设备的总体设置和操作

参照图1，连续管式反应器聚合设备2包含三个主要段：

区段A：压缩机装备及其相关冷却布置，其将来流单体(比如乙烯并且可选地一种或更多种共聚用单体)的压力增大至用于聚合的工作压力；

区段B：具有自由游离基引发剂和单体喷射布置的管式反应器，其中被压缩的进料在单相条件下被聚合至目标转变；

区段C：分离器级联和相关冷却布置，其从反应器流出物移除聚合物并将流出物中未反应的成分冷却并循环返回至区段A。

本发明能用来增大设备生产能力。为此采用较高的转变率。用相同的能量消耗可生产更多质量(其中最关键的一般是光学性质比如浑浊度)适合的聚合物，或对于给定设备可用更少的能量生产相同量的聚合物。难以通过隔离地改变区段A来实现生产能力的增大。压缩机装备的变型和/或替换成本将很高。因而，现有设备的任何消除瓶颈措施需要增大区段B中管式反应器的聚合能力，同时适应仍然在用于未反应成分的循环体积的现有能力内的区段C中的分离器级联和循环系统。

下述设备变型和改进的具体组合在不增大已安装压缩机能力的情况下允许更大的生产能力。将描述整个设备以描述整个设备的变型。相同的总体构造当然也能应用于新设备以降低投资和运行成本。

为了更详细地解释区段B中的改变，参照图1。多级初级压缩机4在该压缩机的第二级中压缩由进料管线6供应的新的乙烯组成单体和可选的共聚用单体，并且还在该压缩机的第一级中压缩由管线8从分离器级联的低压分离器循环供应的循环气体(各级压缩机常规地布置并且不再详细示出)。压缩机4将组合的供应物压缩至通常300巴(30MPa)。中冷的多级次级压缩机10压缩初级压缩机4的输出并且还压缩由管线12从分离器级联的高压分离物分离器供应的循环气体。如果意图是增大设备的输出，压缩机10将压力升高至通常3000巴(300MPa)，或者如果意图是降低压缩进料时耗费的能量，压缩机10将压力升高至低于2500巴(250MPa)的水平，。

还参照图2a和2b，将来自次级压缩机10的压缩进料引入管14中，管14包括大量管段14a。段14a由常规布置且未详细示出的热交换管套包围。管套形成包围段14a的圆柱形外壁的环形空间。根据不同段14a的功能，管套传输用于加热的蒸汽或者可传输用于冷却的冷水。相邻段14a由透镜环(lens ring)或垫圈15间隔开。环15可变型以允许例如如图3中在20处所示的自由游离基引发剂的喷射，以及允许如图1中18a、18b等处示例性地示出的侧面进料的喷射，或者如图2a和2b所示用于检测温度的热电偶24。管段14a具有环状凸缘26，其由螺栓在比如28的位置处连接以夹持和压缩其间的环15。具有热电偶24的环15安装为突出通过与环15一体地形成的向内延伸的突起22以在管14中心在管壁附近的层流区域之外暴露热电偶的感测端，以在降低反应器污垢的干扰的情况下准确地测量温度。

次级压缩机10具有第一管道，用于压缩来自初级压缩机4的进料并将其传递至管14的前端作为前进料。压缩机10具有第二管道，用于与供应侧面进料流18a、18b和18c所需的压缩平行地压缩来自管线12的循环气体，用于在前进料引入点再下游之处引入管14。各种冷却设备，比如中间热交换器和中冷器，将由于次级压缩机10的操作所产生的压缩热移除，产生50-100℃并且优选地50-70℃的进料温度。

将转移剂添加至前进料和添加至侧面进料可使用US2003/0114607所述的临时手段来分开。转移剂可优选地供应至前进料。转移剂优选地是高活性的链端结合的转移剂，比如丙醛，或者沿着链的长度结合的高活性转移剂，比如丙烯。

图3示意性地示出整个管。在最上游段形成加热区17。加热区17的段14a从管14的前端在向上发展的温度下由蒸汽加热，以将前进料加热至选定的反应起始温度。这个段之后是包含若干反应区的中间区段21，每个反应区具有用于聚合的引发剂喷射点20。在中间区段21，供应冷却侧面流18a、18b和18c以及引发剂。不同的反应区形成为具有反复的温度峰值，通过冷却将温度降低至反应起始温度附近但仍高于反应起始温度的长度段跟随其后，参见图4。

