CN109071689B - 在安装于保护外壳内的聚合反应器中进行的烯键式不饱和单体的高压聚合方法 - Google Patents

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Abstract

一种在生产线中在110MPa至500MPa范围内的压力下聚合或共聚烯键式不饱和单体的方法，生产线包括连续操作的聚合反应器，聚合反应器安装在保护外壳中，其中关于单体或反应混合物的泄漏监测生产线，并且当检测单体或反应混合物的泄漏时，基于水的雨淋系统自动启动，基于水的雨淋系统向封闭区域提供直径在25μm至20mm范围内的液滴，最小流速为每m2封闭区域10L/min。

Description

在安装于保护外壳内的聚合反应器中进行的烯键式不饱和单 体的高压聚合方法
技术领域
本公开提供了用于在生产线中在100℃至350℃的温度和110MPa至500MPa范围内的压力下聚合或共聚烯键式不饱和单体的方法，生产线包括连续操作的聚合反应器，聚合反应器安装在保护外壳内。
背景技术
聚乙烯是最广泛使用的商业聚合物，可以通过几种不同的方法制备。在高压下在自由基引发剂存在下的聚合是用于获得聚乙烯的第一种方法，并且仍然是与低密度聚乙烯(LDPE)的制备具有高商业相关性的有价值的方法。
用于制备低密度聚乙烯的生产线的常见装置包括聚合反应器，其可以是高压釜或管式反应器或这些反应器的组合，以及附加设备。为了对反应组分加压，通常使用一组两个压缩机，即主压缩机和二级压缩机。在聚合顺序结束时，用于高压聚合的生产线通常还包括用于将所得聚合物造粒的设备如挤出机和造粒机。此外，这种生产线通常还包括用于在聚合反应的一个或多个位置进料单体和共聚单体、自由基引发剂、改性剂或其他物质的装置。
在高压下烯键式不饱和单体的自由基引发聚合的特征是迄今单体的转化尚未完全。对于反应器或反应器组合的每次经过，在管式反应器中仅有约10％至50％的给料单体在聚合作用中转化，并且在高压釜反应器中8％至30％的给料单体在聚合作用中转化。所得反应混合物通常通过压力控制阀离开反应器，然后通常分离成聚合物组分和气体组分以及再循环的未反应单体。为了避免不必要的减压和压缩步骤，分离成聚合物组分和气体组分通常在至少两个阶段进行。离开反应器的单体-聚合物混合物通常被转移到第一分离容器，通常称为高压产物分离器，其中聚合物组分和气体组分的分离在允许从单体-聚合物混合物分离的乙烯和共聚单体再循环到主压缩机和二级压缩机之间的位置的压力下进行。在操作第一分离容器的条件下，分离容器内的聚合物组分处于液态。在第一分离容器中获得的液相被转移到第二分离容器，通常称为低压产物分离器，其中在较低压力下进一步分离成聚合物组分和气体组分。将在第二分离容器中从混合物中分离出的乙烯和共聚单体进料到主压缩机，在主压缩机将它们压缩至新鲜乙烯进料的压力，与新鲜乙烯进料组合，及将汇合的流进一步加压至高压气体循环流的压力。
LDPE反应器中的聚合过程在可达350MPa的高压下进行。这种高压需要来以安全可靠的方式处理该过程的特殊技术。在高压下处理乙烯的技术问题例如描述于Chem.Ing.Tech.67(1995)，第862至864页。据称，乙烯在某些温度和压力条件下以爆炸性方式快速分解，产生烟尘、甲烷和氢气。这种不希望的反应在乙烯的高压聚合中反复发生。与之相关的压力和温度的急剧增加代表了生产设备的操作安全性的相当大的潜在风险。
防止这种类型的压力和温度急剧增加的可能解决方案涉及安装爆破片或紧急减压阀。例如，WO 02/01308A2公开了特定的液压控制的减压阀，其允许在压力或温度突然变化的情况下特别快速地打开减压阀。虽然技术上可能在聚合反应器内处理这种热失控或乙烯的爆炸性分解，然而这些情况是非常不希望的，因为聚合反应器内的乙烯的热失控或爆炸性分解导致聚合设备的关闭，频繁排出乙烯到环境中和生产损失。
对高压聚合设备的操作安全性的另一个威胁是泄漏的发生。由于聚合反应器内部与周围环境之间的高压差，即使高压设备的壁中的小裂缝也可能导致相当大量的反应器内容物的排出，在短时间内产生局部高浓度的可燃烃。另一方面，在较大量泄漏的情况下，反应的可用时间非常短。取决于泄漏的尺寸和位置，可燃或爆炸性气体的泄漏率可能非常高。
此外，在高压下制备乙烯聚合物的方法中，反应混合物是包含单体和聚合物的超临界组合物。在这种反应混合物泄漏到大气中之后，形成小聚合物颗粒，所述小聚合物颗粒经受静电充电。因此，在反应混合物逸出后形成爆炸性气体云后，点火的可能性增加。
在化学和石化工厂中，通常通过气体检测器监测这些设备的周围环境中的可燃气体泄漏。气体检测器是检测区域中气体存在的装置，通常作为安全系统的一部分。这种类型的设备通常用于检测气体泄漏，并且可以与控制系统连接，因此可以自动关闭过程。气体检测器还可以向正在发生泄漏的区域中的操作员发出警报，使他们有机会离开。气体检测器可用于检测可燃、易燃和有毒气体以及氧气消耗。常见的气体传感器包括红外点传感器、超声传感器、电化学气体传感器和半导体传感器。最近，红外成像传感器已经投入使用。这些传感器用于广泛的应用，可用于工业厂房、精炼厂、废水处理设施、车辆和家庭。
在检测到单体或反应混合物的泄漏之后，可以中断聚合过程并使聚合设备或部分聚合设备减压。但是，在检测到泄漏之前，可能已释放出大量可燃或爆炸性气体，并且在工厂完全减压之前泄漏不会结束。
EP 2 732 852 A1公开了一种减轻由于可燃气体在开放区域中意外释放而引起蒸汽云爆炸的后果的方法，其中火焰加速抑制产物在限定的危险区域中以根据危险区域的体积确定的速率被释放。EP 2 732 852 A1描述了火焰加速抑制产物优选是自由基捕获盐的干粉。粉末可以由载气供给，例如氮。
因此，需要克服现有技术的缺点，提供一种方法，其包括快速有效的步骤以降低泄漏的气体云在封闭区域内爆炸的可能性并减轻可能发生的爆炸的负面影响。
发明内容
本公开提供用于在生产线中在100℃至350℃的温度和110MPa至500MPa范围内的压力下聚合或共聚一种或多种烯键式不饱和单体的方法，生产线包括连续操作的聚合反应器，聚合反应器安装在保护外壳内。
方法包括
-关于单体或反应混合物的泄漏的发生监测生产线，以及
-当检测单体或反应混合物的泄漏时，基于水的雨淋系统自动启动，基于水的雨淋系统向封闭区域提供直径在25μm至20mm范围内的液滴，并以每m2封闭区域10L/min的最小流速提供液滴。
在一些实施方案中，向封闭区域的至少10％提供液滴。
在一些实施方案中，基于水的雨淋系统通过提供水来操作。
在一些实施方案中，基于水的雨淋系统通过提供自由基捕获盐的溶液来操作。
