CN107750187B - 在再循环连接部中具有平行冷却通道的聚合装置 - Google Patents

Abstract

一种用于聚合优选乙烯的装置，其具有带有两个或多个平行布置的冷却通道的再循环连接部；一种用于聚合的工艺和下游工艺；以及一种用于聚合的装置，其包括流体连通的下列装置部件：a)具有入口侧和出口侧的反应器；b)定位成在反应器的出口侧和反应器的入口侧之间流体连通的再循环连接部；其中所述再循环连接部包括并联布置的两个或多个冷却通道。

Description

在再循环连接部中具有平行冷却通道的聚合装置

技术领域

本发明总体上涉及一种用于聚合优选为乙烯的装置，其具有带有平行布置的两个或多个冷却通道的再循环连接部。本公开涉及用于聚合的装置、用于聚合的工艺和下游工艺。

背景技术

乙烯的聚合是一种非常重要的工艺，无论是生产聚乙烯还是从乙烯与其他共聚单体生产共聚物。聚乙烯或这种共聚物广泛用于特别是模塑零件形式或作为塑料膜的耐用和一次性物品。塑料薄膜和模塑容器作为食品和其他零售行业的包装无处不在。模塑零件的其他用途包括但不限于消费电子产品、汽车、家用家具和器具、建筑和医疗应用。

EP 1 589 043 A2探讨了共聚单体和链迁移剂的用途及其对聚合物产物的物理性质的影响。

US2010/087606A1探讨了用于将单体和催化剂引入反应器的多种进料的使用以及对聚合物产物的物理性质的影响。

US 2004/247493 A1探索了链迁移剂对聚合产物的物理性质的影响。

鉴于聚合反应的巨大经济意义，现有技术中仍需要改进的聚合工艺和装置。

发明内容

本公开通常基于克服现有技术中关于乙烯聚合所遇到的至少一个问题的目的。

更具体地，本公开进一步基于提供用于乙烯聚合的改进的装置和/或改进的工艺的目的。

本公开的一个目的是提供用于乙烯聚合的装置和/或工艺，其允许一个或多个选自由以下，优选为以下全部组成的组：改进的能量效率、改进的输出速率和减小的进程停止时间需求。

通过形成本公开的权利要求的类别的主题来实现至少一个上述目的。代表本公开的特定实施例的本公开的从属权利要求的主题做出了进一步的贡献。

具体实施方式

通过本公开的以下实施例来实现至少一个上述目的：

|1|一种用于聚合的装置，包括流体连通的以下装置部件：

a)具有入口侧和出口侧的反应器；

b)再循环连接部，其定位成在反应器的出口侧和反应器的入口侧之间流体连通；其中所述再循环连接部包括平行布置的两个或多个，优选为10个或多个，更优选为100个或多个，最优选为300个或多个的冷却通道。根据本公开，在再循环连接部中已经采用多达约4000个平行排列的冷却通道。

|2|根据实施例|1|所述的装置，其中，所述再循环连接部包括管束冷却器，所述管束冷却器包括两个或多个，优选为5个或多个，更优选为50个或多个，最优选为200个或多个冷却通道。根据本公开已经采用具有多达1000个冷却通道的管束冷却器。

|3|根据实施例|1|的装置或|2|，其中所述再循环连接部包括并联布置的两个或多个管束冷却器，每个所述束冷却器包括两个或多个，优选为5个或多个，更优选为50个或多个，最优选为200个或多个冷却通道。

|4|根据前述实施例中任一项所述的装置，其中所述反应器是管式反应器。在该实施例的一个方面，管式反应器包括长度在约1km至约10km范围内，优选为在约1.5km至约7km范围内，最优选为在约2km至约5km范围内的管。在该实施例的一个方面，管具有约10km至约200mm范围内，优选为约15km至约150mm范围内，更优选为约20km至约100mm范围内的内径。优选的是，管由多个，优选为约10至约500个管段，更优选为约50至约300个管段构成。此外优选为采用长度在约5m至约30m范围内，优选为约7m至约25m范围内的管段。此外优选的是将管段气体并且压力密封地连接，其中该连接优选为通过折边获得。优选为少于10％的管段通过焊接连接。优选地，管段包括内管和至少部分地围绕该内管的冷却剂套。内管优选为能承受比水套更高的压力。

|5|根据前述实施例中任一项所述的装置，其中至少一个冷却通道垂直地布置，优选为比垂直的角度小约20°，更优选为小约10°，最优选为小约5°。

|6|根据前述实施例中任一项所述的装置，其中至少一个冷却通道满足以下标准中的一个或多个，优选为两个或全部：

a)冷却通道的长度小于约200m，优选为小于约50m，更优选为小于约20m；

b)冷却通道内部的横截面直径在约5mm至约200mm的范围内，优选为在约7mm至约120mm的范围内，最优选为在约10mm至约80mm的范围内。

c)冷却通道设计成在入口和出口之间的压力下降约20MPa以下，优选为低于约15MPa，更优选为低于约5MPa下操作。在一些情况下，输入和输出之间的压降低至约0.2MPa。