在消除瓶颈之前占据管总长度大约20％的加热区长度被减小并且在消除瓶颈之后可大约为其一半。加热区的内孔也可在消除瓶颈时减小。加热区的内孔的横截面也总体小于在中间区21中布置于下游的段内的横截面(参见图3)。

穿过侧面流18a、18b和18c的质量流相应地相对于针对在管14的前端处供应至加热区的前进料的质量流增大。较少的聚合通过前进料的转变而发生，并且更多的聚合由于侧面进料的转变而发生。其结果是a)需要较少的热来达到用于前端的减少体积的单体的反应起始温度，以及b)更多的冷气体可用来在下游位置作为侧面流供给。反应起始温度更快速地达到并且用于自由游离基引发剂的第一喷射点的位置能向上游移动。具有侧面进料的另一反应区使用前进料不再需要的单体体积插入在通过加热区17的长度减少而腾出的上游端。

在中间管段21，一些定位于更下游的反应区在20a和20b处(参见图3)仅接收引发剂以聚合流过管14的流体中的残留未反应单体。这些反应区也由热交换管套16冷却，并且反应区内容物处在单相条件下。管14然后中断并且插入减压阀32。减压阀32重定位于管下游端处的最终管段34(这里称为压力减小的冷却区)的上游。减压阀32将流出物的压力降低至低于该区34中的单相压力并且气相和液相开始分离。区34(其以前可能一般用于在单相条件下冷却)具有与紧邻地在减压阀32上游的管部分相比相同或较小的横截面以增大流出物的速度和湍流。在区34中，相比在单相聚合反应条件下使用的管的类似长度，流出物更有效地冷却。区34可占据管的总长度的大约50％。

转移剂可供给至反应区并且优选地以US2003-0114607的方式供给至前进料并且优选地与之组合。已经发现，这提高了聚合物产品的光学性质，这就允许了给定浑浊度水平下的较高转变。环26中的热电偶允许对引发剂和侧面流温度以及供给速率进行控制以允许形成和维持期望的温度曲线。

减压阀32在图5中示出。减压阀32限制形成于反应区中的处于单相状态下的混合物在箭头A方向上进入的流动并且降低其压力以分离为富含单体相和富含聚合物相，用于在箭头B所示的方向上供应至压力降低的冷却区34。阀32是“碰撞型”以使得压力波动并且形成冲击波，这使形成于管14上游的任何聚合物累积松散。减压阀32具有由阀杆38致动以在碰撞期间改变横截面流动面积从而改变管内压力的阀元件36。阀元件36面对环形阀座40以限制反应器流出物的流动。阀壳体42内的通道42由水作为冷却剂冷却以提高彼此间处于密封且滑动接合的阀部件46的使用寿命。

单体和引发剂的不同喷射形成能使用图2b所示热电偶确定的温度曲线。所得到温度曲线的一个示例在图4中示出。在需要时，冷却管套16中的温度能通过将冷却水加热至高于聚合物熔点而在所有反应区中临时地同时增大或者优选地顺序地逐渐增大以使聚集于管内壁上的任何污垢松散。这可是对碰撞的补充。

这些改变对管式反应区的操作的整体作用是转变和生产能力通过使用附加的侧面冷流、使用附加的单体进料而出现的可能增大，而没有附加加热来达到反应起始温度并且也不需要沿着管的附加长度的冷却管套来移除由于更多单体转变所产生的聚合热。冷却的减压阀32的位置允许从反应器流出物有效地移除热。替代地，同样改变的布置能用来降低操作压力和降低压缩机消耗的能量。转变可升高5％至10％。

转变能通过改进最终引发剂喷射点20处的引发剂选择来进一步增大。通过使用例如基于在最终引发剂喷射点20处喷射的引发剂总浓度的5％的DTBP(二叔丁基过氧化物)，根据目标放热峰值温度可获取1％至3％的额外转变。聚合反应的附加的热能通过上述冷却布置来容纳。令人惊奇地，尽管存在这种附加的转变，光学性质却可能保持。