在一些实施方案中，聚合在生产线中进行，在生产线中单体在一系列压缩阶段通过一个或多个压缩机达到聚合压力，其中压缩气体混合物在每个压缩阶段后通过压缩级冷却器冷却，压缩单体任选地经过预热器或预冷器并且转移到任选地通过冷却夹套冷却的聚合反应器中，通过聚合获得的反应混合物通过压力控制阀离开反应器并且任选地通过后反应器冷却器冷却，将反应混合物在两个或更多个阶段分离成聚合物组分和气体组分，其中在第一阶段在15MPa至50MPa的绝对压力下分离出的气体组分经由高压气体再循环管线再循环至一个或多个压缩机，并且在第二阶段在0.1至0.5MPa范围内的绝对压力下分离出的气体组分经由低压气体再循环管线再循环至一系列压缩阶段的第一阶段，并且将通过聚合获得的聚合物组分转化为粒料。
在一些实施方案中，聚合反应器、压力控制阀、高压产物分离器、以及预热器或预冷器和后反应器冷却器(如果存在的话)安装在保护外壳内。
在一些实施方案中，在检测到单体或反应混合物的泄漏之后不迟于30秒实现液滴的最小流速。
在一些实施方案中，基于蒸汽的雨淋系统与基于水的雨淋系统并行地自动启动。
在一些实施方案中，基于蒸汽的雨淋系统通过供给压力为0.3MPa至4MPa的蒸汽来操作。
在一些实施方案中，基于蒸汽的雨淋系统通过将温度为140℃至220℃的加压水供给到保护外壳中来操作。
在一些实施方案中，将已用作冷却介质以从反应混合物中除去聚合热的水加入保护外壳中。
在一些实施方案中，通过管道使温度为140℃至220℃的加压水永久循环，管道安装在保护外壳的底面上方2至20m处，并且配备有喷嘴，喷嘴用于在检测到单体或反应混合物泄漏时释放水。
在一些实施方案中，基于蒸汽的雨淋系统在基于水的雨淋系统被完全激活后20秒关闭。
在一些实施方案中，通过在生产线的周围环境中使用IR开路检测器、IR点检测器或超声检测器、或其组合，或通过监测反应条件，关于泄漏的发生监测生产线。
在一些实施方案中，紧急压力释放程序与基于水的雨淋系统并行地自动启动。
附图说明
图1示意性地示出了用于进行本公开的方法的装置。
图2示意性地示出了管式反应器的一部分中的烟囱结构的布置。
图3示意性地示出了覆盖管式反应器的一个法兰的烟囱结构元件。
具体实施方式
本公开涉及一种在连续操作的聚合反应器中在100℃至350℃的温度和110MPa至500MPa范围内的压力下聚合或共聚烯键式不饱和单体的方法。本公开尤其涉及这样一种方法，其中聚合反应器安装在保护外壳内。
高压聚合优选是乙烯的均聚或乙烯与一种或多种其它单体的共聚合，条件是这些单体在高压下可与乙烯自由基共聚。用于本技术的可共聚单体的实例是α,β-不饱和C3-C3-羧酸，特别是马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸和巴豆酸，α,β-不饱和C3-C8-羧酸的衍生物，例如不饱和C3-C15-羧酸酯，特别是C1-C6-烷醇的酯，或酸酐，特别是甲基丙烯酸甲酯、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-乙基己酯、丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸酐、马来酸酐或衣康酸酐以及1-烯烃，如丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或1-癸烯。此外，羧酸乙烯酯，特别优选乙酸乙烯酯，可用作共聚单体。丙烯、1-丁烯、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、乙酸乙烯酯或丙酸乙烯酯特别适合作为共聚单体。
在共聚合的情况下，基于单体(即乙烯和其它单体的总和)的量，反应混合物中共聚单体或共聚单体的比例为1至50重量％，优选3-40重量％。取决于共聚单体的类型，优选将共聚单体在多于一个点进料到反应器装置中。优选将共聚单体进料到二级压缩机的吸入侧。
出于本公开的目的，聚合物或聚合物材料是由至少两种单体单元组成的物质。聚合物或聚合物物质优选是平均分子量Mn大于20 000g/摩尔的低密度聚乙烯。术语“低密度聚乙烯”包括乙烯均聚物和乙烯共聚物。本公开的方法还可有利地用于制备分子量Mn小于20 000g/摩尔的低聚物、蜡和聚合物。
本公开的方法优选在自由基聚合引发剂存在下进行的自由基聚合。在各反应区中开始聚合的可能引发剂通常是在聚合反应器的条件下可以产生自由基物质的任何物质，例如氧气、空气、偶氮化合物或过氧化物聚合引发剂。在本公开的优选实施方案中，聚合通过使用氧气进行，以纯O2的形式或作为空气进料。在用氧气引发聚合的情况下，通常首先将引发剂与乙烯进料混合，然后进料到反应器中。在这种情况下，不仅可能将包含单体和氧气的流进料到聚合反应器的开端，而且还可以沿着反应器的一个或多个点进料，从而产生两个或更多个反应区。使用有机过氧化物或偶氮化合物的引发也代表本公开的优选实施方案。用于本技术的有机过氧化物的实例是过氧酯、过氧缩酮、过氧酮和过氧碳酸酯，例如二(2-乙基己基)过氧二碳酸酯、二环己基过氧二碳酸酯、二乙酰基过氧二碳酸酯、叔丁基过氧异丙基碳酸酯、二仲丁基过氧二碳酸酯、二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、二枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷、叔丁基枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己-3-炔、1,3-二异丙基单氢过氧化物或叔丁基氢过氧化物、二癸酰基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧)己烷、叔戊基过氧-2-乙基己酸酯、二苯甲酰基过氧化物、叔丁基过氧-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧乙基乙酸酯、叔丁基过氧二乙基异丁酸酯、叔丁基过氧-3,5,5-三甲基己酸酯、1,1-二(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔丁基过氧)环己烷、叔丁基过氧乙酸酯、枯基过氧新癸酸叔丁酯、叔戊基过氧新癸酸酯、叔戊基过氧新戊酸酯、叔丁基过氧新癸酸酯、叔丁基过氧化马来酸酯、叔丁过氧新戊酸酯、叔丁基过氧异壬酸酯、二异丙基苯氢过氧化物、异丙基苯氢过氧化物、叔丁基过氧苯甲酸酯、甲基异丁基酮氢过氧化物、3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-三过氧环丙烷和2,2-二(叔丁基过氧)丁烷。也可以使用偶氮烷(二氮烯)、偶氮二羧酸酯、偶氮二羧酸二腈诸如偶氮二异丁腈和分解成自由基的烃，也称为C-C引发剂，例如1,2-二苯基-1,2-二甲基乙烷衍生物和1,1,2,2-四甲基乙烷衍生物。可能使用单独的引发剂或优选使用各种引发剂的混合物。大范围的引发剂，特别是过氧化物，是可商购的，例如以商品名