|7|根据实施例|1|至|6|中任一项所述的在装置中通过聚合乙烯来制备聚合物的工艺。

|8|根据实施例|7|所述的工艺，其中该工艺是连续工艺。

|9|根据实施例|7|或|8|的工艺，其中通过再循环连接部的压降小于约20MPa，优选为小于约15MPa，更优选为小于约10MPa。

|10|根据实施例|7|至|9|中任一项所述的工艺，其中在一个或多个冷却通道中优选为在装置的正常运行期间流动的待冷却流体的速度小于约10m/s，优选为小于约5m/s，更优选为小于约3m/s。

|10a|根据实施例|7|至|10|中任一项所述的工艺，其中在一个或多个冷却通道中流动的冷却剂的速度优选为在装置的正常操作期间在约0.1m/s至约5m/s的范围内，优选为在约0.3m/s至约3m/s的范围内，更优选为在约0.5m/s至约1m/s的范围内。

|10b|根据实施例|7|至|9|中任一项所述的工艺，其中在一个或多个冷却通道中流动的待冷却流体的速度优选为在装置的清洁或脱蜡模式期间小于约0.3m/s，优选为小于约0.25m/s，更优选为小于约0.2m/s。

|10c|根据实施例|7|至|10|中任一项或|10b|所述的工艺，其中在一个或多个冷却通道中流动的冷却剂的速度优选为在装置的清洁或脱蜡模式期间小于约0.3m/s，优选为小于约0.25m/s，更优选为小于约0.2m/s。

|11|根据实施例|7|至|10|中任一项所述的工艺，其中乙烯包含在流体中，包括以下步骤：

a)流体的第一部分以质量流速α流经由一个或多个冷却通道组成的子集A，并且第二部分流体以质量流速β流经子集B，子集B由一个或多个不属于子集A的冷却通道构成，其中α是β的至少两倍，优选为至少五倍，更优选为至少十五倍；

其中，质量流速α和β以每秒流经相应冷却通道的质量来表示，以kg·s^-1表示。

|12|根据实施例|11|的工艺，其中在步骤a)中，基于供应子集B的冷却剂的质量流速，供应给子集A的冷却剂的质量流速高于供应给子集B的冷却剂的质量流速至少约10％，优选为至少约20％，更优选为至少约50％，其中质量流速以每秒流动的冷却剂的质量计，以kg·s^-1表示。

|13|根据实施例|11|或|12|的工艺，其中，在步骤a)中，供给子集B的冷却剂的温度高于供应给子集A的冷却剂的温度至少约5K，优选为至少约10K，更优选为至少约15K。

|14|根据实施例11至13中任一项所述的工艺，其中，在步骤a)中，满足以下标准中的一个或两个：

i.供应给子集A液相冷却剂；

ii.供应给子集B气相冷却剂。

在该实施例的各个方面中，满足如下的标准组合：i、ii、i+ii。

|15|根据实施例|11|至|13|中任一项所述的工艺，还包括以下步骤：

b)流体的第一部分以质量流速γ流经冷却通道的子集A，并且流体的第二部分以质量流速δ流经冷却通道的子集B，其中δ是至少两倍γ，优选为至少五倍γ，更优选为至少十六倍γ；

其中质量流速γ和δ以每秒钟流经重新冷却通道的质量来表示，以kg·s^-1表示。

|16|根据实施例|15|的工艺，其中，在步骤b)中，满足以下一个或多个标准：

i.基于供应给子集A的冷却剂的质量流速，供应给子集B的冷却剂的质量流速高于供应给子集A的冷却剂的质量流速至少约10％，其中质量流速是以每秒流动的冷却剂的质量计，以kg·s^-1表示。

ii.供应给子集A的冷却剂的温度比供应给子集B的冷却剂的温度高至少约5K。

iii.供应给子集A液相冷却剂；

iv.供应给子集B液相冷却剂。

在本实施例的各个方面中，以下标准的组合满足：i、ii、iii、iv、i+ii、i+iii、i+iv、ii+iii、ii+iv、iii+iv、i+ii+iii、i+ii+iv、i+iii+iv、ii+iii+iv、i+ii+iii+iv。

|17|一种制备下游产物的工艺，包括以下制备步骤：

a)通过根据实施例|7|至|16|中任一项所述的工艺制备聚合物；

b)进一步处理聚合物以获得下游产物。

|18|根据实施例|7|至|17|中任一项所述的工艺，其中聚合物或下游产物被转化成成形体。

在下文中，术语“流体连通”表示流体可以直接地或经由至少第三部件从第一部件传递到第二部件。术语“直接流体连通”表示在第一和第二部件之间不存在其他部件的优先选择。“直接流体连通”还可以表示一个或多个普通部件，例如一个或多个连接管和/或一个或多个阀位于第一部件和第二部件之间。

