CN104640888B - 制造高压聚乙烯聚合物和共聚物的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方案提供制造聚乙烯和聚乙烯共聚物的装置。该装置包括与两段式辅助压缩机流体连通的主压缩机，该辅助压缩机与加热的导管流体连通，该加热的导管与管状反应器流体连通，该管状反应器包括具有加热/冷却夹套的一个或多个反应区，所述反应器管道包括内部材料和外部材料，所述外部材料在操作条件下在水存在下基本上呈惰性，该管状反应器与产物分离器流体连通，和将循环的乙烯从产物分离器转移到辅助压缩机的至少一个导管。还描述了使用这样的装置，制造聚乙烯和聚乙烯共聚物的方法。

Description

制造高压聚乙烯聚合物和共聚物的装置与方法
优先权要求
本申请要求标题为“制造高压聚乙烯聚合物和共聚物的装置与方法”，2012年9月24日提交的U.S.S.N.61/704,601和2012年11月28日提交的欧洲申请No.12194571.1的优先权和权益，其公开内容在本文中通过参考全文引入。
发明领域
本文描述的实施方案一般地涉及制造高压聚乙烯聚合物和共聚物的高压聚乙烯反应器和方法。更特别地，本文描述的实施方案涉及高压聚乙烯反应器和方法，其中其管状反应器包括内部材料和外部材料，所述外部材料在操作条件下在水存在下基本上呈惰性。
发明背景
使用管状反应器，由乙烯，和任选地一种或多种共聚单体形成低密度乙烯-基聚合物，例如低密度聚乙烯(LDPE)是本领域熟知的方法。总的方法是在含工艺流体的管状反应器内的自由基聚合，其中该工艺流体部分由乙烯组成和在高度放热反应中乙烯转化成乙烯-基聚合物。在湍流的工艺流体流动条件下，在约160℃-约360℃的最大温度下，在高操作压力(约1000巴-4000巴)下发生该反应。反应引发温度，或者引发单体(和任选的共聚单体)转化成聚合物(或者在其中沿着反应管道存在多个反应点的情况下，再引发)的温度为约120℃-约240℃。管状反应器的典型的单程转化率值范围为约20％-约40％。
通过注入引发剂到反应器管道内部的至少一个反应区中，引发(和再引发)反应。混合引发剂与工艺流体，和在热存在下(通常潜热—该工艺流体通常已经在充足的反应温度下)，引发剂形成自由基分解产物。该分 解产物与乙烯(和任选的共聚单体)开始自由基聚合反应，形成产物乙烯-基聚合物。
在反应区中，反应生成充足的热量。在没有合适地冷却的情况下，在工艺流体(它现含有乙烯-基聚合物，即产物，它吸收并保留热量)内绝热温度上升最终导致不利且可能地不可控的反应。这些不需要的反应可包括乙烯分解(形成产物，例如碳、甲烷、乙炔和乙烷)，形成高分子量聚合物链，和通过结合与交联而终止，这可导致分子量分布变宽。这种不需要的反应的结果范围从产品品质和一致性问题中的变化到反应体系停工、放空和清理。
为了降低不需要的反应产物的水平，管状反应器通常带夹套，使得水可循环，以提供反应区冷却。然而，由于反应器内苛刻的温度和压力条件，冷却水可腐蚀反应器管道的外表面，且进而可降低反应器的寿命。因此，有用的是提供管状反应器和在管状反应器内制造LDPE的方法，其中外表面的腐蚀减少，进而延长了反应器的寿命。
发明概述
在一个方面中，本发明的实施方案提供制造聚乙烯和聚乙烯共聚物的装置，该装置包括管状反应器，该管状反应器包括一个或多个具有加热/冷却夹套的反应区；该管状反应器包括内部材料和外部材料，所述外部材料在操作条件下，在水存在下基本上呈惰性。优选的实施方案进一步包括任选地与两段式辅助压缩机流体连通的主压缩机，其中主压缩机和辅助压缩机的至少一个与加热的导管流体连通，该加热的导管与管状反应器流体连通。在特别的实施方案中，管状反应器与产物分离器流体连通。含主和辅助压缩机的再进一步的实施方案进一步包括至少一个导管用以从产物分离器传输循环的乙烯到辅助压缩机。
在另一方面中，本发明的实施方案提供制造乙烯聚合物和共聚物的方法，该方法包括：引入含乙烯和任选地共聚单体的加热的单体混合物到具有至少三个反应区的管状反应器内，每一个反应区具有加热/冷却夹套。该管状反应器包括内部材料和外部材料，和外部材料在操作条件下 在水存在下基本上呈惰性。
在这种装置和方法的特别实施方案中，外部材料包括铜，尤其磷含量为0.005-0.050wt％，优选0.01-0.030wt％，和更优选0.015-0.025wt％的铜。
本发明的实施方案提供制造聚乙烯和聚乙烯共聚物的装置，该装置包括管状反应器，所述管状反应器包括具有加热/冷却夹套的一个或多个反应区。该管状反应器包括内部材料和外部材料，和外部材料基本上由铜组成。
本发明的实施方案还提供制造乙烯聚合物和共聚物的方法，该方法包括：引入含乙烯和任选地共聚单体的加热的单体混合物到具有至少三个反应区的管状反应器内，其中每一反应区具有加热/冷却夹套。该管状反应器包括内部材料和外部材料，和外部材料基本上由铜组成。
附图简述
所以通过参考实施方案(一些实施方案在附图中阐述)可详细地理解本发明的引述的特征，可获得以上简要地概述的本发明的更特别的描述。然而，要注意，附图仅仅阐述本发明的典型实施方案，且因此不被视为限制本发明的范围，因为本发明可容许其他同样有效的实施方案。
图1示意性地描述了适合于生产聚乙烯聚合物，其包括根据所描述的一个或多个实施方案的共聚物的说明性的高压聚合系统。
本发明实施方案的说明
下文详细地讨论在大于300ktpa的规模上，通过具有主压缩机和辅助压缩机，在高的效率和可靠度下操作的管状反应器内制造聚乙烯和聚乙烯共聚物的生产设施与方法，其中主压缩机在至少55吨/hr的吞吐量(throughput)下操作，所述辅助压缩机优选具有至少14个汽缸且在至少120吨/hr的吞吐量下操作，以压缩混合乙烯到至少2300巴的压力。
主压缩机的功能是将新鲜乙烯(补充(Make-up)乙烯)加压到乙烯循环系统的压力，以供进料到辅助压缩机中。主压缩机可以是单一压缩机， 它单独加压乙烯到循环物流的压力，或者它可以是两个或多个串联或并联的压缩机，它们结合加压新鲜乙烯到乙烯循环系统的压力。在一些已有的管状乙烯反应器装置中，从主压缩机中排放的乙烯分成两个物流，一个物流与循环乙烯结合并进料到辅助压缩机的吸入口，和其他物流被注入到高压泄料阀下游的乙烯/聚合物混合物内，从而提供乙烯/聚合物混合物的快速冷却，之后进入到产物分离单元。在本发明的方法中，优选基本上主压缩机的全部输出物被进料到辅助压缩机。