Figure BDA0001850829090000071
或
Figure BDA0001850829090000072
提供的Akzo Nobel的产品。
优选的过氧化聚合引发剂是1,1-二(叔丁基过氧)环己烷、2,2-二(叔丁基过氧)丁烷、叔丁基过氧-3,5,5-三甲基己酸酯、叔丁基过氧苯甲酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、叔丁基枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己-3-炔，特别优选使用叔丁基过氧-3,5,5-三甲基己酸酯、二-(2-乙基己基)过氧二碳酸酯或叔丁基过氧-2-乙基己酸酯。
引发剂可以在每个反应区中以0.1mol/t至50mol/t产生的聚乙烯、特别是0.2mol/t至20mol/t的浓度单独使用或作为混合物使用。在本公开的优选实施方案中，进料到反应区的自由基聚合引发剂是至少两种不同偶氮化合物或有机过氧化物的混合物。如果使用这种引发剂混合物，优选将它们进料到所有反应区中。对这种混合物中不同引发剂的数量没有限制，但优选混合物由2至6种，特别是2种、3种或4种不同的引发剂组成。特别优选使用具有不同分解温度的引发剂的混合物。
使用处于溶解状态的引发剂通常是有利的。用于本公开的溶剂的实例是酮和脂族烃，特别是辛烷、癸烷和异十二烷和其他饱和C8-C25烃。溶液包含比例为2-65重量％，优选5-40重量％，特别优选8-30重量％的引发剂或引发剂混合物。
在高压聚合中，通常可以通过添加充当链转移剂的改性剂来改变待制备的聚合物的分子量。用于本技术的改性剂的实例是氢、脂族烃和烯烃，例如丙烷、丁烷、戊烷、己烷、环己烷、丙烯、1-丁烯、1-戊烯或1-己烯，酮如丙酮、甲基乙基酮(2-丁酮)、甲基异丁基酮、甲基异戊基酮、二乙基酮或二戊基酮，醛诸如甲醛、乙醛或丙醛，以及饱和脂肪醇诸如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇。特别优选使用饱和脂族醛，特别是丙醛，或1-烯烃诸如丙烯、1-丁烯或1-己烯，或脂族烃诸如丙烷。
对于管式反应器中的聚合，高压聚合在110MPa至500MPa的压力，优选160MPa至350MPa的压力，特别优选200MPa至330MPa的压力下进行，对于高压釜反应器中的聚合，优选110MPa至300MPa的压力，特别优选120MPa至280MPa的压力。对于管式反应器中的聚合，聚合温度在100℃至350℃的范围内，优选在180℃至340℃的范围内，更优选在200℃至330℃，对于高压釜反应器中的聚合，优选在110℃至320℃的范围内，更优选120℃至310℃。
可以用适合于高压聚合的所有类型的高压反应器进行聚合。用于本技术的高压反应器是例如管式反应器或高压釜反应器。优选地，聚合在一个或多个管式反应器或一个或多个高压釜反应器或这些反应器的组合中进行。在本公开的特别优选的实施方案中，聚合反应器是管式反应器。
常见的高压釜反应器是搅拌反应器，长径比在2至30，优选2至20的范围内。这种高压釜反应器具有一个或多个反应区，优选1至6个反应区，更优选1至4个反应区。反应区的数量取决于搅拌器挡板的数量，所述搅拌器挡板将高压釜反应器内的各个混合区分开。在其中聚合或第一聚合在高压釜反应器中进行的生产线中，即在其中唯一的聚合反应器是高压釜反应器的生产线中或在其中反应器级联的第一反应器是高压釜反应器的生产线中，来自压缩机的反应混合物通常在进入高压釜反应器之前首先经过预冷器。
合适的管式反应器基本上是长的厚壁管，通常为约0.5km至4km，优选1km至3km，特别是1.5km至2.5km的长度。管的内径通常在约30mm至120mm，优选60mm至100mm的范围内。这种管式反应器的长径比优选大于1000，优选10000至40000，特别是25000至35000。优选地，管式反应器由长度为5m至25m，更优选长度为10m至22m，特别是长度为15m至20m的管构成。管式反应器的各个管优选地法兰连接在一起。管也可以法兰连接成弯管，优选180°弯管。这种180°弯管优选地具有小半径以节省空间，即优选具有4或更小的比率R/do，其中“R”是弯管的曲率半径并且“do”是管的外径。在本公开的优选实施方案中，法兰被布置成使得多组法兰在顶部彼此对齐。优选地，这样的一组法兰被布置成一个法兰在另一个法兰的顶部并且具有至少两个法兰，更优选具有3至100个法兰，最优选具有5至60个法兰。
优选的管式反应器具有至少两个反应区，优选2至6个反应区，更优选2至5个反应区。反应区的数量由引发剂的进料点的数量给出。这样的进料点可以是例如偶氮化合物或有机过氧化物溶液的注入点。将新鲜引发剂添加到反应器中，其中引发剂分解成自由基并且引发进一步的聚合。产生的反应热提高了反应混合物的温度，因为产生的热量比通过管式反应器的壁除去的热量多。升高的温度增加了自由基引发剂的分解速率并且加速聚合直至消耗基本上所有的自由基引发剂。此后，由于反应器壁的温度低于反应混合物的温度，不再产生热量且温度再次降低。因此，引发剂进料点下游的管式反应器部分(在这里温度升高)是反应区，而此后的部分(在这里温度再次降低)主要是冷却区。添加的自由基引发剂的量和性质决定了温度升高多少，因此允许调节该值。通常，取决于产品规格和反应器配置，温度升高在第一反应区中设定在70℃至170℃的范围内，对于随后的反应区设定在50℃至130℃的范围内。优选地，管式反应器配备有用于除去反应热的冷却夹套。更优选地，管式反应器的所有反应区域通过冷却夹套冷却。
将反应气体组合物压缩至聚合压力在一系列压缩阶段通过一个或多个压缩机进行，其中优选主压缩机首先将反应气体组合物压缩至10MPa至50MPa的压力并且二级压缩机(有时称为超级压缩机)进一步将反应气体组合物压缩至110MPa至500MPa的聚合压力。优选地，主压缩机和二级压缩机是多级压缩机。还可能分离这些压缩机中的一个或两个的一个或多个级，并且将级分成单独的压缩机。然而，通常使用一系列一个主压缩机和一个二级压缩机来将反应气体组合物压缩到聚合压力。在这种情况下，有时将整个主压缩机指定为主压缩机。然而，通常指定主压缩机的一个或多个第一级作为增压压缩机，所述主压缩机将来自低压产物分离器的再循环气体压缩到新鲜乙烯进料的压力，然后仅指定一个或多个后续级作为主压缩机，尽管增压压缩机和后续级是一个装置的所有部分。在每个压缩阶段之后，通过压缩级冷却器冷却压缩气体混合物以除去压缩热。通常，压缩级冷却器以使得压缩气体混合物的温度低于130℃的方式操作。