术语“入口”表示流体进入组件的点，而术语“出口”表示流体离开组件的点。在这种情况下，“入口”和“出口”由流体的流动方向限定，所述流体的流动方向由装置的正常操作期间的流体流动方向或设计该装置的流体流动方向，优选为设计该装置的流体流动方向。在流体可以沿任一方向流经的部件的情况下，用于确定入口和出口的流动方向与部件的主要功能相关联。

装置

根据本发明的装置优选为适用于乙烯的聚合，任选地在其它共聚单体的存在下。图1中示出了该装置的一般功能，这是用于说明的目的，而不被认为是限制本公开的范围。进一步优选用于装置提高有效产率，优选为通过回收反应物；和/或改进的能量效率，优选为通过热循环和/或使用副产物作为燃料；优选二者。

该装置的一个优选配置可以如下：

1)乙烯来源；

2)主压缩机，优选为能够在约0MPa至约50MPa的范围内，更优选为约10MPa至约45MPa的范围内，最优选为约20MPa至约35MPa的范围内的压力下输出流体；

3)辅压缩机，优选为能够在约50MPa至约500MPa的范围内，更优选为约100MPa至约450MPa的范围内，最优选为约200MPa至约400MPa的范围内的压力下输出流体；

4)换热器；

5)反应器；

6)主高压降压部；

7)冷却器；

8)分离器；

9)辅高压降压部；

10)分离器；

11)产品造粒机；

12)主再循环连接部具有与分离器8)的至少一个输出流体连通的入口，以及具有与辅压缩机的入口流体连通的出口，其中主再循环连接部包括至少两个冷却通道和至少一个分离器；

13)辅再循环连接部具有与分离器11)的至少一个输出流体连通的入口，以及具有与主压缩机的入口流体连通的出口，其中辅再循环连接部包括至少一个冷却通道和至少一个分离器；

其中部件1-11优选为以1-11的顺序流体连通，以及部件12和13如上详述构成再循环回路。

在本公开的上下文中，装置可以按逻辑分为以下区域：

a.反应器的入口侧(上述1至4项)

b.反应器(上述第5项)

c.反应器的出口侧(上述6至11项)

d.将c连接到a的第一个再循环连接部(上述第12项)。

e.将c连接到a的可选的进一步再循环连接部(上述第13项)。

本领域技术人员具有用于聚合的装置的知识，并且如果他们认为适合于实现现有公开的目的，则可以包括其他组分或者去掉组分。图2中示出了该装置的优选布局。

在本公开的一个实施例中，反应器和主高压降压部被包括在腔室中。该腔室也被称为反应器室，优选为增强型混凝土外壳。

反应器

在本公开的上下文中，优选的反应器优选为具有内部和外部，其中乙烯可以任选地在其他共聚单体存在下在反应器内部聚合。

反应器优选为具有入口和出口。在一个优选的实施例中，反应器适合用于反应流中，其中流体在反应器的入口处进入并且在反应器的出口处排出。在一个实施例中，所述反应器还包含一个或多个另外的开口，除了入口和出口之外，其连接反应器的外部和内部，优选为开口，流体可以通过开口穿过中间或与外部，优选为以受控的方式，优选为由一个或多个阀控制。

在一个实施例中，反应器包含一个或多个开口，材料可通过开口进入反应器，材料优选为包含共聚单体或引发剂或两者。优选的反应器是管式反应器。

在本公开的一个实施例中，反应器在其输入与其输出之间的最小流动距离为至少约100m，优选为至少约500m，更优选为至少约1km，最优选为至少约2km。在一个实施例中，反应器具有一个或多个可将物质，优选为引发剂引入反应器中的位置。

在本公开的一个实施例中，反应器为高压釜型，优选为在反应器内包含至少一个搅拌器。在该实施例的一个方面，输入和输出之间的最小流动距离在约1m至约50m的范围内，优选为在约3m至约30m的范围内，更优选为在约5m至约20m的范围内。

压缩机

压缩机优选为增加装置中流体的压力。在优选的压缩机中，压力以压力P_IN进入压缩机并以压力P_OUT离开压缩机，其中P_OUT大于P_IN，优选为至少约0.5MPa，更优选为至少约1MPa，最优选为至少约5MPa。

在一个实施例中，装置包括第一压缩机，该第一压缩机优选为上述辅压缩机，其中第一压缩机优选为第一压缩机的出口侧，优选为与反应器流体连通，优选为与反应器的入口侧流体连通。在该实施例的一个优选方面，该装置进一步包括另外的压缩机，该压缩机优选为上述主压缩机，其中该另外的压缩机，优选为该另外的压缩机的出口侧，优选为与反应器流体连通，优选为与反应器的入口侧流体连通，优选为经由第一压缩机，优选为第二压缩机的出口与第一压缩机的入口流体连通。