补充乙烯通常在约15巴-90巴的压力下被供应到管状反应器设施。与乙烯供应压力无关，在本发明的方法中，主压缩机应当具有至少55吨/hr的乙烯气体吞吐量。优选地，主压缩机在范围为60吨/hr-120吨/hr，更优选范围为70-110吨/hr，和特别地范围为80-100吨/hr的气体吞吐量下操作。与新鲜补充乙烯一样，主压缩机也可接收从产物分离单元的低压端循环的乙烯和从主与辅助压缩机泄露系统循环的乙烯。
还优选导引乙烯循环物流之一的小部分到吹扫物流(purge stream)，以限制惰性组分在反应器系统内累积。原则上，被输送到吹扫物流中的总的反应器气体吞吐量的比例范围通常为从低于1到15％。
主压缩机的排放压力与高压乙烯循环系统的压力匹配，且可以是例如范围为270巴-350巴，和优选范围为280巴-320巴。此外，在从主压缩机离开之后和在进入到辅助压缩机之前，优选冷却乙烯。
主压缩机的精确设计不是关键的。然而，在有利的实施方案中，主压缩机是具有至少8个汽缸，优选8至12个汽缸的往复式压缩机。
辅助压缩机压缩乙烯到至少2300巴的压力以供应到管状反应器。正如对于主压缩机的讨论，辅助压缩机优选是通过单一电动机驱动的单元，但可以供选择地包括通过分别的电动机驱动的两个或更多个串联或并联的压缩机。压缩机的任何构造，包括在下文中更加详细地描述的构造，意欲在本发明公开内容的范围内，只要所述构造适合于压缩乙烯从(当乙烯离开主压缩机时，乙烯的)中间压力到所需的反应器压力，2300巴-3100巴。辅助压缩机在机械上是复杂的，且经受非常高的机械力，但是被用于在高吞吐量下可靠且安全地在寿命期间(它可以是数十年)内操作。成 功的设计和操作辅助压缩机将改进工艺的可行性。然而，当所需的吞吐量增加时，对辅助压缩机的机械需求，尤其通过传动系统施加的负载增加。
与管状聚合反应器一起使用的辅助压缩机通常是两段往复式压缩机，它例如具有在压缩机底座内布置的6或8个汽缸且具有通过在压缩机底座的一端处直立的电动机驱动的共同的机轴。通常优选安装压缩机在特别地适合于最小化振动的底座上。为了提供所需的吞吐量，应当使用能移动大体积材料通过该系统的辅助压缩机。可使用较大汽缸移动较大体积，条件是汽缸组件(例如活塞和连接棒(rods))适合于这种负载。通过在合适的汽缸座(cylinder frame)内增加汽缸数量来增加吞吐量。提供所需吞吐量的另一方式是如果可能的话，在电动机的其他侧上添加第二压缩机底座。优选地，通过使用两段往复式辅助压缩机，其优选具有至少十四(14)个汽缸，优选在至少120吨/hr的吞吐量下能压缩乙烯到至少2300巴的压力，获得所需的吞吐量。
在一个实施方案中，辅助压缩机包括电动机和通过该电动机驱动的单一压缩机底座。在该实施方案中，优选汽缸相对大，以便每一汽缸实现相对高的吞吐量。然而，较大的汽缸(不管尺寸增加是由于冲程长度增加还是活塞直径增加抑或二者的组合)相应地在传动系统端上和在高压管道支持件上产生较大的负载，和因此，优选单一压缩机底座包括不超过16个汽缸，以便限制机轴的长度。在该实施方案中，辅助压缩机优选在150-200rpm的速度下操作。
在优选的实施方案中，辅助压缩机包括电动机和在该电动机的相对侧上布置的两个汽缸座。在这一实施方案中，该汽缸可以小于其中针对相当吞吐量所使用的单一底座的情形。在这一实施方案中，辅助压缩机优选具有16、18、20、22或24个汽缸，但可具有最多32个汽缸(每一汽缸座上16个)。有利地，每一汽缸座可具有不大于12个汽缸。有利地，第一汽缸座可具有与第二汽缸座相等数量的汽缸。两-底座压缩机的操作速度优选在180-250rpm范围内。
在其中辅助压缩机具有两个汽缸座的情况下，典型地优选借助挠性接头，连接至少一个汽缸座到电动机上。尽管两个底座各自借助挠性接头连接到电动机上在本发明的范围内，但优选仅仅一个与挠性接头连接。其他压缩机底座然后可借助硬质接头连接到电动机上，硬质接头比挠性接头的成本更低且更结实。挠性接头可以是包括两组金属膜的类型，每一膜相对薄(例如，厚度小于2mm)且通过轴向布置的硬质金属部件连接。一个膜组可连接到电动机的传动轴上和另一组连接到压缩机底座的机轴上，使得扭矩通过每一膜组传输。通过膜旋转时它们的弯曲来调节机轴和传动轴的校准。或者，可使用挠性接头。
在辅助压缩机包括两个压缩机底座的情况下，优选一个底座用于(is dedicatedto)第一段压缩，和其他底座用于第二段，从而最小化段间管道运行的复杂性。在具有范围为150rpm-300rpm，和优选180rpm-250rpm的操作速度的辅助压缩机附近的管道会遭受显著的振动以及高压，和因此应当据此构造。优选地，从第一段汽缸到冷却器(若存在的话)和/或从冷却器(若存在的话)到第二段汽缸和/或从第一段汽缸到第二段汽缸的管道直径范围为50mm-80mm。
通过辅助压缩机的气体吞吐量范围优选为约160-190吨/hr，但在特别大的规模下，或者例如在针对特别的理由，例如由于反应器压力的局限性，期望在较低转化率下操作的情况下，较高的吞吐量可能是期望的。在一个实施方案中，通过辅助压缩机的吞吐量范围为140-210吨/hr，更优选170-210吨/hr，和压力范围为2300巴-2750巴。
辅助压缩机压缩乙烯到至少2300巴的压力。在一个实施方案中，压力范围为2800巴-3100巴，特别地2900巴-3100巴。尽管在高于3100巴的压力下操作是可行的，且可提高转化率，但在这种高压下操作的缺点是，在辅助压缩机上的负载增加，且管状反应器的壁厚应当增加，这会增加成本并降低通过壁的传热能力，从而要求管状反应器的长度增加，以便将聚合热导引离开。后一缺点特别地是显著的，当在本发明的工艺规模下操作时，和因此优选低于3100巴的压力。
应当控制乙烯的温度，以允许两个压缩机段之间的负载平衡，进而优化/最大化压缩机的吞吐量。典型地，在辅助压缩机中，在第一和第二 压缩段之间冷却乙烯。这可通过使乙烯流经提供有冷却夹套(典型地水夹套)的管道中来进行。
段间压力，也就是说，在辅助压缩机的第一和第二段之间的压力范围典型地为1100巴-1600巴。