在本公开的优选实施方案中，生产线包括管式反应器上游的预热器，所述预热器用于将反应气体组合物加热至能够引发聚合的温度。预热器优选由长度为5m至25m，更优选长度为10m至22m，特别是长度为15m至20m的管构成。预热器的各个管优选地法兰连接在一起。管也可以法兰连接成弯管，优选180°弯管。这种180°弯管优选具有小半径，即优选具有4或更小的比率R/do。在本公开的优选实施方案中，法兰被布置成使得多组法兰在顶部彼此对齐。优选地，这样的一组法兰被布置成一个法兰在另一个法兰的顶部并且具有至少两个法兰，更优选具有3至50个法兰，最优选具有5至30个法兰。
在本公开的优选实施方案中，由二级压缩机提供的整个反应气体组合物经由预热器进料到管式反应器的入口。在本公开的另一优选实施方案中，仅一部分由二级压缩机压缩的反应气体组合物经由预热器进料到管式反应器的入口，并且由二级压缩机压缩的剩余的反应气体组合物作为一个或多个侧流进料到管式反应器的入口下游的管式反应器。在这样的装置中，优选将30至90重量％，更优选40至70重量％的由二级压缩机提供的反应气体组合物进料至管式反应器的入口，并且由二级压缩机提供的10至70重量％，更优选30至60重量％的反应气体组合物作为一个或多个侧流进料至管式反应器的入口下游的管式反应器。
除了聚合反应器之外，用于进行本公开的聚合的生产线包括两个或更多个的气体再循环管线，所述气体再循环管线用于将未反应的单体再循环到聚合过程中。将在聚合反应器中获得的反应混合物转移至第一分离容器，通常称为高压产物分离器，并且在15MPa至50MPa的绝对压力下分离成气体级分和液体级分。从第一分离容器取出的气体级分经由高压气体再循环管线进料到二级压缩机的吸入侧。在高压气体再循环管线中，通常通过几个纯化步骤纯化气体以除去不需要的组分，例如夹带的聚合物或低聚物。从第一分离容器取出的液体级分，其通常仍包含20至40％重量的溶解单体诸如乙烯和共聚单体，被转移到通常称为低压产物分离器的第二分离容器，并且在减压通常在0.1至0.5MPa范围内的绝对压力下，在聚合物组分和气体组分中进一步分离。从第二分离容器取出的气体级分经由所谓的低压气体再循环管线进料到主压缩机，优选进料到最前面的级。此外，低压气体再循环管线通常包括几个用于从不需要的组分中纯化气体的纯化步骤。生产线可以进一步包括另外的分离步骤和另外的气体再循环管线，所述另外的分离步骤用于从反应混合物中分离另外的气体级分，所述另外的气体再循环管线用于将这些包含未反应的单体的另外的气体级分进料到压缩机中的一个，例如在中间压力下操作的第一分离步骤和第二分离步骤之间。
优选地，来自低压气体再循环管线的再循环气体通过主压缩机的第一级压缩至烯键式不饱和单体(优选乙烯)的新鲜进料的压力，然后与新鲜气体进料组合，并且组合的气体在主压缩机中进一步压缩至10MPa至50MPa的压力。优选地，主压缩机包括五个或六个压缩级，在添加新鲜气体之前为两个或三个压缩级，在添加新鲜气体之后为两个或三个压缩级。二级压缩机优选具有两级；第一级，其将气体从约30MPa压缩至约120MPa；和第二级，其进一步将气体从约120MPa压缩至最终聚合压力。
聚合反应器内的压力优选由压力控制阀控制，所述压力控制阀被布置在聚合反应器的出口处，反应混合物通过压力控制阀离开反应器。压力控制阀可以是任何阀布置，其适于将离开反应器的反应混合物的压力降低至第一分离容器内的压力。
在本公开的优选实施方案中，生产线包括用于冷却反应混合物的聚合反应器下游的后反应器冷却器。后反应器冷却器可以被布置在压力控制阀的上游，或者后反应器冷却器可以被布置在压力控制阀的下游。优选地，后反应堆冷却器被布置在压力控制阀的下游。后反应器冷却器优选由长度为5m至25m，更优选长度为10m至22m，特别是长度为15m至20m的管构成。管式反应器的各个管优选地法兰连接在一起。管也可以法兰连接成弯管，优选180°弯管。这种180°弯管优选具有小半径，即优选具有4或更小的比率R/do。在本公开的优选实施方案中，法兰被布置成使得多组法兰在顶部彼此对齐。优选地，这样的一组法兰被布置成一个法兰在另一个法兰的顶部并且具有至少两个法兰，更优选具有3至80个法兰，最优选具有5至60个法兰。
通过聚合获得的聚合物组分通常通过设备如挤出机或造粒机最终转化成粒料。
图1示意性地显示了用于在包括连续操作的管式聚合反应器的生产线中聚合烯键式不饱和单体的生产线的装置。
通常在1.7MPa压力下的新鲜乙烯首先通过主压缩机(1)压缩至约30MPa的压力，然后使用二级压缩机(2)压缩至约300MPa的反应压力。链转移剂(CTA)可以与新鲜乙烯一起添加到主压缩机(1)中。共聚单体可以经由管线(3)添加到二级压缩机(2)的上游。将离开主压缩机(2)的反应混合物进料到预热器(4)，在所述预热器(4)中预热反应混合物至约120℃至220℃的反应起始温度，然后输送至管式反应器(6)的入口(5)。
管式反应器(6)基本上是具有冷却夹套的长而厚壁的管，以通过冷却剂回路(未示出)从反应混合物中除去释放的反应热。
图1中所示的管式反应器(6)具有四个空间分隔的引发剂注入点(7a)、(7b)、(7c)和(7d)，用于将引发剂或引发剂混合物PX1、PX2、PX3和PX4进料到反应器中，因此也具有四个反应区。通过将在反应混合物温度下分解的合适的自由基引发剂进料到管式反应器，聚合反应开始。
反应混合物通过压力控制阀(8)离开管式反应器(6)并且经过后反应器冷却器(9)。此后，借助于第一分离容器(10)和第二分离容器(11)将所得聚合物与未反应的乙烯和其它低分子量化合物(单体、低聚物、聚合物、添加剂、溶剂等)分离，经由挤出机和造粒机(12)排出并且造粒。
将在第一分离容器(10)中已分离出的乙烯和共聚单体在30MPa的高压回路(13)中送回管式反应器(6)的入口端。在高压回路(13)中，从反应混合物中分离出的气体物质首先在至少一个纯化阶段除去其它成分，然后添加到主压缩机(1)和二级压缩机(2)之间的单体流中。图1显示了由热交换器(14)和分离器(15)组成的一个纯化阶段。然而，也可能使用多个纯化阶段。高压回路(13)通常分离蜡。
在第二分离容器(11)中已分离出的乙烯，其中尤其进一步包括聚合的低分子量产物(低聚物)和溶剂的主要部分，在低压回路(16)中在约0.1至0.5MPa的绝对压力下在多个分离器中进行处理，热交换器安装在每个分离器之间。图1显示了两个纯化阶段，包括热交换器(17)和(19)以及分离器(18)和(20)。然而，也可能仅使用一个纯化阶段或优选使用多于两个纯化阶段。低压回路(16)通常分离油和蜡。
将已经过低压回路(16)的乙烯进料到增压压缩机(21)，压缩至约4MPa的压力，然后输送到主压缩机(1)。增压压缩机(21)和主压缩机(1)优选是一个低压压缩机的一部分，即由一个电动机提供动力的一个装置的一部分。在增压压缩机(21)、主压缩机(1)和二级压缩机(2)各个阶段压缩的气体混合物在通过热交换(22)、(23)、(24)、(25)、(26)、(27)和(28)的每个阶段后冷却。