为了更详细解释尽管较高的单体供给速率和/或转变但具有限制循环气体体积的潜力的区段C中的变型，再次参照图1。从区34出现的冷却流出物被传输至喷射泵48，喷射泵48将流出物的动能同时转变为两个不同回路中的泵送作用。如图6中更详细地示出，喷射泵48具有两个入口50和52，其用于源自后面更详细讨论的级联聚合物分离容器的不同部分的分离物气流。组合的气流进一步膨胀并通入级联聚合物分离容器的高压分离器54。

级联具有三个分离容器，在下游方向上压力逐渐降低但是没有主动冷却，并且因此处于大致相同的温度，聚合物在此温度下将以高度流体状态存在：高压分离器54以及附加的中压分离器56和低压分离器58。在每个分离器54、56、58中，抽出分离物气体以循环。在每个分离器中，富含聚合物的熔融液相通过分离器54、56和58的圆锥形下端段提取。

高压分离器54的热的分离物流54a由热交换器60，比如管壳式热交换器冷却。冷却气体的大部分62a通过管线12循环至次级压缩机10的入口侧。分离罐(未示出)提供用于给高压分离物循环流脱蜡。冷却分离物的另一小部分62b连接至喷射泵48的入口50，其在该处急冷流出物并加速相分离。用于62b的管线具有止回阀66以防止流出物在碰撞过程中进入。

中压分离器56具有连接至喷射泵48的入口52的分离物流56a。喷射泵因此将中压分离器的分离物56a的压力升高至高压分离器的分离物中的压力水平并使得中压分离器的分离物成为泵周围和循环至次级压缩机10的一部分。

参照图6，喷射泵48由高强度钢构造并且包括大致圆柱形外壳体68和用于源自冷却管段26的流出物的管道70。本体17内的入口管道70具有锥形部分以形成喷嘴72。在箭头A方向进入的产品混合物的流速在锥形部分增大。流出物作为高速射流(参见箭头B)离开喷嘴72，射入与喷嘴72同轴但直径稍大的外部管道74。在一个短距离后，管道72开始在锥形部分74a向外成渐变(称之为“扩散器”)直到其直径类似于管道70。短的圆柱形腔76包围喷嘴72，其与喷嘴72同轴并开口进入管道74。喷嘴72延伸穿过腔76并正好终止于出口管道74的入口处，从而在喷嘴72的边缘和管道74之间限定狭窄的环形间隙78。

将用于急冷的冷却的高压分离器分离物流部分62b通过入口50流入腔76。中压分离器分离物56a沿着管道在箭头C方向上流动并通过入口52进入腔76。反应器流出物和从喷嘴72出现的分离物循环流的混合物处于足够的速度以使得其压力低于腔76中的废气的压力。中压分离器分离物56a和冷却的急冷流62b于是流动穿过环形间隙78并在扩散器74a中与反应器流出物相组合。

来自喷射泵48的急冷流出物混合物通过设置入高压分离器54的圆柱形壁的入口进入高压分离器54并且然后迅速将混合物分离为未反应单体气体流和富含聚合物的液相，这个液相收集于高压分离器54的下部中。高压分离器分离物54a处于与次级压缩机入口处的压力相等或稍高的压力下。不需要由初级压缩机4进行再压缩。因此，考虑了围绕高压分离器54的任何中间泵送，整个中压分离器分离物56a最终流入循环管线12并循环返回至次级压缩机10而没有被需要外部能量的机械泵在先地机械压缩。

与常规或消除瓶颈之前相比，中压分离器和低压分离器中未反应单体的增大移除可允许低压分离器58能在较低的压力下操作，并接收总体上较小份额的未反应单体。作为替代或与前述的组合，分离级联在达到低压分离器分离物循环回路返回至初级压缩机4的能力限度之前可处理较大体积的流出物。从低压分离器分离物58a循环的分离物气体(作为“净化气体”)循环至初级压缩机4的供给管线8的量与总体循环流成比例地降低。低压分离器分离物58a然后经受脱蜡和热交换步骤，比如通过管壳式热交换器，以将分离物温度从稍低于高压分离器54中流出物的水平降低至稍高于环境温度的水平。