一旦离开辅助压缩机，则至少一部分乙烯流动到管状反应器的前端。
在优选的实施方案中，从辅助压缩机中排放的乙烯被分成多于一个物流，其中之一进入管状反应器的前端，和其他(the other or others)物流作为侧物流在沿着管状反应器长度的各点处进入。在尤其优选的实施方案中，从辅助压缩机中排放的乙烯被拆分成4、5、6或7个物流，一个物流进入到管状反应器的前端，和其他作为侧物流进入。该物流可以是不相等的体积，从而提供微调进入管状反应器内每一反应区中乙烯体积的灵活性。
引入到管状反应器的前端内的乙烯被加热到至少95℃，优选至少135℃，或者在一些情况下，加热到至少160℃，以便促进引发剂分解和开始聚合反应。在沿着管状反应器长度的三个或更多个不同点处注入引发剂，从而确定至少三个反应区。
在第一反应区下游立即开始聚合，由此因聚合的放热性质导致引起反应混合物温度上升。当温度上升时，引发剂分解和聚合速率增加，加速热量生成并引起温度进一步上升。当引发剂被消耗时，引发和聚合减慢，和在其中生成的热量等于导引离开反应混合物的热量时，温度达到峰值，然后开始下降。
因此，当反应混合物沿着反应器长度行进时，反应混合物的温度增加到峰值，然后下降，直到达到下一个引发剂的注入点，于是再次开始该过程。聚合反应在其内发生的引发剂注入点下游的各区被本领域技术人员称为反应区。管状反应器通常在每一反应区内配有至少一个调节温度的加热/冷却夹套。
在本发明的实施方案中，由至少两种材料构造管状反应器，使得与聚合介质接触的管状反应器的内径由内部材料形成，和与加热/冷却夹套内部的水接触的管状反应器的外径由外部材料形成。优选地，内部材料 是具有一种或多种下述特征的钢合金：碳含量≤0.40wt％，优选≤0.35wt％(例如，0.05-0.35wt％，0.10-0.30wt％，或0.15-0.25wt％)；锰含量≤0.90wt％(例如，0.05-0.85wt％，0.10-0.70wt％，或0.20-0.50wt％)；磷含量≤0.015wt％(例如，0.005-0.015wt％，0.075-0.0.15wt％，或0.010-0.015wt％)；硫含量≤0.015wt％(例如，0.005-0.015wt％，0.075-0.0.15wt％，或0.010-0.015wt％)；硅含量≤0.35wt％(例如，0.05-0.35wt％，0.10-0.30wt％，或0.15-0.25wt％)；镍含量≤5.0wt％(例如，1.5-2.25wt％，2.3-3.3wt％，或3.3-4.5wt％)；铬含量0.80-2.00wt％；钼含量≤0.80wt％(例如，0.20-0.40wt％，0.30-0.50wt％，或0.40-0.80wt％)；和/或钒含量≤0.20wt％(例如，0.01-0.20wt％，0.05-0.15wt％，或0.075-0.10wt％)。典型地，内部材料优选包括根据ASTM A723的低合金碳钢。
选择外部材料在长时间段内对水基本上或实质上呈惰性。本文中所使用的术语“实质上惰性(essentially inert)”是指小于0.1wt％的外部反应器管道表面是腐蚀产物，如从在反应器的外部表面上的100个随机选择的点处的腐蚀测量测定。“实质上惰性”排除例如显示出显著蚀损斑的表面，但不排除显示出氧化或铜绿薄层的表面。本文中所使用的术语“基本上惰性(substantially inert)”是指在根据ASTM A723的低合金碳钢上的腐蚀速率比在相同时间段内外部材料经历的腐蚀大至少20.0％(优选30.0％、40.0％、50.0％、75.0％、100.0％、200.0％、500.0％或更大)，这典型地在模拟20年的时间段的条件下测量，其中所述低合金碳钢，即碳含量≤0.40wt％，锰含量≤0.90wt％；磷含量≤0.015wt％；硫含量≤0.015wt％；硅含量≤0.35wt％；镍含量1.5-2.25wt％，铬含量0.80-2.00wt％；钼含量0.20-0.40wt％和钒含量≤0.20wt％的钢。或者，若以上定义的术语“实质上惰性”或者“基本上惰性”的定义被视为不清楚，则任何一个术语应当是指“铜或任何材料，其腐蚀速率大于铜或具有氧化或铜绿的薄表面层的铜的腐蚀速率不超过10％”。或者，若在前一句子中的定义被视为不清楚或不确定，则术语“实质上惰性”或者“基本上惰性”应当是指“铜”，优选本文描述的类型之一或者其 混合物，且在其上有或无氧化产物或铜绿层。
因此，典型地，外部材料包括铜。合适类型的铜包括不含氧的电子铜(C10100)；不具有残留脱氧剂的不含氧的铜(C10200)；不含氧的超低磷的铜(C10300)；不含氧的低磷铜(C10800)；磷脱氧(phosphorus deoxidized)，低残留磷的铜(C12000)；或磷脱氧，高残留磷的铜(C12200)。也可使用这些铜的混合物。在特别的实施方案中，铜具有0.005-0.050wt％，优选0.01-0.030wt％，更优选0.015-0.025wt％的磷含量。
内部和外部材料可由任何合适的方式形成。例如，在一些实施方案中，内部材料作为低合金碳钢管提供，其上冷拉外部材料(例如铜)。在钢管上冷拉材料(例如铜)的方法是本领域已知的。可使用施加外部材料到内部材料上的任何方法，前提是同样根据设计参数，选择内部和外部材料。一种这样的方法通常在本领域中称为包覆，因此在优选的实施方案中，内部材料反应器管道包括铜-包覆的钢管。在这样的实施方案中，优选中间管道支持件(即，支持夹套的那些)应当在其中铜包覆层接触支持件的区域内具有软的尖端，以便避免对铜的损坏。
一般地，尽管不必然，但内部材料的厚度Ti为约10.0-约100.0mm，优选约15.0-约50.0mm，和外部材料的厚度To为约0.50-约10.0mm，尤其1.0-约5.0mm。内部材料的厚度与外部材料的厚度之比，Ti:To为约5:1至约50:1，优选约7.5:1至约35:1，或约10.0:1至约30:1。
在其中从辅助压缩机中排放的乙烯被拆分成两个或更多个物流的实施方案中，一个物流进入反应器的前端，和其他物流作为侧物流进入，在进入到反应器中之前，侧物流通常在引发剂注入点上游(优选在冷却到例如10℃至20℃之后)进入反应器内，以便降低反应混合物的温度。如上所述，沿着反应器的长度单体至聚合物的总转化率在实践中受到冷却反应混合物的能力限制，和因此对于给定的反应器，冷却侧物流可允许转化率增加。