当然，根据本公开的管式聚合反应器的不同构造也是可能的。不仅在反应器管的入口处添加单体而且在多个不同的点将优选冷却的单体添加到反应器中可能是有利的。这特别优选在其他反应区的开端进行，特别是如果使用氧气或空气作为引发剂，通常将所述引发剂添加到主压缩机中的单体进料中。
聚合反应器和任选的生产线的其他部分安装在保护外壳内。这种保护外壳通常由混凝土构成，通常称为“反应堆舱”，围绕聚合反应器和出于安全原因承受高压的生产线的其它部分。在发生乙烯或其他烃意外释放的点火的情况下，保护外壳可以保护周围区域，尤其免受超压、辐射和导弹效应。这种保护外壳优选地向天空开放。优选地不只聚合反应器而且压力控制阀、高压产物分离器、以及预热器或预冷器和后反应器冷却器(如果存在的话)安装在保护外壳内。关于单体或反应混合物的泄漏的发生监测保护外壳内的区域。
本公开的方法的特征在于，当检测到单体或反应混合物的泄漏时，在由保护外壳包围的区域内自动启动基于水的雨淋系统。基于水的雨淋系统向封闭区域提供直径在25μm至20mm范围内的液滴，每m2封闭区域的最小流速为10L/min。这意味着由这些直径在25μm至20mm范围内的液滴提供的液体量为每m2封闭区域至少10L/min。优选地，基于水的雨淋系统提供直径在200μm至5mm范围内的有效水滴，更优选直径在300μm至4mm范围内的有效水滴。
优选地，有效水滴的最小流速为每m2封闭区域14L/min，更优选为每m2封闭区域18L/min。
为了在保护外壳内实现液滴的均匀分布，向封闭区域的至少10％，优选至封闭区域的至少50％，更优选至封闭区域的至少90％提供液滴。可以通过每10m2封闭区域至少1个喷嘴，更优选通过每10m2封闭区域至少3个喷嘴，特别是通过每10m2封闭区域至少5个喷嘴，喷射到保护性外壳中来产生液滴。
提供给由保护外壳包围的区域的液滴的直径可以例如通过根据消光原理操作的基于激光的测量仪来测定。为了计算直径在所选范围内的液滴的流速，确定总液体流速并且与所产生的具有所选范围内的直径的液滴体积和通过喷射液体进入保护外壳所产生的所有液滴的体积的比率相乘。
通过本公开的方法提供的液滴帘能够在爆炸的情况下有效地降低过压。在本发明人看来，直径在25μm至200μm范围内，更优选在25μm至100μm范围内的液滴特别适合于减轻爆炸的影响。这些小液滴具有大的表面积与体积比。因此，这些小液滴在暴露于爆炸的温度波时会立即蒸发。水的蒸发需要大量的能量，所述能量因而从爆炸中吸收并且降低了危险的可能性。保护外壳内的过压以及因此作用在外壳壁上的压力降低。
因此，对于本公开的优选实施方案，产生直径在25μm至200μm范围内的液滴并且提供给封闭区域。对于建筑物中的防火，高压水雾系统可用。这些系统需要压力产生装置，例如泵，用于将压力通常高于3.5MPa的水输送到专门设计的喷嘴。设计这些喷嘴使得产生非常小的液滴，通常具有25μm至200μm的直径。
根据本公开的另一优选实施方案，将直径在200μm至20mm范围内的液滴提供给封闭区域。本发明人认为，这种液滴也能够减轻爆炸的后果并且吸收过压的能量。在爆炸的情况下，直径大于200μm的液滴通过压力波变形到液滴破裂的程度，由此产生大量直径小于100μm的小液滴。这些小液滴具有有效减轻爆炸后果的能力。
根据本公开的优选实施方案，基于水的雨淋系统通过提供水来操作。因此，将直径在25μm至20mm范围内的水滴喷射到封闭区域。通过喷水操作基于水的雨淋系统具有的优点是，原则上仅需要水连接来建立系统。此外，使用水避免生产线被不希望的材料的任何污染。
根据本公开的另一优选实施方案，基于水的雨淋系统通过提供自由基捕获盐的溶液来操作。因此，将直径在25μm至20mm范围内的这种溶液的液滴喷射到封闭区域。合适的自由基捕获盐的实例是碳酸氢钾、碳酸氢钠、氯化钠或碳酸钠。优选地，自由基捕获盐溶液是碳酸氢钾水溶液或碳酸氢钠水溶液。有利的是，溶液可以由用于提供液滴的标准系统提供，并且在由于爆炸而蒸发水滴时，形成自由基捕获盐的细粉末。这组合了两个有利的效应：a)液滴的蒸发消除了爆炸的热量，从而降低了自由基链反应的反应速率，以及b)产生自由基捕获盐粉末，这进一步减缓自由基链反应。此外有利的是，通过选择足够的喷嘴和水溶液中自由基捕获盐的质量分数，可以方便地通过液滴的尺寸来控制粉末的尺寸。此外，使用自由基捕获盐溶液具有优于使用这种盐作为细粉末的进一步优点，其不会发生结块，这可能由于粒度增加而降低有效性，或者在最坏的情况下，完全阻塞配料系统。
优选地，在检测到单体或反应混合物的泄漏之后不迟于30秒实现液滴的最小流速。更优选地，在检测到单体或反应混合物的泄漏之后不迟于20秒实现有效水滴的最小流速。
为了建立完全发展的喷雾模式，基于水的雨淋系统需要大约10到15秒，其中在管道中建立水压并且形成液滴帘。因此，基于水的雨淋系统优选地与更快的启动系统组合，以使泄漏的气体云爆炸的可能性和可能发生的爆炸的负面效应最小化。这种更快的启动系统优选是基于蒸汽的雨淋系统。因此，根据本公开的优选实施方案，基于蒸汽的雨淋系统与基于水的雨淋系统并行地自动启动。
基于蒸汽的雨淋系统可以通过供给压力为0.3至4MPa，优选0.4至3MPa的蒸汽来操作。在注入保护外壳后，加压水蒸气将膨胀，取代含氧的空气并且稀释可能爆炸性的气体云。
优选地，基于蒸汽的雨淋系统通过将温度为140℃至220℃，更优选160℃至200℃的加压水供给到保护外壳中来操作。加压水在大气条件下高于其沸点，并且在释放时瞬间蒸发。
优选地，基于蒸汽的雨淋系统将加压水供给到保护外壳中，所述加压水已用作冷却介质，用于例如通过冷却夹套循环从反应混合物中除去聚合热。该水可在生产线中以足够的量用于烯键式不饱和单体的聚合，其中加压水用于带走释放的聚合热。
在本公开的优选实施方案中，通过管道通过温度为140℃至220℃的永久循环水提供加压水，所述管道安装在保护外壳的底面上方2至20m处，并且配备有喷嘴，所述喷嘴用于在检测到单体或反应混合物泄漏时释放水。这种闭合循环可以优选地安装在不同的高度，例如在2m的高度处的一个回路和在6m的高度处的一个回路。或者，连接聚合反应器的冷却夹套的管道可设置有用于释放冷却介质的快速打开阀。
在本公开的优选实施方案中，基于蒸汽的雨淋系统在基于水的雨淋系统被完全激活后15秒关闭。在这种情况下，已经被完全激活意味着基于水的雨淋系统在达到最小流速后提供具有最小流速的液滴至少20秒，优选至少15秒，更优选至少10秒。在基于水的雨淋系统被完全激活后关闭基于蒸汽的雨淋系统限制了需要保持就绪的蒸汽或热压水的量，并且如果加压水来自冷却系统，则节省资源以便及时重启生产线。
通过监测生产线周围环境的步骤或通过监测反应条件，可以发生单体或反应混合物从生产线泄漏的检测。对生产线周围环境的监测可以是关于烃浓度监测生产线的周围环境，或者可以是对周围环境的其他监测，例如通过超声波检测器，或其组合。