在一个实施例中，可在约1MPa至约100MPa的范围内，优选为约5MPa至约70MPa的范围内，更优选为约10MPa至约50MPa的范围内的压力下向第一压缩机提供流体。在一个实施例中，流体在约120MPa至约500MPa的范围内，优选为约200MPa至约450MPa的范围内，更优选为约230MPa至约400MPa的范围内的压力下从第一压缩机排出。

在一个实施例中，在约0.01MPa至约7MPa的范围内，优选为约0.05MPa至约5MPa的范围内，更优选为约0.1MPa至约3MPa的范围内的压力下向另外的压缩机提供流体。在一个实施例中，流体在约10MPa至约100MPa的范围内，优选为约15MPa至约70MPa的范围内，更优选为约20MPa至约50MPa的范围内的压力下从另外的压缩机排出。

在本公开的一个实施例中，优选的是一个或多个压缩机的输出压力在很大程度上不依赖于供应到其的输入流体的压力。在该实施例的一个方面，一个或多个压缩机，优选为第一压缩机(辅助压缩机)提供不增加超过约20％，优选为不超过约10％，更优选为不超过约5％的输出压力，当输入压力从25MPa增加到35MPa时，输出压力的％变化基于输入压力为25MPa的输出压力。

冷却器

在本公开的上下文中，优选的冷却通道是允许流体通过入口和出口之间的内部流动的装置的部件，并且适合于优选为以可控的方式降低流体的温度。可向优选的冷却通道供应冷却剂，流向不与内部流体连通的外部区域。

在本公开的上下文中，对单个冷却通道的参照意味着单个管或拓扑等效物连接输入和输出。当并联布置两个或多个连接输入和输出的管或拓扑等效物时，将参考两个或多个冷却通道。

根据本公开优选的是，装置包括将反应器的出口侧连接到反应器的入口侧的再循环连接部，优选为高压再循环连接部，其中再循环连接部包括两个或多个冷却通道。

在本公开的一个实施例中，再循环连接部包括一个或多个管束冷却器，每个管束冷却器包括两个或多个冷却通道。

在本公开的上下文中，优选的管束冷却器包括平行布置的两个或多个，优选为10个或多个，更优选为50个或多个，最优选为100个或多个冷却通道。在该实施例的一个方面中，管束冷却器中的两个或多个冷却通道，优选为所有的冷却通道都在其输入侧连接到单个腔室。在该实施例的一个方面中，管束冷却器中的两个或多个冷却通道，优选为所有冷却通道，都在其输出侧连接到单个腔室。在本公开的一个方面中，管束冷却器的冷却通道容纳在壳体内。在本公开的一个方面中，管束冷却器中的两个或多个通道，优选为所有通道，可与共享的冷却剂一起冷却，优选为与共享的冷却剂一起形成单连接流体。

在本公开的一个实施例中，一个或多个冷却通道在入口和出口之间具有短的最小路径长度。冷却通道的入口和出口优选为标记可由冷却剂冷却的流动区段的开始和结束。在该实施例的一个方面中，一个或多个冷却通道在入口和出口之间的最小路径长度在约1m至约100m的范围内，优选为在约2m至约50m的范围内，更优选为在约2.5m至约20m的范围内。

在一个实施例中，优选为包含在一个或多个管束冷却器中的一个或多个冷却通道垂直地布置，优选为与垂直的角度小于20°，更优选为小于约10°，最优选为小于约5°。在该实施例的一个方面中，布置至少一个冷却通道，使得在使用中，流体向下流经冷却通道，优选为比垂直的角度小20°，更优选为小约10°，最优选为小约5°。在该实施例的一个方面中，布置至少一个冷却通道，使得用于冷却通道的冷却剂向上流动，优选为比垂直的角度小20°，更优选为小约10°，最优选为小约5°。

在另一个实施例中，冷却器几乎垂直。

在本公开的一个实施例中，一个或多个冷却器，优选为在再循环连接部中的一个或多个冷却器具有用于收集从冷却器落下的材料的收集槽。收集槽优选为沿流动方向布置在冷却器之后。

在一个实施例中，优选为包含在一个或多个管束冷却器中的一个或多个冷却通道不显著弯曲，优选为在冷却通道的入口和出口之间的最小路径中包括的任何两个归一化矢量之间具有最小无向量积，至少约0.8，优选为至少约0.9，更优选为至少约0.95。

在另一个实施例中，一个或多个冷却通道具有一个或多个弯曲，优选为形成U形或倒U形。在该实施例的一个方面，一个或多个冷却通道具有一个或多个大于约30°，更优选为大于约60°，最优选为大于约75°的角度的弯曲。

在一个实施例中，所述一个或多个冷却通道与分离器结合或流体连通，优选为与分离器流体连通，更优选为与分离器直接流体连通。在该实施例的一个方面中，分离器位于一个或多个冷却通道的下方，优选为使得一种或多种副产物可以从一个或多个冷却通道滴落到分离器中。在该实施例的一个方面中，一个或多个冷却器不包括过滤器。