每一反应区的峰值温度有利地范围为200℃-350℃，优选地，在至少一个反应区中，峰值温度范围为280℃-340℃，优选290℃-315℃。反 应区内温度的增加与在该反应区内制造的聚合物的量成正比，因此在高峰值温度下操作有利于高转化率。然而，乙烯聚合的动力学使得当温度上升时，相对于线性链的增长，链转移到聚合物增加，且多分散性指数增加，从而导致所生产的聚合物的雾度值增加。因此，当期望制造低雾度等级的聚合物时，优选较低峰值的操作温度。优选地，在反应混合物到达下一个引发剂注入点之前，在引发剂注入点上游的每一反应区中(即，在除了最后一个反应区的所有反应区内)，冷却反应混合物到比反应区的峰值温度低至少20℃，更优选低至少40℃，和最优选低至少50℃。
在任何反应区内的冷却可以借助冷却夹套或者冷却夹套和引入已冷却乙烯的侧物流的组合。
在管状反应器内聚合乙烯的方法中，一旦确立了穿过辅助压缩机并进入反应器内的所需的乙烯的吞吐量，则反应器内的压力通过高压泄料阀来控制，其中产物混合物通过所述高压泄料阀离开反应器。打开该阀门会降低管状反应器内的压力；关闭阀门会增加压力。而且，沿着管状反应器的长度存在压降，这强制反应混合物沿着反应器以所需的速度移动(本文中的术语“反应器压力”是指在反应器内的最大压力，也就是说，直接在辅助压缩机下游的压力，除非另一含义根据上下文是明显的)。认为反应混合物流经反应器的速度对于热量转移出反应器的有效性来说是重要的。理论认为，在低速下，在反应器管道内部上较厚的聚合物层的层流和/或累积抑制热量转移离开反应混合物。
然而，沿反应器长度的压降被压力不应当下降到低于反应混合物发生相分离时的点的要求限制。通过增加管状反应器的内径，可减少对于给定的吞吐量来说的压降。然而，增加管直径也使得有效地冷却反应器混合物更加困难。
涉及反应器动力学的进一步的因素是提供增加数量的反应区通常允许改进的乙烯至聚合物的转化，进而改进该工艺的经济性。然而，增加反应区的数量通常要求反应器长度增加，这使得需要增加管道直径，以平衡压降和反应器流速的结果影响。
在其中使用辅助压缩机的情况下，通过提供最大内径为至少65mm 和长度至少1.5km的管状反应器，并在三个或更多个单独的位置处引入引发剂，得到至少三个单独的反应区，和实现至少28％的转化率，从而可实现在至少2300巴的压力下，至少120吨/hr乙烯通过辅助压缩机的吞吐量。优选维持沿管状反应器的长度的压降例如以维持管状反应器中至少6m/s的流速。
测量腐蚀的简单试验是根据ASTM D2688-11的重量损失方法，在本文中通过参考全文引入。可如下计算腐蚀速率(R)(mm/年，mpy)：
R(mpy)＝(K×W)/(A×T×D)
其中：K＝数值为8.76×104的常数；W＝重量损失(g)；D＝金属的密度(g/cm3)；A＝样品(sample coupon)的暴露面积(cm2)，和t＝时间(hr)。
本发明的管状反应器的最大内径为至少65mm，以便保持沿反应器长度的压降在可接受的水平。在其中从辅助压缩机中排放的一部分乙烯作为侧物流进入管状反应器内的实施方案中，期望当侧物流进入时，在各段内沿着反应器长度向下，反应器具有不同内径增加的区域。例如，对于在3000巴下具有约160吨/hr的辅助压缩机吞吐量的工艺来说，20％进入管状反应器的前端和其余作为侧物流进入，管状反应器可最初具有范围为35mm-40mm的直径，和在第一侧物流的进入点处，内径增加，这种增加取决于侧物流的尺寸，等等，直到最后的侧物流为止，最终的内径范围为75mm-80mm。
针对根据本发明的任何方法选择的管状反应器的特定的最大内径将取决于辅助压缩机的吞吐量，辅助压缩机的输出压力和所使用的管状反应器的长度，所有这些均涉及沿反应器长度遇到的压降。管状反应器的长度优选范围为1500m-5000m，更优选3000m-4500m。
在一个实施方案中，辅助压缩机的输出压力相对低，在2300巴-2700巴范围内，和辅助压缩机输出的至少50％作为侧物流进入到管状反应器内，辅助冷却反应器内容物，进而使得相对短的反应器成为可能(例如，长度范围为1500m-4000m)。在大于120吨/hr的辅助压缩机吞吐量下，反应器的最大内径为至少70mm，和在高于150吨/hr的吞吐量下，反应器的最大内径为至少80mm，优选范围为80mm-90mm。
在另一实施方案中，来自辅助压缩机的输出压力范围再次为2300巴-2700巴，和全部输出进入到反应器的前端且没有使用侧物流。在该实施方案中，任选地，管状反应器的长度范围为3000m-5000m，以便借助冷却夹套提供充足的冷却，和需要较大的管道直径。例如，对于超过120吨/hr的吞吐量来说，管道最大内径为至少75mm，和对于超过150吨/hr的吞吐量来说，管道最大内径为至少85mm，和任选地达100mm。
在第三实施方案中，辅助反应器的输出压力范围为2900巴-3100巴，和至少50％，更优选至少70％乙烯作为侧物流进入，管状反应器的长度范围为1500m-4000m。对于超过120吨/hr的辅助压缩机吞吐量来说，管道最大内径为至少65mm，和对于高于150吨/hr的吞吐量来说，管道最大内径为至少70mm，例如70mm至80mm。
在本发明的方法中，在至少三个反应区内进行管状反应器内的聚合，其中每一反应区在引发剂注入点处开始。在每一反应区中，乙烯转化成聚合物；因此，具有较大数量的反应区通常会增加转化率。然而，每一反应区通常需要增加管状反应器的长度，因此增加沿反应器的压降。优选地，引发剂在沿着管状反应器的4、5或6个不同点处注入，从而得到4、5或6个反应区。
在本发明的一些实施方案中，维持沿管状反应器长度的压降在例如维持管状反应器内反应混合物的流速至少6m/s的水平。已发现，流速影响反应混合物通过反应器管壁传热的冷却效率，和该传热在低流速下尤其差。期望的实际最小流速取决于冷却夹套的温度。在冷却夹套含有温度低于50℃，和尤其低于30℃的流体，例如通过冷却方式(例如冷却塔)维持在低温下的水的情况下，流速优选为至少14m/s，以便抑制在管状反应器内侧上形成固体聚合物层，这本身将进一步抑制传热。另外，可优选允许在特定的反应区内冷却夹套的温度周期性上升，以便分散已经形成的任何聚合物层。因此，流速可以超过14m/s，和有利地显著地更高，例如范围为14m/s-20m/s。