IR检测器是光谱传感器，其通常用作气体检测器。IR检测器的工作原理是某一波长的红外(IR)辐射被不同材料(诸如不同气体)差别地吸收。烃气体特别适合通过IR测量进行监测，因为在3000至2750cm-1范围内的波长处具有强IR吸收。IR检测器通常包括红外源(灯)、选择性地透射不同波长的IR辐射的光学滤波器和红外检测器。将对待检测材料有特异性的波长的IR辐射引导通过样品朝向检测器，所述检测器通常关于没有吸收的参考光束测量衰减。这种IR检测器经常用于测量气体浓度。为了检测可燃气体，通常使用两种类型的IR检测器，IR点检测器和IR开路检测器。IR点检测器测量位于IR点检测器内的样品室内的IR辐射的衰减。IR开路检测器具有分离的红外源和检测器，并且IR辐射束通常在到达IR检测器之前行进几米至几百米。
优选地，生产线周围环境的监测通过IR点检测器进行，将所述IR点检测器成组布置，并且使用至少三组这样的IR点检测器进行监测。更优选地，生产线周围环境的监测利用3至50组IR点检测器，更优选4至30组IR点检测器，特别是6至20组IR点检测器进行，从而形成IR点检测器布置。根据表决逻辑操作IR点检测器布置的每组IR点检测器，当IR点检测器布置的IR点检测器组中的一组检测到烃的存在时，启动基于水的雨滴系统。
IR点检测器布置的每组IR点检测器包括至少两个IR点检测器，优选地2至20个IR点检测器，特别是2至10个IR点检测器。
根据本公开，根据表决逻辑操作一组IR检测器意味着为了启动紧急压力释放程序，相应IR检测器组的至少预定数量的IR检测器必须检测到烃。优选地，该预定数量是二。这意味着对于具有两个检测器的一组IR检测器，两个IR检测器必须检测到烃的存在，以便启动基于水的雨滴系统；因此，这样的组根据两个(2oo2)逻辑中的两个进行操作。对于根据2oo2逻辑操作的一组IR点检测器，IR点检测器优选地以两个IR点检测器之间的距离最多为3米的方式彼此靠近地布置。对于具有三个检测器的一组IR检测器，这意味着三个IR检测器中的至少两个必须检测到烃的存在，以便启动基于水的雨滴系统；因此，这样一个组根据三(2oo3)逻辑中的两个进行操作。对于具有N个检测器的一组IR检测器，这意味着N个IR检测器中的至少两个必须检测烃的存在，以便启动基于水的雨滴系统；因此，该组根据N(2ooN)逻辑中的两个进行操作。在较大的IR点检测器组的情况下，还可能使用3ooN、4ooN或XooN逻辑进行操作。
检测烃的存在意味着在本公开的上下文中，测量的烃浓度升高到预定阈值以上。这样的阈值可以优选地是一定比例的爆炸下限(LEL)，即在存在点火源时能够产生闪火的空气中的气体或蒸气的最低浓度。合适的阈值可以例如是20％LEL。这意味着，对于根据2ooN表决逻辑操作的一组IR点检测器，当IR点检测器组的第二IR点检测器测量到高于20％LEL的烃浓度时，启动基于水的雨滴系统。
聚合反应器和任选的生产线的其他部分安装在保护外壳内。优选地，保护外壳内的区域由IR点检测器布置或IR点检测器布置的一部分监测。保护外壳进一步增强了IR点检测器布置的可靠性，因为外壳屏蔽了IR点检测器免受大气相互作用诸如强风，并且外壳进一步限制了发展中的气体云的尺寸。
IR点检测器的布置的IR点检测器可以以任何合适的布局定位。在本公开的优选实施方案中，IR点检测器的定位基于不同泄漏情况的计算。这允许通过最少数量的IR点检测器实现尽可能快的检测。
IR点检测器的布置不仅可以用于监测生产线的周围环境，并且优选地用于监测保护外壳内的生产线的周围环境，而且还用于监测压缩机的周围环境。
优选地，通过根据本公开的IR点检测器布置和能够检测烃的一个或多个IR开路检测器的组合来进行生产线周围环境的监测。在本公开的优选实施方案中，另外的监测通过单独的IR开路检测器进行。当根据表决逻辑操作的IR点检测器布置的一组IR点检测器或IR开路检测器之一检测到烃的存在时，自动启动基于水的雨淋系统。在本公开的另一优选实施方案中，另外的监测通过IR开路检测器组进行，并且根据表决逻辑操作IR开路检测器组。当根据表决逻辑操作的IR点检测器布置的一组IR点检测器或根据表决逻辑操作的一组IR开路检测器检测到烃的存在时，自动启动基于水的雨淋系统。
IR开路检测器带来的优点是IR检测路径可以扩展到几百米，因此IR开路检测器特别适合于检测分散的气体云。IR开路检测器优选地用于监测保护外壳内的区域或用于监测非常大的区域。
根据本公开的另一优选实施方案，生产线周围环境的监测通过IR点检测器布置和一个或多个超声检测器的组合进行。还优选通过IR点检测器布置、一个或多个超声检测器和一个或多个能够检测烃的IR开路检测器的组合进行生产线的周围环境的监测。超声检测器是测量由加压气体泄漏发出的声音的传感器。当加压气体与周围环境之间的压力差大于0.7MPa时，通常会产生这种噪音。
超声检测器的优点在于它们非常快，因为测量信号以声速传播。然而，超声也可以由其他来源产生。因此，根据本公开的优选实施方案，IR点检测器布置用于自动启动基于水的雨淋系统，同时超声检测器用于发出警报信号。然而，超声检测器也可以以可靠地指示可燃气体泄漏的方式安装在生产线中。因此，根据本公开的另一优选实施方案，当IR点检测器布置的一组IR点检测器检测到烃的存在或超声检测器检测到气体泄漏时，自动启动基于水的雨淋系统。超声检测器特别可以用于监测压缩机的周围环境或用于监测非夹套的管道，诸如用于将乙烯带到生产线的供给管线。
根据本公开的另一优选实施方案，除了通过IR点检测器布置和任选的其他传感器监测生产线的周围环境之外，关于单体或反应混合物泄漏监测到冷却介质中的发生冷却压缩级冷却器、聚合反应器的冷却夹套、后反应器冷却器或高压或低压气体再循环管线内的冷却器中的至少一个的冷却介质。优选地，关于单体或反应混合物泄漏到冷却介质中的发生监测所有这些冷却介质。优选地，通过使空气经过冷却介质然后将空气输送到能够检测烃的IR点检测器来进行冷却介质的监测。因此，根据本公开的优选实施方案，当IR点检测器布置的一组IR点检测器检测到烃的存在或监测空气经过冷却介质冷却的IR点检测器时，自动启动基于水的雨淋系统。
由于乙烯在水中的溶解度非常低，因此泄漏到冷却介质中将在冷却剂流内形成小气泡。优选地，以使得这种气泡被收集在指定区域中的方式设计冷却介质系统。例如，水平冷却剂管道部分配备有T形配件，所述T形配件以这样的方式引入，即配件的一个臂指向上方，使得气泡将上升到该部分中。来自这样的区域的冷却介质优选地被输送到允许空气经过冷却介质的设备，例如小的闪蒸塔。经过冷却介质的空气将乙烯带离冷却介质，然后将空气样品引入IR点检测器。在本公开的优选实施方案中，冗余地进行冷却介质采样，空气采样和监测，即，获取多于一个冷却介质样品并且经过空气，并且将这些空气样品中的每一个输送到不同的IR点检测器。当冗余地进行采样时，优选根据表决逻辑操作用于监测空气样品的IR点检测器。