区段C的级联中的分离步骤的组合作用是增大借助于分离物循环12从高压分离器54循环至次级压缩机10入口的未反应单体的比例，这以通过低压分离器分离物58a循环至初级压缩机4的量为代价。

仍然考虑区段A。循环“净化”气体通过管线8到达初级压缩机4的入口侧，用于在压缩机4的第一级中压缩。当低压分离器分离物压力降低时，从低压分离器58提取的气体体积基本上与消除瓶颈之前相同或更少。初级压缩机的第二级能压缩通过管线6供应的构成单体。构成单体达到从20至80(2-8MPa)的压力，通常为35(3.5MPa)，并且能在高压下操作的初级压缩机的第二级中经受压缩。来自低压分离器58的循环气体到达低压并且通过采用在低压下操作的压缩机4的第一级被压缩至期望程度。因而能在不增大压缩能力的情况下提供较高的转变。

通过在减压阀上游喷射更多的引发剂以增大转变以及在下游端执行更有效的冷却以移除较高转变将会产生的一些附加的聚合热，这些变型具有更有效使用管的现有长度的效果。同时，用于循环负担和将未反应低压单体泵送返回至聚合压力的压缩机布置的使用被最小化。

当低压分离器的分离物压力降低时，最终聚合物颗粒的残余未反应单体的水平也有相应的降低，从而降低挥发性有机化合物(VOC)的释放。不仅设备能生产更多的聚合物或以降低的能量消耗生产聚合物，而且所生产的聚合物可具有较低的VOC含量，同时较少未反应单体残余释放至环境或减少耀斑。来自低压分离器的熔融聚合物传递至常规挤出机80和造粒机82。

设备操作细节

在操作中，跟踪准确的热电偶信号以最大化输出从而维持目标温度曲线，比如借助于图4中的示图所示的，用于生产目标等级。现有设备能达到25-30％的转变。通过采用以上变型，可在不增大压缩能力或电能消耗或者损害聚合物产品质量之下实现超过35％的转变。

产生自由游离基的有机过氧化物和侧面进料的供给速率被控制以连同各种热交换管套一起形成期望的温度曲线，参见图4，用于在期望转变/浑浊度平衡下的特定等级。自由游离基引发剂供应为包括若干不同有机过氧化物的混合物，包括给定反应起始温度所需的最低温度下活性的那种以及在用于期望峰值温度的最高温度下活性的那种。混合物中的半衰期分解温度在这两者之间的有机过氧化物确保了在反应器内容物流过反应区时温度逐渐增大至峰值。

半衰期/温度图表能用来进行过氧化物选择，对于给定反应起始温度，一般保持过氧化物的半衰期为在2000巴(200MPa)下为大约1秒并且对于给定峰值温度为大约0.1秒。反应起始温度和峰值温度之间的差值越大，假定在温度升高期间稳定地引发，放热越多并且反应区中的转变越高。差值一般受限于可用来将一个反应区中的峰值温度降低至下一反应区的反应起始温度的冷却程度。在这个设备布置中，流出物冷却布置允许最后反应区的最大放热。为此，有机过氧化物可存在于允许达到另一峰值高度的最终自由游离基引发剂混合物中，例如通过使用少量的二叔丁基过氧化物(DTBP)。DTBP在251℃和2000巴(200MPa)下具有1秒的半衰期。DTBP在2000巴(200MPa)下的总体分解活动如表1所示。

表1

令人惊奇地，与在转变增大时通常预期的相比，DTBP所产生的增大转变对浑浊度的影响较小。因而，在总体设备设计中能在最终引发剂喷射点期望较高的转变，这种设备能让具有较高转变水平的流出物经受如前所述的有效顺序的分离和循环步骤。

在表2中，括号中的信息表示未变型设备，比如取消瓶颈之前可能存在的设备可用的条件。所有百分数是质量流百分数。

表2

新单体进料的量能增大10％，并且喷射入管14的单体适合于允许较大体积的新单体以较高转变程度且没有增大设备2的泵送能力或管14的冷却能力之下进行转变。同时，最终聚合物颗粒上的残留单体的量能降低至1000ppm以下。