分离器

分离器优选为适于将流体流分离成两种或多种成分，优选为两种或多种选自以下的成分：反应物、产物、杂质、副产物和催化剂。在一个实施例中，所述装置包括一个或多个分离器，其通过一个或多个冷却通道在前，优选为直接在前。在一个实施例中，所述装置包含一个或多个分离器，所述分离器适于将流体分离成两种或多种组分，其中两种组分处于不同的相，优选为两种不同的相，所述相选自气体、液体、固体、超临界流体和间相。

燃烧棒

在本公开的上下文中优选的燃烧棒适于燃烧材料，优选为流体。在本公开的一个实施例中，该装置包括一个或多个燃烧棒。

再循环连接部

再循环连接部优选为定位成在反应器的出口和反应器的入口之间流体连通。再循环连接部优选允许料流中的一种或多种产物/副产物，优选为蜡状产物/副产物的含量减少。再循环连接部优选为降低流体流动中的一种或多种产物/副产物，优选为一种或多种蜡状产物/副产物的重量％，优选为至少约0.01重量％，更优选为至少约0.05重量％，最优选为至少约0.1重量％，这种重量％的减少表示为输入中的重量％减去输出中的重量％。

在本公开的一个实施例中，通过再循环连接部的流体流包含一种或多种共聚单体，优选为在约0重量％至约50重量％的范围内，更优选为在约0重量％至约40重量％的范围内，最优选为在约0重量％至约30重量％的范围内。共聚单体优选为不明显从再循环连接部中的流体中除去，相反，流体中共聚单体的重量％优选为随着除共聚单体或乙烯以外的组分的除去而增加，共聚单体的重量％在所述流体中优选为增加至少约2重量％，更优选为至少约5重量％，最优选为至少约10重量％，重量％的增加表示为输出中的重量％减去输入中的重量％。

在本公开的一个实施例中，再循环连接部的输出包含约50重量％至约100重量％的范围内，优选为约65重量％至约100重量％的范围内，更优选为约70重量％至约100重量％的范围内的乙烯。反应器的出口与再循环连接部的入口之间的流体连通可以是直接的或间接的，优选为间接的，优选为经由选自由冷却器、分离器和高压降压部组成的组中的一种或多种组分。

在一个实施例中，所述装置包括高压再循环连接部，可在约10MPa至约100MPa的范围内，优选为约15MPa至约70MPa的范围内，更优选为在约20MPa至约50MPa的范围内的压力下向所述高压再循环连接部供应流体。

在一个实施例中，所述装置包括低压再循环连接部，可在约0.01MPa至约20MPa的范围内，优选为约0.05MPa至约10MPa的范围内，更优选为在约0.1MPa至约5MPa的范围内的压力下向所述低压再循环连接部供应流体。

在一个实施例中，所述装置包括一个或多个再循环连接部，所述再循环连接部在入口和出口之间呈现低压降，优选为表现出小于约50MPa，更优选为小于约20MPa，最优选为小于约5MPa的压力差。在本发明的一个方面，该装置包括在入口和出口之间呈现低压降的高压再循环连接部。

优选为将料流通过再循环连接部进行冷却，优选为达到允许重新引入压缩机的有利的料流温度的程度。

在一个实施例中，通过再循环连接部的料流中的温度下降在约50K至约300K的范围内，优选为在约180K至约290的范围内，更优选为在约200K至约260K的范围内。

在一个实施例中，料流在约100℃至约380℃的范围内，优选为约150℃至约350℃的范围内，更优选为约200℃至约300℃的范围内的温度下进入再循环连接部。

在一个实施例中，料流在约20℃至约80℃的范围内，优选为约30℃至约60℃的范围内，更优选为约35℃至约55℃的范围内的温度下离开再循环连接部。

在一个实施例中，料流在再循环连接部中穿过两个或多个冷却器。在该实施例的一个方面，在两个或多个冷却器的第一个中，料流的温度降低约20K至约150K，优选为约25K至130K，更优选为约35K至约110K。在该实施例的一个方面，在两个或多个冷却器的第一个中，料流的温度降低约20K至约150K，优选为约25K至130K，更优选为约35K至约110K。

工艺

通过在根据本发明的装置中优选为用于乙烯聚合的聚合工艺来实现至少一个上述目的，包括但不限于乙烯与其它共聚单体的共聚。

聚合优选在约100℃至约380℃，优选为约130℃至约365℃，更优选为约150℃至约350℃的温度下进行。

聚合优选在约100MPa至约400MPa的范围内，优选在约125MPa至约350MPa的范围内，更优选在约150MPa至约325MPa的范围内的压力下进行。

通过以下工艺实现至少一个上述目的，一个或多个冷却通道(C)，优选为包括一个或多个管束冷却器，优选位于再循环连接部中，更优选位于高压力再循环连接部中，可以在不关闭装置的情况下进行清洁。冷却通道(C)优选为通过增加冷却通道的壁的温度来清洁，以熔化可以在冷却通道的底部收集的蜡状沉积物。