或者，起源于特定设施设计的因素可使得期望冷却夹套内的流体在基本高于50℃的温度下，例如在其中期望由冷却水生产蒸汽的情形下， 在此情况下，夹套的温度超过100℃。在这一温度下，不可能发生在反应器管道内形成聚合物层，和因此可行的是采用低至6m/s的流速，操作该工艺。优选的是，流速范围可以是8m/s-14m/s。
在离开反应器之前转化成聚合物的进入管状反应器内的总乙烯的比例，不管是前端物流还是作为侧物流，被称为转化率。在本发明的方法中，转化率为至少28％。高于40％的转化率是可行的，但不是优选的，这部分是由于反应混合物的粘度随其聚合物含量增加，这会导致维持合适的流速所使用的压降增加。
所实现的转化率部分涉及反应器操作下的压力，且较高的前端压力既提高聚合速率，又使得在反应器长度上较大的压降成为可能。然而，在较高压力下操作对辅助压缩机产生更大的应变(strain)且还增加能耗，其结果是成本的劣势。由于这些原因，可期望在一些情况下，在2300巴-2800巴的压力下，在相对低的转化率下操作，所述转化率可以是例如大致28％至32％的范围。或者，可期望在2800巴-3100巴的范围内的压力下，在高转化率，例如范围为32％-37％下操作。然而，压力仅仅是影响转化率的因素之一，和总体转化率范围为30％-40％是优选的，且更优选的范围为30％-37％。
如上所述，通过操作位于管状反应器下游段的高压泄料阀，控制反应器压力。尽管离开反应器的流体可以分成多于一个物流，且每一物流流经各自的高压泄料阀，但在实践中，优选仅仅一个这样的阀门，和反应器的全部输出流经它。
在许多已有的管状反应器设施中，从主压缩机中排放的一部分乙烯冷却并分流成独立的物流到高压泄料阀的直接下游的位置处(乙烯骤冷)，充当快速骤冷剂，冷却产物混合物。然而，优选地，从主压缩机中排放的所有乙烯被传导到辅助压缩机内，和随后到管状反应器内，以便最大化所生产的聚合物量，和提供备选的方式以供冷却产物混合物。
高吞吐量和以上涉及沿反应器长度的压降而提及的因素的组合使得不期望在最后的反应区内提供的冷却能力大于在最后的反应区内控制聚合放热所需要的。优选地，在高压泄料阀处，产物混合物的温度范围为 260℃-290℃。因此，在高压泄料阀的下游和产物分离器的上游提供进一步的冷却方式。如上所述，不优选乙烯骤冷。相反，冷却方式的优选形式是产物冷却器，它包括具有冷却夹套的导管。产物冷却器典型地长度范围为200m-500m，优选300m-450m。当高压泄料阀下游的压力比反应器内部低得多时，产物冷却器的器壁可以比反应器管道壁薄，从而改进传热。然而，减压引起产物混合物相分离和因此产物冷却器的尺寸应当例如维持流速，使得聚合物保持分散在流体内且没有粘附到壁上。产物冷却器的一种特别合适的形式具有至少60mm的内径和至少200m的长度。产物冷却器中较高的产物速率还改进传热。优选地，产物冷却器降低产物混合物的温度到170℃-280℃的范围，优选220℃-260℃，更优选230℃-250℃。在产物冷却器内，就在产物分离单元第一段的直接上游处，压力范围优选为200巴-350巴。
产物混合物从产物冷却器会典型地直接流动到产物分离单元的第一段内。
可在单一段内进行本发明方法的产物分离。然而，通常优选两段分离。在称为高压分离器的第一段中，进行从未反应的乙烯中第一次分离聚合物。被分离的气体进料到高压循环系统内以供返回到辅助压缩机中。在高压分离器底部内的熔融聚合物减压成第二段，称为低压分离器，和几乎所有残留的乙烯从聚合物中分离，并输送到吹扫气体压缩系统中。优选地，在高压分离器内的压力范围为200巴-350巴。优选地，在产物分离器的最后段内的压力范围为1巴-10巴，更优选1巴-3巴。
来自产物分离器的最后段的聚合物熔体通常被进料到一个或多个热熔体挤出机内以供与添加剂结合，挤出并造粒，这是常规的。
本发明还提供制造聚乙烯和聚乙烯共聚物的生产设备或装置，它包括吞吐量可以为至少55吨/hr的主压缩机，其中排列所述主压缩机，以供应压缩的乙烯到两段往复式辅助压缩机中，所述往复式辅助压缩机具有至少14个汽缸且能在至少2300巴的压力下，在至少120吨/hr的吞吐量下压缩乙烯，借助导管辅助压缩机与管状反应器的前端连通，所述导管提供有加热设施，使得至少一部分压缩的乙烯能加热到至少95℃， 借助一个或多个其他的导管辅助压缩机与管状反应器前端下游的一个或多个点任选地连通，用以供应一个或多个乙烯侧物流到管状反应器中。该管状反应器具有至少三个入口用以注入引发剂，进而确定至少三个反应区且在每一反应区内提供有加热/冷却夹套，管状反应器具有至少65mm的最大内径且提供有高压泄料阀。该生产装置进一步包括在高压泄料阀下游排列的冷却设备，优选具有至少两段的产物分离单元，和将循环的乙烯从产物分离单元转移到辅助压缩机中的至少一个导管。
共聚
与乙烯均聚物一样，本发明的方法可用于制造乙烯共聚物，例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。典型地，加压共聚单体，并在一个或多个点处注入到辅助压缩机内。其他可能的共聚单体包括丙烯，1-丁烯，异丁烯，1-己烯，1-辛烯，其他低级α烯烃，甲基丙烯酸，丙烯酸甲酯，丙烯酸，丙烯酸乙酯，和丙烯酸正丁酯。本文提到“乙烯”应当理解包括乙烯和共聚单体混合物，例外的是其中上下文隐含另一含义的情况。
改性剂