由于能量消耗率降低，需要由锅炉产生更少的蒸汽，能维持良好的产品质量。替代地，聚合压力能降低以允许与变型之前相同的生产能力，通过降低压缩机负担来节省电能。

现有设备能通过实施前面描述中用粗体强调的变型来消除瓶颈，从而在无需对压缩机能力进行新投资之下提供额外的能力。

基于美国的立法目的，这里引用的所有专利公开通过引用结合于此。

Claims (20)

1.一种给使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的现有设备消除瓶颈和/或降低能量消耗的方法，该设备包括：

(i)用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有：在上游端的用于给从压缩机装置供应的单体提供加热内表面的加热区以及多个纵向间隔开的反应区，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料；以及与反应区相关联的冷却装置，冷却装置包围管而用于提供从处于单相条件下的聚合反应混合物移除热的冷却内表面，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将来自管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

其中消除瓶颈的方法涉及对管的下游部分变型以提供用于在管的下游端的上游提供两相状态的压力降低的冷却区以及在压力降低之后冷却管内流出物的冷却内表面。

2.根据权利要求1的方法，其中压力降低的冷却区具有与用于在单相条件下操作的压力降低的冷却区的上游的内孔相比相等或更小的内孔。

3.根据权利要求1或2的方法，其中压力降低的冷却区占据管总长度的40％至65％。

4.根据任一前述权利要求的方法，其包括将优选地布置成由冷却流体冷却的减压阀定位于压力降低的冷却区的上游端处。

5.根据任一前述权利要求的方法，其涉及：结合喷射泵装置以将来自中压分离器的分离物泵送入源自管下游端的冷却流出物流以供应至高压分离器；将高压分离器的至少部分的分离物循环传输至次级压缩机的入口侧；以及以从低压分离器循环至初级压缩机的比例为代价，增大从中压分离器循环至次级压缩机的未反应单体的比例。

6.根据权利要求5的方法，其涉及结合喷射泵装置以将来自高压分离器的部分分离物流转向并泵送经过冷却热交换器进入源自管下游端的冷却流出物流，用以供应至高压分离器从而补充压力降低的冷却区中的冷却。

7.根据权利要求6的方法，其中使用单个喷射泵，其具有用于被转向的高压分离器分离物的入口以及用于来自中压分离器的分离物的入口。

8.根据权利要求6或7的方法，其中喷射泵装置布置成将来自高压分离器的少于30％的分离物流转向经过冷却热交换器。

9.根据任一前述权利要求的方法，其涉及将加热区的加热内表面降低至管的总内表面的5％至10％并冷却剩余的管内表面。

10.根据权利要求9的方法，其中被加热从而将被压缩进料带至反应起始温度的管的长度被减小其原始长度的25％至75％。

11.根据权利要求9或10的方法，其涉及在管上游端的一部分引入附加的侧面进料以增大作为侧面流的被压缩的进料的比例，所述部分通过减小用于在前端将被压缩进料加热至反应起始温度的管长度而腾出。

12.根据任一前述权利要求的方法，其涉及在不改变初级压缩机的总体能力之下增大新构成单体至初级压缩机的供应。

13.一种给使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的现有设备消除瓶颈和/或降低能量消耗的方法，该设备包括：

(i)用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有：在上游端的用于给从压缩机装置供应的单体提供加热内表面的加热区以及多个纵向间隔开的反应区，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料；以及与反应区相关联的冷却装置，冷却装置包围管而用于提供从单相条件下的聚合反应混合物移除热的冷却内表面，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

所述方法涉及将加热区的加热内表面减少至管的总内表面积的5％至10％并且将冷却内表面延伸至管的其余内表面。

14.一种使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的设备，该设备包括：

(i)用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有：在上游端的用于给从压缩机装置供应的单体提供加热内表面的加热区以及多个纵向间隔开的反应区，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料；以及与反应区相关联的冷却装置，冷却装置包围管而用于提供从单相条件下的聚合反应混合物移除热的冷却内表面，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将来自管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