在该工艺的一个实施例中，待清洁的冷却通道(C)在一个或多个压缩机运行的同时被清洁，优选为至少一个与反应器的入口流体连通的压缩机，更优选为至少第一压缩机(辅压缩机)与反应器的入口流体连通，以及与第一压缩机流体结合的另一压缩机(主压缩机)。

在一个实施例中，向待清洁的冷却通道(C)供应比在正常使用期间的温度更高的温度的冷却剂。这可以通过将来自装置中其他地方的较高温度的流体，优选为从较高温度冷却剂回路改道来实现。在该实施例的一个方面中，在包括以下步骤的工艺中清洁冷却通道C：

a.降低通过冷却通道C的流速；

b.增加供应到冷却通道C的冷却剂的温度；

c.收集冷却通道C底部的副产物。

在另一个实施例中，待清洁的冷却通道(C)的冷却套至少部分地被冷却剂，优选为液体冷却剂清空，使得冷却通道C反而与空气接触。在该实施例的一个方面中，在包括以下步骤的工艺中清洁冷却通道C：

a.降低通过冷却通道C的流速；

b.至少部分清空冷却通道C的冷却套使冷却通道C与空气接触；

c.收集冷却通道C底部的副产物。

在本发明的另一个实施例中，待清洁的冷却通道具有降低的冷却剂流速。在该实施例的一个方面中，在包括以下步骤的工艺中清洁冷却通道C：

a.降低通过冷却通道C的流速；

b.降低通过冷却通道C的流速；

c.收集冷却通道C底部的副产物。

为了避免装置输出的中断，优选的是始终存在至少一部分在正常/冷却模式下运行的冷却通道。在本发明的一个实施例中，冷却通道是在正常/冷却模式和清洁/脱蜡模式之间反相切换的两个子集中，使得在正常/冷却模式以及在清洗/脱蜡模式下总是存在一个子集。在此，“在任何时候”优选为意指装置在操作中至少约90％的时间，更优选为至少约99％的时间，最优选为至少约99.9％的时间。

在本发明的一个实施例中，反应器中存在一种或多种引发剂。

聚合物产物

聚合物产物优选为聚乙烯或其衍生物，或乙烯或其衍生物的共聚物。

优选的是，聚合物产物具有用光散射检测器由GPC测定的重均分子量，该重均分子量优选为在约500g/mol至约5,000,000g/mol的范围内，优选为在约750g/mol至约1,000,000g/mol的范围内，更优选为在约1000至约500,000g/mol的范围内。

优选的聚合物产物是选自由超低分子量聚乙烯(ULMWPE或PE-WAX)、高分子量聚乙烯(HMWPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、超低密度聚乙烯(VLDPE)和氯化聚乙烯(CPE)组成的组中的一种或多种；优选为低密度聚乙烯(LDPE)。

在一个实施例中，聚合物产物的密度为在约0.89至约0.96g/cm³的范围内，优选为约0.90至约0.95g/cm³的范围内，更优选为约0.91至约0.94g/cm³的范围内。

共聚单体

本发明的一个方面涉及乙烯的均聚。本发明的另一方面涉及乙烯与一种或多种共聚单体的共聚合。在本申请中，C₂H₃部分被称为乙烯基。

共聚单体优选为适合与乙烯聚合以获得共聚物，优选为通过自由基聚合。优选的共聚物是有序聚合物，部分有序聚合物和无序聚合物，优选为无序聚合物。在一个实施例中，共聚物中不同于乙烯单元的共聚单体单元的含量为基于共聚物的总重量，在约0.0001重量％至约60重量％的范围内，优选为在约0.001重量％至约50重量％的范围内，更优选为在约0.01重量％至约40重量％的范围内。

优选的共聚单体是选自由α,β-不饱和羧酸、α,β-不饱和羧酸的酯、α,β-不饱和羧酸的酸酐或烯烃组成的组中的一种或多种。

本文中优选的烯烃是1-烯烃，优选为选自由丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯组成的组。

本文中优选的α,β-不饱和羧酸优选为C₃-C₈α,β-不饱和羧酸，优选为选自由马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸的一种或多种巴豆酸或其一种或多种的衍生物组成的组的一个或多个。

α,β-不饱和羧酸的优选的酯或α,β-不饱和羧酸的酸酐优选为衍生自C₃-C₈羧酸。本文中优选的酯或酸酐包含约3至约13个碳原子。

优选的α,β-酯是选自由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯或甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己基酯和丙烯酸叔丁酯组成的组的一个或多个。

此外，可以使用羧酸根阴离子，优选为乙酸乙烯酯作为共聚单体。

优选的酸酐选自由甲基丙烯酸酐、马来酸酐和衣康酸酐组成的组。

在一个实施例中，共聚单体是选自1-己烯、丙烯酸、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯组成的组的一个或多个。