本发明的方法常常涉及使用改性剂，通过促进链转移以控制产物聚合物的分子量。链转移剂的实例包括四甲基硅烷、环丙烷、六氟化硫、甲烷、叔丁醇、全氟丙烷、氘代苯、乙烷、环氧乙烷、2,2-二甲基丙烷、苯、二甲亚砜、乙烯基甲醚、甲醇、丙烷、2-甲基-3-丁烯-2-醇、乙酸甲酯、乙酸叔丁酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丁烷、三苯基膦、甲胺、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、N,N-二异丙基乙酰胺、2,2,4-三甲基戊烷、正己烷、异丁烷、二甲氧基甲烷、乙醇、正庚烷、乙酸正丁酯、环己烷、甲基环己烷、1,2-二氯乙烷、丙烯腈，N-乙基乙酰胺、丙烯、正癸烷、N,N-二乙基乙酰胺、环戊烷、乙酸酐、正十三烷、苯甲酸正丁酯、异丙醇、甲苯、氢气、丙酮、4,4-二甲基戊烯-1、三甲基胺、N,N-二甲基乙酰胺、异丁烯、异氰酸正丁酯、丁酸甲酯、正丁基铵、N,N-二甲基甲酰胺、二乙基硫醚、二异丁烯、四氢呋喃、4-甲基戊烯-1、对二甲苯、对二噁烷、三甲基胺、丁烯-2、1-溴-2-氯乙烷、辛烯-1、2-甲基丁烯-2、枯烯、丁烯-1、甲基乙烯基硫醚、正丁腈、2-甲基丁烯-1、乙苯、正十 六碳烯、2-丁酮、异硫氰酸正丁酯、3-氰基丙酸甲酯、三正丁基铵、3-甲基-2-丁酮、异丁腈、二正丁基胺、氯乙酸甲酯、3-甲基丁烯-1、1,2-二溴乙烷、二甲基胺、苄醛、氯仿、2-乙基己烯-1、丙醛、1,4-二氯丁烯-2、三正丁基膦、二甲基膦、氰基乙酸甲酯、四氯化碳、一溴三氯甲烷、二正丁基膦、乙醛和膦。
关于链转移剂的进一步的细节，参见Advances In Polymer Science，第7卷，第386-448页(1970)。该文中表7以设定条件下测定的链转移常数为顺序，排列了数种链转移剂。共聚倾向由反应性决定，这也在设定条件下测定。
可按照任何合适的方式添加改性剂到反应混合物中。例如，可注入改性剂到入口管道内，所述入口管道进料到一个或多个辅助压缩机的第一段汽缸内。在单程穿过反应器期间，改性剂通常没有完全消耗，且通常还存在于返回到辅助压缩机中的循环乙烯内。
引发剂
使用引发剂，引发自由基乙烯聚合，和许多合适的引发剂是本领域技术人员已知的。优选有机过氧化物引发剂。典型地，使用具有不同半衰期温度的若干引发剂的共混物，以便实现所需的反应动力学。使用具有不同半衰期的引发剂的一些这样的方法描述于欧洲专利No.2239283B1和美国专利No.7,737,229中。
典型地在烃溶剂内混合纯的过氧化物，然后在引发剂注入位置处，将其注入到管状反应器内。可使用任何合适的泵，例如液压传动活塞泵。
参考附图，可更好地理解本发明。
图1是聚合装置1的示意图，它包括供应新鲜乙烯到主压缩机3中的乙烯进料管线2。从主压缩机3中排放的乙烯借助具有阀门4a的导管4流动到辅助压缩机5中。此外，进入辅助压缩机5内的是新鲜改性剂和/或任选的共聚单体的物流和循环乙烯物流。新鲜改性剂物流通过单独的改性剂泵6供应。循环的乙烯来自于高压循环系统7。
以下更加详细地描述了辅助压缩机5。辅助压缩机5在五个物流8a、8b、8c、8d和8e中排放压缩的乙烯。物流8a占全部乙烯流的20％。在 进入到管状反应器9的前端之前，通过加热乙烯的蒸汽夹套(未示出)加热物流8a。四个其余的乙烯侧物流8b、8c、8d和8e各自作为侧物流进入反应器内。冷却侧物流8b、8c、8d和8e。还示出了具有六个引发剂入口10a-10f的管状反应器9，所述引发剂入口沿着反应器9间隔布置且从引发剂混合和泵送站11中进料。第一引发剂注入点10a恰好在反应器9的前端下游，且确定了第一反应区的开始。通过第一引发剂入口10a进入的引发剂与来自物流8a的炽热的乙烯结合，并开始聚合，当它沿着管状反应器9向下行进时，升高乙烯的温度。在反应器9上装配的加热/冷却夹套(未示出)冷却反应混合物，并且反应混合物的温度峰值在200℃-350℃之间，因为引发剂被消耗且聚合速率开始下降，然后开始下降(decline)。第一侧物流8b的进入进一步冷却反应混合物。第二引发剂注入入口10b恰好在侧物流8b的进入点的下游，且确定第二反应区的开始。再次，反应混合物的温度升高，达到峰值并下降，当它沿着管状反应器9流动，且第二侧物流8c的进入提供进一步快速冷却时，之后在第三引发剂入口10c处进入引发剂，这确定了第三反应区的开始。第三，第四，第五和第六反应区类似于第二反应区，所不同的是对于第五和第六反应区，侧物流是任选的，和因此在第五和第六引发剂入口10e和10f之间的距离可以相对长，以便允许加热/冷却夹套的较大长度。
在第六引发剂入口10f和第六反应区的下游，管状反应器在高压泄料阀12中终止。
在第一侧物流8b的注入点上游的区域内，管状反应器9具有起始的内径，侧物流8b的下游内径增加，并且每一随后的侧物流的下游内径进一步增加，直到在最终侧物流8e的下游区域内达到至少65mm，和优选至少70mm的最大内径。该内径轮廓允许在正常操作期间，在160吨/hr的辅助压缩机吞吐量下，和穿过反应器的可接受的压降下，在整个管状反应器当中的流速高于14m/sec。
高压泄料阀12控制管状反应器9内的压力。高压泄料阀12直接下游的是产物冷却器13。一旦进入到产物冷却器13中，则反应混合物在相分离状态下。它离开进入到高压分离器14内。来自高压分离器14的 塔顶气体流入到高压循环系统7中，在此未反应的乙烯被冷却且返回到辅助压缩机5中。
聚合物产物从高压分离器14的底部流入到低压分离器15内，将几乎所有残留的乙烯从聚合物中分离。残余的乙烯转移到或者火炬(未示出)或纯化单元(未示出)中，或者借助主压缩机3从产物分离单元循环到辅助压缩机中。熔融聚合物从低压分离器15的底部流动到挤出机(未示出)中以供挤出，冷却和造粒。
关于本文列出的各种范围，任意列举的上限当然可以结合对于所选择子范围的任意下限。
特别的实施方案
实施方案A：制造聚乙烯和聚乙烯共聚物的装置，它包括管状反应器，该管状反应器包括具有加热/冷却夹套的一个或多个反应区，所述反应器管道包括内部材料和外部材料，所述外部材料在操作条件下在水存在下基本上呈惰性。
实施方案B：制造聚乙烯和聚乙烯共聚物的装置，它包括管状反应器，该管状反应器包括具有加热/冷却夹套的一个或多个反应区，所述反应器管道包括内部材料和外部材料，所述外部材料基本上由铜组成。
实施方案C：实施方案A或B的装置，进一步包括主压缩机，所述主压缩机与两段式辅助压缩机任选地流体连通，其中主和辅助压缩机的至少一个与加热的导管流体连通，该加热的导管与管状反应器流体连通。
实施方案D：实施方案A-C任何一项的装置，其中管状反应器与产物分离器流体连通。
实施方案E：实施方案A-D任何一项的装置，进一步包括将循环的乙烯从产物分离器转移到辅助压缩机的至少一个导管。