其中所述管具有用于在管的下游端的上游提供两相状态的压力降低的冷却区以及用以在压力降低之后冷却管内的流出物的冷却内表面。

15.一种使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的设备，该设备包括：

(i)用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有：在上游端的用于给从压缩机装置供应的单体提供加热内表面的加热区以及多个纵向间隔开的反应区，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料；以及与反应区相关联的冷却装置，冷却装置包围管而用于提供从单相条件下的聚合反应混合物移除热的冷却内表面，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将来自管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

其中加热区的加热内表面是管的总内表面积的5％至10％，并且冷却内表面延伸至管的其余内表面。

16.一种在单相温度和压力下使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的管式反应器设备，其具有：用初级压缩机和次级压缩机压缩单体的压缩机装置；具有在外面由热交换管套所包围的段的管，所述管具有这样的区段，所述区段的段被布置用于外部地加热压缩单体的前面进料、以及中间区段，所述中间区段的段被布置为形成一个或更多个带有外部冷却的反应区；定位于所述中间区段下游和最终下游区段上游的减压阀，所述最终下游区段被布置用于外部地冷却来自中间区段的两相状态下的流出物。

17.根据权利要求16的设备，其中设置用于流出物中的未反应单体的分离和循环装置，包括：从最终管区段接收流出物的喷射泵；经由冷却热交换器通向次级压缩机入口侧的连接至高压分离器的高压分离物循环；通向喷射泵的一个入口的连接至中压分离器的中压分离物，喷射泵具有提供与中压分离器分离物和一部分冷却的高压分离物循环流体相通的分离入口，且从中压分离器接收富含聚合物相的低压分离器的分离物连接至初级压缩机的入口侧。

18.一种在一设备中使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的工艺，该设备包括：

(i)用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有：多个纵向间隔开的反应区，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料；以及冷却装置，冷却装置包围管而用于从单相条件下的聚合反应混合物移除热，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

所述工艺包括：

A)将在次级压缩机中压缩的进料的总质量流的12％至40％供给至管的上游端用于进料的点燃以及将在次级压缩机中压缩的进料的总体积的平衡数作为侧面进料供给入管式反应器；

B)使用用于在外面冷却下游端的流体在降低压力以产生两相状态之后在所述下游端冷却在管内聚合之后产生的流出物；

C)将由高压分离器产生的来自次级压缩机的总质量流的50％至85％供给至次级压缩机的入口侧并且用由初级压缩机压缩的单体对由高压分离器产生的总分离物进行平衡；

D)在流出物进入高压分离器之前，使用喷射泵装置将来自中压分离器的分离物泵送入来自管式反应器下游端的冷却流出物流；

E)使用喷射泵装置将来自高压分离器的分离物流的少于30％的质量流转向经过冷却热交换器进入来自管式反应器下游端的冷却流出物流，用以进入高压分离器；

F)将新构成单体供应至初级压缩机并用来自低压分离器的分离物流对供应至初级压缩机的总体积进行平衡，所述低压分离器接收来自中压分离器的富含聚合物部分。

19.根据权利要求18的工艺，其中管式反应器中的压力为从1500至2200巴(150-220MPa)以形成改进的反应起始温度和能量消耗)

20.一种在一设备中使用自由游离基引发剂来连续聚合烯烃的工艺，该设备包括：

(i)用初级压缩机和次级压缩机将单体压缩至从1500至3500巴(150-350MPa)的压力的压缩机装置，

(ii)管，其具有：多个纵向间隔开的反应区，这些反应区用于在单相条件下使用自由游离基引发剂聚合已压缩的进料；以及冷却装置，冷却装置包围管而用于从单相条件下的聚合反应混合物移除热，以及

(iii)用于降低压力以产生两相状态的装置，用于将管的流出物分离为聚合物和未反应单体的装置，以及用于将未反应单体循环至压缩机装置的装置，

所述工艺包括至少在最终自由游离基喷射点供给引发剂总重量的2％至30％，以将最终反应区中的峰值温度升高至至少285℃，引发剂具有1秒的半衰期，在2000巴(200MPa)下具有至少250℃的分解温度。

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