还可能通过使用在冷却系统的开放部分(诸如开放式冷却介质返回管线)上方的通风橱结构来监控在环境压力下操作的冷却系统的冷却介质。冷却系统的开口部分上方的空气(其可包括泄漏的乙烯)优选通过自然对流输送到检测器。取决于空气中乙烯的稀释度，该检测器可以是IR点检测器或火焰离子化检测器(FID)。
根据本公开的优选实施方案，预热器或预冷器、聚合反应器和后反应器冷却器中的至少一个由长度为5m至25m的管构成，所述管直接或通过弯管法兰连接在一起，且法兰由烟囱结构覆盖，并且其中空气通过烟囱结构输送，并且关于烃浓度监测离开烟囱结构的空气。优选地，聚合反应器是管式反应器或包括管式反应器的反应器级联，且生产线包括预热器和后反应器冷却器，并且预热器、聚合反应器和后反应器冷却器由长度为5m至25m的管构成，所述管直接或通过弯管法兰连接在一起，且法兰由烟囱结构覆盖。还优选聚合反应器是高压釜反应器或级联的高压釜反应器，并且生产线包括预冷器或后反应器冷却器或预冷器和后反应器冷却器，以及预冷器或后反应堆冷却器或预冷器和后反应堆冷却器由长度为5m至25m的管构成，所述管直接或通过弯管法兰连接在一起，且法兰由烟囱结构覆盖。空气通过烟囱结构输送，并且通过一个或多个IR开路检测器或通过供给离开烟囱结构的空气的IR点检测器监测离开烟囱结构的空气。
优选地，生产线的所有法兰都由烟囱结构覆盖。每个法兰可能由单独的烟囱结构覆盖。优选地，至少50％的烟囱结构覆盖两个或更多个法兰，更优选地，每个烟囱结构覆盖两个或更多个法兰。特别优选地，每个烟囱结构覆盖2至100个法兰，更优选3至80个法兰，特别是5至60个法兰。优选地，一组法兰，一个法兰布置在另一个法兰的顶部，由一个烟囱结构覆盖。优选地，烟囱结构垂直定向，在底部和顶部具有开口，并且由热法兰加热的空气可以通过自然惯例上升并且在顶部离开烟囱结构。一个烟囱结构也可能具有两个或更多个“支腿”，所述“支腿”覆盖垂直布置的法兰组，并且在覆盖的法兰的最高部分之上，“支腿”会聚到一个烟囱。
烟囱结构可以具有包围法兰的任何合适的形式，并且允许气体通过结构输送。优选地，烟囱结构的烟囱是封闭结构；然而，烟囱结构也可能不仅有一个供空气进入的开口和一个供空气进入烟囱结构的开口，而且烟囱结构也不是在一侧封闭，例如呈U形，如果法兰靠近该壁布置，则对相邻的壁开放。
由于法兰的温度高于来自环境的空气，空气被加热并且通过自然对流上升。泄漏的气体到达检测器越早，检测到泄漏的时间段越短。在本公开的优选实施方案中，烟囱结构的壁是隔离的，以便使对外部的热损失最小化并且使空气的上升速度最大化。
通过封闭结构输送气体的另一种可能性是使用风扇或鼓风机。这允许安装不垂直定向的烟囱结构。然而，优选地，采用自然对流或自然对流与风扇或鼓风机的组合将空气输送通过烟囱结构，并且烟囱结构是垂直定向的。当使用风扇或鼓风机输送空气或支持自然对流时，应该避免通过烟囱结构吹入的空气量太大以致于泄漏的气体被稀释到浓度保持低于检测极限的情况。
图2示出了烟囱结构的优选布置，其中在管式反应器的区段(50)中，五对管(51)布置在彼此的顶部并且通过弯管(52)连接。管式反应器的该部分(50)通过管(53)与反应器的其他部分连接。法兰(54)布置在彼此的顶部并通过三个烟囱结构(55)覆盖，所述烟囱结构在底部(56)和顶部(57)开口并且其中空气通过自然对流输送以及离开烟囱结构(55)的顶部(57)。
烟囱结构的目的是将泄漏的气体引导到气体检测系统并且使泄漏的气体云的稀释最小化。因此，法兰和烟囱壁之间的空间越小，升起空气中乙烯的浓度就越高。待检测的气体的高浓度是有利的，因为将比更稀释的气体云更快地超过检测阈值。因此，优选非常紧密地匹配法兰而不妨碍向上流动的烟囱设计。
图3示出了用于一个法兰的烟囱结构元件(60)的优选设计，其具有最小的内部体积。烟囱结构元件(60)具有圆柱形状并且覆盖用于连接两个管(62)的法兰(61)。烟囱结构元件(60)具有两个侧壁(63)，每个侧壁具有管(62)直径的圆形开口，以使管(62)通过。烟囱结构元件(60)还在底部具有矩形开口(64)并且在顶部具有矩形开口(65)。烟囱结构元件(60)可以通过配合到开口(64)和(65)中的矩形连接元件(66)连接到布置在顶部或下方的相同构造元件。空气可以从下方进入烟囱结构元件(60)，通过开口(64)离开烟囱结构元件(60)并且可以通过自然对流输送通过连接元件(66)到可能安装在上方的另外的烟囱结构元件中。
为了关于烃浓度监测离开烟囱结构的空气，优选通过一个或多个IR开路检测器或IR点检测器监测空气。
当使用IR开路检测器监测离开烟囱结构的空气时，每个烟囱结构可能配备有一个或多个IR开路检测器，所述IR开路检测器被指定仅用于监控离开一个烟囱结构的空气。优选地，IR开路检测器以每个IR开路检测器监测离开多于一个烟囱结构的空气的方式布置。更优选地，IR开路检测器布置成矩阵阵列，其中至少50％的IR开路检测器监测离开两个或更多个烟囱结构的空气，并且通过至少三个IR开路检测器监测离开烟囱结构的每个空气流。这允许操作IR开路检测器，所述IR开路检测器根据表决逻辑监测一个烟囱结构。
采用IR开路检测器监测离开烟囱结构的空气带来的优点是，即使烟囱被例如以高速逸出的气体的大量泄漏损坏，也很大概率检测到泄漏。这是因为IR开路检测器不仅测量烟囱结构出口上方的区域，而且沿着整个检测路径测量，并且来自受损坏烟囱结构的大量气体云具有经过这个路径的高概率。
用于监测离开烟囱结构的空气的另一种选择是采用IR点检测器。优选地，IR点检测器由抽吸管线供给来自靠近开口位置的空气，空气通过所述开口离开烟囱结构。抽吸管线是将空气从特定位置输送到检测器诸如IR点检测器的设备。优选地，空气通过喷射器或任何其他种类的合适的泵输送通过抽吸管线。还可能采用一个IR点检测器监测两个或更多个烟囱结构。可能组合两个或更多个抽吸管线并且关于烃浓度监测组合的空气。进一步可能的是随后监测来自两个或更多个抽吸管线的空气。然后，可以使用复用器，其在来自不同烟囱结构的抽吸管线之间切换预定间隔。采用抽吸管线为IR点检测器供给来自烟囱结构的空气具有以下优点：空气在到达IR点检测器之前被冷却。在本公开的优选实施方案中，抽吸管线配备有除水器，所述除水器用于在空气到达IR点检测器之前从空气中去除可能已经通过冷凝或冷却水泄漏引入的水。