实施方案F：实施方案A-E任何一项的装置，其中外部材料包括铜，尤其其中铜包括不含氧的电子铜(C10100)；不具有残留脱氧剂的不含氧的铜(C10200)；不含氧的超低磷的铜(C10300)；不含氧的低磷铜(C10800)；磷脱氧，低残留磷的铜(C12000)；或磷脱氧，高残留磷的铜(C12200)。
实施方案G：实施方案A-F任何一项的装置，其中铜是磷脱氧，高残留磷的铜(C12200)，它尤其具有0.005-0.050wt％，优选0.01-0.030wt％，更优选0.015-0.025wt％的磷含量。
实施方案H：实施方案A-G任何一项的装置，其中内部材料包括钢，优选根据ASTMA723的低合金碳钢。
实施方案I：实施方案A-H任何一项的装置，其中内部材料是具有一个或多个下述特征的钢：碳含量≤0.40wt％，优选≤0.35wt％；锰含量≤0.90wt％；磷含量≤0.015wt％；硫含量≤0.015wt％；硅含量≤0.35wt％；镍含量1.5-2.25wt％，2.3-3.3wt％，或3.3-4.5wt％；铬含量0.80-2.00wt％；钼含量0.20-0.40wt％，0.30-0.50wt％，或0.40-0.80wt％；和/或钒含量≤0.20wt％。
实施方案J：实施方案A-I任何一项的装置，其中内部材料的厚度Ti与外部材料的厚度之比To为约5.0:1到约50.0:1，优选约7.5:1到约35.0:1，或约10.0:1到约30.0:1。
实施方案K：实施方案A-J任何一项的装置，其中内部材料的厚度为约10.0mm-约100.0mm，优选约15.0mm-约50.0mm，和外部材料的厚度为约0.50mm-约10.0mm，尤其1.0mm-约5.0mm。
实施方案L：实施方案A-K任何一项的装置，其中加热的导管包括能将至少一部分压缩的乙烯加热到至少95℃的加热设施。
实施方案M：实施方案A-L任何一项的装置，其中辅助压缩机借助一个或多个其他导管与管状反应器前端下游的一个或多个点连通用以供应一个或多个乙烯侧物流到管状反应器中。
实施方案N：实施方案A-M任何一项的装置，其中管状反应器包括至少三个入口用以注入引发剂，从而确定至少三个反应区且在每一反应区内提供有加热/冷却夹套。
实施方案O：制造乙烯聚合物和共聚物的方法，该方法包括：a)引入含乙烯和任选地共聚单体的加热的单体混合物到具有至少三个反应区的管状反应器内，每一反应区具有加热/冷却夹套，所述管状反应器包括内部材料和外部材料，所述外部材料在操作条件下在水存在下基本上呈 惰性。
实施方案P：制造乙烯聚合物和共聚物的方法，该方法包括：将含乙烯和任选地共聚单体的加热的单体混合物引入到具有至少三个反应区的管状反应器内，每一反应区具有加热/冷却夹套，所述管状反应器包括内部材料和外部材料，所述外部材料基本上由铜组成。
实施方案Q：实施方案O或P的方法，其中外部材料包括铜，尤其其中铜包括不含氧的电子铜(C10100)；不具有残留脱氧剂的不含氧的铜(C10200)；不含氧的超低磷的铜(C10300)；不含氧的低磷铜(C10800)；磷脱氧，低残留磷的铜(C12000)；或磷脱氧，高残留磷的铜(C12200)的至少一种。
实施方案R：实施方案O-Q任何一项的方法，其中铜是磷脱氧，高残留磷的铜(C12200)，它尤其具有0.005-0.050wt％，优选0.01-0.030wt％，更优选0.015-0.025wt％的磷含量。
实施方案S：实施方案O-R任何一项的方法，其中内部材料包括钢，优选根据ASTMA723的低合金碳钢。
实施方案T：实施方案O-S任何一项的方法，其中内部材料是具有一个或多个下述特征的钢：碳含量≤0.40wt％，优选≤0.35wt％；锰含量≤0.90wt％；磷含量≤0.015wt％；硫含量≤0.015wt％；硅含量≤0.35wt％；镍含量1.5-2.25wt％，2.3-3.3wt％，或3.3-4.5wt％；铬含量0.80-2.00wt％；钼含量0.20-0.40wt％，0.30-0.50wt％，或0.40-0.80wt％；和/或钒含量≤0.20wt％。
实施方案U：实施方案O-T任何一项的方法，其中内部材料的厚度与外部材料的厚度之比为约5.0-约50.0，优选约7.5-约35.0，或约10.0-约30.0。
实施方案V：实施方案O-U任何一项的方法，其中内部材料的厚度为约10.0-约100.0mm，优选约15.0-约50.0mm，和外部材料的厚度为约0.50mm-约10.0mm，尤其1.0mm-约5.0mm。
实施方案W：实施方案O-V任何一项的方法，进一步包括：b)在主压缩机内，将含乙烯和任选地共聚单体的单体混合物压缩到第一压力； c)混合该单体混合物与循环的乙烯，并在辅助压缩机内进一步压缩该单体混合物到第二压力。
实施方案X：实施方案O-W任何一项的方法，进一步包括：d)加热至少一部分压缩的单体混合物到至少95℃的温度。
实施方案Y：实施方案O-X任何一项的方法，进一步包括：e)在至少三个反应区处，将一种或多种引发剂引入到管状反应器内；允许该单体混合物聚合，形成反应混合物；和在至少头两个反应区内冷却该反应混合物。
实施方案Z：实施方案O-Y任何一项的方法，进一步包括：f)通过高压泄料阀释放反应混合物；冷却所释放的反应混合物；和在产物分离器内分离所释放的反应混合物成聚合物和未反应的乙烯，和循环未反应的乙烯。
实施方案AA：实施方案O-Y任何一项的方法，进一步包括：沿管状反应器的长度维持压降，使得维持管状反应器内流速为至少6m/s。
实施方案AB：实施方案O-AA任何一项的方法，其中该方法转化至少28％的单体混合物成乙烯聚合物或共聚物。
尽管参考本发明的某些方面和实施方案已经相当详细地描述了本发明，但其他方面和实施方案是可能的。因此，所附权利要求的精神和范围不应当限制到本文包含的实施方案的说明上。就一组数值上限和一组数值下限描述了本发明的一些特征。应当理解从任何下限到任何上限的范围在本发明的范围内，除非另有说明。
在允许这种引入的所有权限下，在本申请中引用的所有专利，试验工序，和其他文献全部在本文中通过参考引入。

Claims (37)

1.制造聚乙烯和聚乙烯共聚物的装置，其包括管状反应器，所述管状反应器包括具有加热/冷却夹套的一个或多个反应区，所述管状反应器包括内部材料和外部材料，所述外部材料在操作条件下在水存在下基本上呈惰性，其中外部材料包括铜以及该铜包括不含氧的电子铜C10100；不具有残留脱氧剂的不含氧的铜C10200；不含氧的超低磷的铜C10300；不含氧的低磷铜C10800；磷脱氧、低残留磷的铜C12000；或磷脱氧、高残留磷的铜C12200中的至少一种。