在一个实施例中，使用一种或多种乙烯基硅烷作为共聚单体，优选为包含硅和一个或多个乙烯基。优选的乙烯基硅烷具有以下通式：

SiH_x(vinyl)_yX_z

其中

x是0、1、2或3，优选为2或3；更优选为3；

y是1、2、3或4，优选为1或2，更优选为1；

X是卤素，优选为选自Cl、Br和I，更优选为选自Cl和Br；最优选为Cl。同一分子内的X可以相同或不同；

z是0、1、2或3，优选为0或1，更优选为0；

x，y和z总和为4。

优选的乙烯基硅烷是Si(乙烯基)H₃。

附图说明

现在借助于附图对本发明进行说明，这些附图仅用于说明而不应被认为是对本发明范围的限制。简言之，图中示出了：

图1示意性地示出了根据本发明的装置的一般功能。

图2示意性地示出了根据本发明的优选装置的布局。

图3示意性地示出了一组冷却器的布局。

图4示意性地示出了优选的管束冷却器。

图1示意性地示出了根据本发明的装置101的一般功能。乙烯和任选的其他反应物，诸如共聚物和/或改性剂进入装置。任选地，诸如引发剂的其他物质进入装置。产物，优选为聚合物，优选为以固体颗粒的形式离开装置。

图2示意性地示出了根据本发明的优选装置200的布局。聚合在反应器4，优选为管式反应器中进行。乙烯和可选的其它共聚单体和/或改性剂经由主压缩机1引入，随后通过加热器3进入辅压缩机2并进入反应器4的入口21。在反应器4之后，流体从反应器4的出口22通过高压释放6，经过冷却器7并进入高压分离器8。来自高压分离器8的更高密度产物通过高压降压部23到达低压分离器9。来自低压分离器9的更高密度的产物传送到输出固体颗粒产物的造粒机10。高压再循环部11在反应器4的出口侧22和反应器4的入口侧21之间提供流体连接。高压再循环部11的入口与高压分离器8的一个出口流体连通并且高压再循环部的出口与辅压缩机2的入口侧流体连接。高压再循环部包括一个或多个冷却通道12和12’以及一个或多个分离器13。图中已经示出了两个部件12和12’，以便明确说明存在两个或多个冷却通道的事实。根据本发明，高压再循环部包括平行布置的两个或多个冷却通道。这些冷却通道可以分组成一个或多个冷却器，优选为一个或多个管束冷却器，更优选为两个或多个管束冷却器。低压再循环部14还在反应器的出口侧和反应器4的入口侧之间提供流体连接。低压再循环部包括一个或多个冷却器17、15和一个或多个分离器18、16。箭头表示装置设计的流体流动方向。

图3示意性地示出一组冷却器300的布局，优选为在再循环连接部中，更优选为在高压再循环连接部中。这组冷却器如下布置，按照预期的流体流动的方向排列：首先，单个冷却器301a。然后两个平行的路径，一个包括串联布置的冷却器301b和冷却器301c，另一个包括串联布置的301d和301e。冷却器301a-301e中的每一个包括一个或多个冷却通道，优选为两个或多个冷却通道，优选为被布置为管束冷却器。此示意图不表示组成部分相对于垂直的方向。通过待冷却流体的冷却器的流动优选为向下。本发明不限于这种布置。该图仅给出一个优选的配置。

图4示意性地示出了优选的管束冷却器400的布局。管束冷却器包括进入腔室403，待冷却流体在进入平行冷却通道404之前进入该进入腔室403。冷却通道404各自连接到进入腔室403。在该实施例中，所有的冷却通道404都被共同的冷却剂401冷却。普通冷却剂401的体积的连续性质在二维图中不明显。冷却通道404可以可选地通过两种或多种冷却剂来冷却。冷却通道404全部连接到共用的排出腔室402，冷却的流体从排出腔室排出。在冷却器的底部提供蜡类残渣的出口，并为冷却的气流提供另外的出口。该二维横截面没有示出具有平行于所显示的通道层404的一层或多层冷却通道404的冷却通道404的优选布置。

测试方法

密度

密度是根据标准DIN EN ISO 1183-1:2004，方法A(浸没)的聚合物密度。

MFR

熔体流动速度MFR(190/2.16)是根据DIN EN ISO 1133:2005、程序B、在190℃的温度和2.16kg的载荷下的条件D而确定的。

实施例

实施例1

在根据图2的装置中进行聚合反应。12和12’是两个具有168个圆筒形钢管的管束冷却器，每个管具有12mm的内径，第一冷却器第二冷却器的长度为11m，用37℃的水冷却。图4是一个管式反应器，包括1.0km长的圆柱形钢管，折成10米的段，内径为40mm，在170℃的温度下用水冷却。在正常操作期间，测量聚合物的平均产量(MFR 0.26g/10min，密度0.927g/cm³)且每吨聚合物的电能消耗8小时，并在表1中给出。在此期间，压缩机的吸气和排气状况保持不变。