在本发明的一个优选实施方案中，通过监测反应条件来检测单体或反应混合物从生产线的泄漏。当压力控制阀关闭超过预设阈值并且同时聚合反应器内的压力降低到预设压力阈值以下时，基于水的雨淋系统自动启动。通常安装在高压聚合设备中的二级压缩机的进料速率通常只能以非常有限的形式变化。这意味着，只要二级压缩机运行，它就基本上将铭牌量的材料压入聚合反应器中。在连续操作中，如果与引入反应器中的相同量的材料离开反应器，则聚合反应器内的压力通常只能保持恒定。这意味着对于单个高压聚合设备，在稳态生产中，压力控制阀的阀门开度基本保持不变，而对于安装的压缩机设置、压力控制阀和其他进料流的使用的每个单独组合，开度是特定的。如果压力控制阀关闭超过该特定阀门开度，则保持稳态条件。如果反应器关闭，或者如果工厂从在较低压力下产生的聚合等级转变为在较高压力下产生的聚合等级，则可能发生这种情况。但是，只要二级压缩机仍在运行，这应该对应于聚合反应器内压力的增加。如果与压力控制阀的阀门开度减小同时检测到聚合反应器内压力的降低，这明确指示反应混合物从聚合反应器中或从二级压缩机排出侧的管道不受控制地泄漏。
这种反应条件监测的优点在于可以非常快速地检测高压聚合设备中的泄漏，因为测量压力和监测阀门的开度是非常快的过程。因此，可以在大量反应混合物从设备的高压部分泄漏之前启动基于水的雨淋系统。本公开的方法非常可靠并且易于在现有聚合设备中实施，因为用于检测泄漏并启动紧急关闭程序的所有设备是关键设备，其需要能够操作聚合设备，并且类似地，用于检测泄漏的所有过程参数是关键的过程参数。
在本公开的优选实施方案中，聚合反应器是管式反应器或包括管式反应器，并且以恒定的时间间隔在反应器出口处短暂地打开压力控制阀即聚合反应器被反冲或撞击，来进行聚合过程。由反冲引起的聚合反应器内的短期压降不会干扰本公开方法的泄漏检测，因为反应器压力的下降与压力控制阀的开度相关。
可以在聚合反应器的各个位置进行聚合反应器内的压力的连续监测。即使在管式反应器中，由反应混合物泄漏引起的压力下降也足够快地通过反应器，沿着反应器管的所有位置都适合于非常快速地检测高压聚合设备中的泄漏。优选地，在反应混合物进入聚合反应器之前，在聚合反应器的入口处，即在二级压缩机的排出侧，监测压力，因为聚合物尚未在该位置形成，因此压力传感器被聚合物层阻塞的可能性最小化。此外，由压力控制阀的恒定短暂开度引起的压力变化在聚合反应器的入口处与在压力控制阀附近相比不那么明显，因此减少了压力传感器的机械应力和由此该组件故障的风险。
在本公开的优选实施方案中，紧急压力释放程序与基于水的雨淋系统并行地自动启动。紧急压力释放程序优选是预先实施的程序，其中整个聚合设备或仅部分聚合设备被减压或部分减压并且聚合过程被中断。为了将包括预热器或预冷器和后反应器冷却器的反应器的内容物以及包括高压气体再循环管线和高压产物分离器的二级压缩机的内容物释放到大气中，生产线配备有一个或多个紧急压力释放阀。这些紧急压力释放阀优选沿管式反应器安装或在高压气体再循环管线中安装，或沿管式反应器安装和在高压气体再循环管线中安装。聚合反应器的减压可以经由一个或多个紧急压力释放阀或经由压力控制阀或紧急压力释放阀与压力控制阀的组合进行。优选地，聚合反应器的减压经由一个或多个紧急压力释放阀进行。

Claims (15)

1.一种用于在生产线中在100℃至350℃的温度和110 MPa至500 MPa范围内的压力下聚合或共聚一种或多种烯键式不饱和单体的方法，所述生产线包括连续操作的聚合反应器，所述聚合反应器安装在保护外壳内，
所述方法包括
-监测生产线中是否发生单体或反应混合物的泄漏，以及
-当检测到单体或反应混合物的泄漏时，基于水的雨淋系统自动启动，所述基于水的雨淋系统向所述封闭区域提供直径在25 μm至20 mm范围内的液滴，并以每m2封闭区域10 L/min的最小流速提供液滴。
2.根据权利要求1所述的方法，其中向所述封闭区域的至少10%提供所述液滴。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于水的雨淋系统通过提供水来操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于水的雨淋系统通过提供自由基捕获盐的溶液来操作。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合在生产线中进行，其中所述单体在一系列压缩阶段通过一个或多个压缩机达到所述聚合压力，其中所述压缩的气体混合物在每个压缩阶段后通过压缩级冷却器冷却，所述压缩的单体任选地经过预热器或预冷器并转移到任选地通过冷却夹套冷却的聚合反应器中，通过所述聚合获得的反应混合物通过压力控制阀离开所述反应器并且任选地通过后反应器冷却器冷却，将所述反应混合物在两个或更多个阶段分离成聚合物组分和气体组分，其中在第一阶段在15 MPa至50 MPa的绝对压力下分离出的气体组分经由高压气体再循环管线再循环至一个或多个压缩机，并且在第二阶段在0.1至0.5 MPa范围内的绝对压力下分离出的气体组分经由低压气体再循环管线再循环至一系列压缩阶段的第一阶段，并且将通过所述聚合获得的聚合物组分转化为粒料。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述聚合反应器、所述压力控制阀、所述高压产物分离器、如果存在的话所述预热器或预冷器和后反应器冷却器安装在保护外壳内。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在检测到单体或反应混合物的泄漏之后不迟于30秒实现液滴的所述最小流速。
8.根据权利要求1所述的方法，其中基于蒸汽的雨淋系统与所述基于水的雨淋系统并行地自动启动。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述基于蒸汽的雨淋系统通过供给压力为0.3 MPa至4 MPa的蒸汽来操作。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述基于蒸汽的雨淋系统通过将温度为140℃至220℃的加压水供给到所述保护外壳中来操作。
11.根据权利要求10所述的方法，其中将已用作冷却介质以从反应混合物中除去聚合热的水加入所述保护外壳中。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中通过管道使温度为140℃至220℃的所述加压水永久循环，所述管道安装在所述保护外壳的底面上方2至20 m处，并且配备有喷嘴，所述喷嘴用于在检测到单体或反应混合物泄漏时释放水。
13.根据权利要求8或10所述的方法，其中所述基于蒸汽的雨淋系统在所述基于水的雨淋系统被完全激活后20秒关闭。
14.根据权利要求1或8所述的方法，其中通过在所述生产线的周围环境中使用IR开路检测器、IR点检测器或超声检测器、或其组合，或通过监测所述反应的条件，来监测生产线中是否发生泄漏。
15.根据权利要求1或8所述的方法，其中所述紧急压力释放程序与所述基于水的雨淋系统并行地自动启动。
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