2.权利要求1的装置，其中铜具有0.005-0.050wt％的磷含量。
3.权利要求1的装置，其中铜具有0.01-0.030wt％的磷含量。
4.权利要求1的装置，其中铜具有0.015-0.025wt％的磷含量。
5.权利要求1的装置，其中内部材料包括钢。
6.权利要求1的装置，其中内部材料包括根据ASTM A723的低合金碳钢。
7.权利要求1的装置，其中内部材料是具有一个或多个下述特征的钢：
a)碳含量≤0.40wt％；
b)锰含量≤0.90wt％；
c)磷含量≤0.015wt％；
d)硫含量≤0.015wt％；
e)硅含量≤0.35wt％；
f)镍含量≤5.00wt％；
g)铬含量0.80-2.00wt％；
h)钼含量≤0.80wt％；和/或
i)钒含量≤0.20wt％。
8.权利要求7的装置，其中碳含量为≤0.35wt％。
9.权利要求1的装置，其中内部材料的厚度与外部材料的厚度之比为5.0:1-50.0:1。
10.权利要求1的装置，其中内部材料的厚度与外部材料的厚度之比为7.5:1-35.0:1。
11.权利要求1的装置，其中内部材料的厚度与外部材料的厚度之比为10.0:1-30.0:1。
12.权利要求1的装置，其中内部材料的厚度为10.0mm-100.0mm，和外部材料的厚度为0.50mm-10.0mm。
13.权利要求12的装置，其中内部材料的厚度为15.0mm-50.0mm。
14.权利要求12的装置，其中外部材料的厚度为1.0mm-5.0mm。
15.权利要求1的装置，进一步包括主压缩机，所述主压缩机与两段式辅助压缩机任选地流体连通，其中主和辅助压缩机的至少一个与加热的导管流体连通，所述加热的导管与管状反应器流体连通。
16.权利要求15的装置，其中加热的导管包括能将至少一部分压缩的乙烯加热到至少95℃的加热设施。
17.权利要求1的装置，其中管状反应器与产物分离器流体连通。
18.权利要求15或16的装置，其中该装置包括辅助压缩机，和进一步包括将循环的乙烯从产物分离器转移到辅助压缩机的至少一个导管。
19.权利要求15或16的装置，其中该装置包括辅助压缩机，且所述辅助压缩机借助一个或多个额外的导管与管状反应器前端下游的一个或多个点连通，以供应一个或多个乙烯侧物流到管状反应器。
20.权利要求1的装置，其中管状反应器包括至少三个入口用以注入引发剂，从而确定至少三个反应区且在每一反应区内提供有加热/冷却夹套。
21.制造乙烯聚合物和共聚物的方法，该方法包括：
a)引入含乙烯和任选地共聚单体的加热的单体混合物到具有至少三个反应区的管状反应器内，每一反应区具有加热/冷却夹套，所述管状反应器包括内部材料和外部材料，所述外部材料在操作条件下在水存在下基本上呈惰性，其中外部材料包括铜以及该铜包括不含氧的电子铜C10100；不具有残留脱氧剂的不含氧的铜C10200；不含氧的超低磷的铜C10300；不含氧的低磷铜C10800；磷脱氧、低残留磷的铜C12000；或磷脱氧、高残留磷的铜C12200中的至少一种。
22.权利要求21的方法，其中铜具有0.005-0.050wt％的磷含量。
23.权利要求21的方法，其中铜具有0.01-0.030wt％的磷含量。
24.权利要求21的方法，其中铜具有0.015-0.025wt％的磷含量。
25.权利要求21的方法，其中内部材料包括钢。
26.权利要求21的方法，其中内部材料包括根据ASTM A723的低合金碳钢。
27.权利要求21的方法，其中内部材料是具有一个或多个下述特征的钢：
a)碳含量≤0.40wt％；
b)锰含量≤0.90wt％；
c)磷含量≤0.015wt％；
d)硫含量≤0.015wt％；
e)硅含量≤0.35wt％；
f)镍含量1.5-2.25wt％，2.3-3.3wt％，或3.3-4.5wt％；
g)铬含量0.80-2.00wt％；
h)钼含量0.20-0.40wt％，0.30-0.50wt％，或0.40-0.80wt％；和/或
i)钒含量≤0.20wt％。
28.权利要求27的方法，其中碳含量为≤0.35wt％。
29.权利要求21的方法，其中内部材料的厚度与外部材料的厚度之比为5-50。
30.权利要求21的方法，其中内部材料的厚度与外部材料的厚度之比为7.5-35。
31.权利要求21的方法，其中内部材料的厚度与外部材料的厚度之比为10-30。
32.权利要求21的方法，其中内部材料的厚度为10.0mm-100.0mm，和外部材料的厚度为0.50mm-10.0mm。
33.权利要求32的方法，其中内部材料的厚度为15.0mm-50.0mm。
34.权利要求32的方法，其中外部材料的厚度为1.0mm-5.0mm。
35.权利要求21的方法，进一步包括：b)在主压缩机内，将含乙烯和任选地共聚单体的单体混合物压缩到第一压力；和c)任选地混合该单体混合物与循环的乙烯，和在辅助压缩机内进一步压缩该单体混合物到第二压力。
36.制造聚乙烯和聚乙烯共聚物的装置，该装置包括管状反应器，该管状反应器包括具有加热/冷却夹套的一个或多个反应区，所述管状反应器包括内部材料和外部材料，所述外部材料包含铜，其中该铜包括不含氧的电子铜C10100；不具有残留脱氧剂的不含氧的铜C10200；不含氧的超低磷的铜C10300；不含氧的低磷铜C10800；磷脱氧、低残留磷的铜C12000；或磷脱氧、高残留磷的铜C12200中的至少一种。
37.制造乙烯聚合物和共聚物的方法，该方法包括：引入含乙烯和任选地共聚单体的加热的单体混合物到具有至少三个反应区的管状反应器内，每一反应区具有加热/冷却夹套，所述管状反应器包括内部材料和外部材料，和所述外部材料包含铜，其中该铜包括不含氧的电子铜C10100；不具有残留脱氧剂的不含氧的铜C10200；不含氧的超低磷的铜C10300；不含氧的低磷铜C10800；磷脱氧、低残留磷的铜C12000；或磷脱氧、高残留磷的铜C12200中的至少一种。
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