在延长的操作时间内，通过在正常/冷却模式和清洁/脱蜡模式之间反相地交替管束冷却器12和12’而除去在管束冷却器中累积的蜡。在正常/冷却模式下，流体通过管束冷却器的冷却通道以1.5至2m/s的速度流动，冷却通道上供应温度为37℃的冷却剂。在清洗/脱蜡模式下，流体以0.1m/s的速度流经管束冷却器的冷却通道，并且管束冷却器的冷却套被供应有温度为140℃的冷却剂。

一年内，不需要关闭脱蜡装置。

比较例

除了代替冷却器12和12’之外，在根据图2的装置中进行聚合反应，使用钢制的单个冷却通道，钢的厚度为16mm，管的长度为915m，并在20℃的温度下用水冷却该冷却通道。流体以4.5m/s的速度通过冷却通道。在正常操作期间，测量聚合物的平均输出(MFR 0.29g/10min，密度0.927g/cm³)且每吨聚合物的电能消耗8小时，并在表1中给出。在此期间，压缩机的吸气和排气状况保持不变。

在很长一段时间内，通过关闭装置并清洁冷却通道来定期除去累积的蜡。需要在一年中将装置关闭6天来对冷却通道脱蜡。

表1

参考标记列表

1.压缩机(主)

2.压缩机(辅)

3.换热器

4.反应器

5.引发剂注射喷嘴

I.引发剂

6.高压降压部(主)

7.冷却器

8.分离器

9.分离器

10.造粒机

11.再循环连接部(高压)

12.冷却通道

12’.冷却通道

13.分离器

14.再循环连接部(低压)

15.冷却器

16.分离器

17.冷却器

18.分离器

21.反应器入口

22.反应器出口

23.高压降压部(辅)

100.聚合工艺

101.装置

200.装置

300.冷却器组

301.冷却器

400.管束冷却器

401.冷却剂

402.排出腔室

403.进入腔室

404.冷却通道

405.出气口

Claims (15)

1.一种用于聚合的装置（100），包括与以下流体连通的装置部件：

a）具有入口侧（21）和出口侧（22）的反应器（4）；

b）再循环连接部（11），其定位成在所述反应器（4）的所述出口侧（22）和所述反应器（4）的所述入口侧（21）之间流体连通；其中所述再循环连接部（11）包括并联布置的两个或多个冷却通道。

2.根据权利要求1所述的装置（100），其中所述再循环连接部（11）包括含有两个或多个冷却通道的管束冷却器。

3.根据权利要求1或2所述的装置（100），其中所述再循环连接部（11）包括并联布置的两个或多个管束冷却器，每个所述管束冷却器均包括两个或多个冷却通道。

4.根据前述权利要求1或2所述的装置（100），其中所述反应器（4）是管式反应器。

5.根据前述权利要求1或2所述的装置（100），其中，所述冷却通道中的至少一个竖直布置。

6.一种通过在根据权利要求1至5中任一项所述的装置（100）中聚合乙烯来制备聚合物的工艺。

7.根据权利要求6所述的工艺，其中所述工艺是连续工艺。

8.根据权利要求6所述的工艺，其中所述再循环连接部（11）上的压降小于20 MPa。

9.根据权利要求6所述的工艺，其中在一个或多个所述冷却通道中流动的待冷却流体的速度小于10 m/s。

10.根据权利要求6所述的工艺，其中所述乙烯包含在流体中，所述工艺包括以下步骤：

a）流体的第一部分以质量流速α流经由一个或多个所述冷却通道组成的子集A，所述流体的第二部分以质量流速β流经子集B，所述子集B由一个或多个不属于子集A的所述冷却通道组成，其中α至少是β的两倍；

其中，所述质量流速α和β以每秒钟流经相应的冷却通道的质量来表示，以kg·s^-1表示。

11.根据权利要求10所述的工艺，其中，在步骤a）中，基于供应给所述子集B的冷却剂的质量流速，供应给所述子集A的冷却剂的质量流速高于供应给所述子集B的冷却剂的质量流速至少10％，其中质量流速是以每秒流动的冷却剂的质量计，以kg·s^-1表示。

12.根据权利要求10所述的工艺，其中在步骤a）中，供给所述子集B的冷却剂的温度高于供给所述子集A的冷却剂的温度至少5 K。

13.根据权利要求10所述的工艺，还包括以下步骤：

b）所述流体的第一部分以质量流速γ流经所述冷却通道的所述子集A，并且所述流体的所述第二部分以质量流速δ流经所述冷却通道的所述子集B，其中δ至少是γ的两倍；

其中质量流速γ和δ以每秒钟流经各个所述冷却通道的质量来表示，以kg·s^-1表示。

14.一种制备下游产物的工艺，包括以下制备步骤：

a）通过根据权利要求6所述的工艺制备聚合物；

b）进一步处理所述聚合物以获得所述下游产物。

15.根据权利要求14所述的工艺，其中所述聚合物或下游产物被转化成成形体。