CN111328294B - 包括至少一个排出阀的聚合反应器系统 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一种聚合反应器系统，其包括至少一个回路反应器和/或至少一条输送管线，并且还包括至少一个排出阀，其中所述至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°的角度α安装在所述回路反应器的下部水平段的壁上和/或输送管线的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在回路反应器和/或输送管线中浆料的流动方向上确定。至少一个排出阀的阀活塞在指向至少一个回路反应器的一端和/或指向至少一条输送管线的一端包括阀板，该阀板根据至少一个回路反应器的内壁成形和/或根据至少一条输送管线的内壁成形，以在排出阀处于关闭位置时使阀活塞与至少一个回路反应器的内壁和/或与至少一条输送管线的内壁齐平。通过使用这样的排出阀，可以避免或至少减小有效排出面积的限制，从而可以有效地排出液体浆料并降低堵塞的风险。进一步公开了在本发明的聚合反应器系统中生产烯烃聚合物的方法。

Description

包括至少一个排出阀的聚合反应器系统
技术领域
本发明涉及一种聚合反应器系统，其包括至少一个回路反应器和/或至少一条输送管线，并且还包括至少一个排出阀，其中所述至少一个排出阀安装于至少一个回路反应器的下部水平段的壁上和/或其中所述至少一个排出阀安装于至少一条输送管线的壁上。进一步公开了一种在本发明的聚合反应器系统中生产烯烃聚合物的方法，以及将至少一个排出阀安装于回路反应器的下部水平段的壁上和/或安装于输送管线的壁上的用途。
背景技术
生产烯烃聚合物(如，聚乙烯和聚丙烯)的主要方法之一是在回路反应器中进行淤浆相反应。在回路反应器中，在升高的压力和温度下，在烃类稀释剂和合适的聚合催化剂存在下，在淤浆相中使烯烃单体(例如，乙烯和/或丙烯)和任选的一种或多种共聚单体聚合。因此，随着反应物以液态在回路反应器周围循环，固体烯烃聚合物颗粒连续形成并悬浮在液相中。
然后将所得包括悬浮的烯烃聚合物颗粒的聚合物浆料从回路反应器中排出以进行进一步的下游处理，例如，分离和回收固体烯烃聚合物颗粒。或者，在级联聚合过程的情况中，可将聚合物浆料从回路反应器中排出，并通过输送管线转移至下一反应容器，例如，另一回路反应器或气相反应器。为了取样，还可以从这种输送管线中取出包括悬浮的烯烃聚合物颗粒的聚合物浆料。
在本领域中已经提出了几种从回路反应器中排出聚合物浆料的方法。例如，EP1310295 A1公开了一种方法，其中使用沉降腿从回路反应器中不连续地取出聚合物浆料。但是，使用沉降腿的缺点在于，每次到达通过打开沉降腿下端的产品排出阀排放(“爆破”)积聚的聚合物浆料的阶段时，都会对回路反应器中浆料的流动产生干扰。回路反应器中浆料的流速可能会受影响，并且可能引起聚合物颗粒的额外堆积，这可能导致反应器堵塞而降低排出效率。
EP 1437174 A2描述了一种用于排出聚合物浆料的替代方法，其中，延伸到回路反应器中一定距离，并且具有限定开口的部分，且该开口面向循环的聚合物浆料的流动方向的一种排出管道，用于捕获聚合物浆料。然后将捕获的聚合物浆料连续地或以其他方式通过排出管道的一部分排出，该部分从回路反应器向外延伸。EP 2266692 A1进一步限定了回路反应器还可以包括至少两个这样的排出管道，其彼此之间以特定的距离设置，并且优选地，每个排出管道位于回路反应器中的单独的下线(bottom run)。由于排出管道垂直于聚合物浆料的流动方向延伸进入回路反应器，因此它们会表现出流动阻力，并且在排出管道下游的聚合物浆体中产生了湍流，这可能导致聚合物颗粒的额外堆积并可能促使反应器堵塞。另外，在通过垂直的排出管道排出时，排出的淤浆中的固体烯烃聚合物颗粒的流动方向发生了相当大的变化，使得在排出管道内可能形成区域，在该区域中不会由于对颗粒的惯性作用而发生聚合物颗粒的流动。因此，有效排出面积可能会减小，从而限制排出效率。
此外，可应用阀门以取出聚合物浆料。各种类型的排出阀，例如，活塞或柱塞阀、球阀等在本领域中是众所周知的。例如，EP 15478681 A0涉及一种方法，使用球阀直接安装到回路反应器壁上，该球阀周期性地完全关闭并完全打开，从而以不连续的方式从反应器中去除排出的浆料。从而，回路反应器的排出效率以及总生产量取决于聚合物浆料的有效排出面积。因此，当应用排出阀时，有效排出面积尤其可能受到聚合物浆料的流动特性、排出阀的尺寸、阀门相对于反应器的安装位置以及阀门相对于浆料流的安装位置的影响。在大多数现有回路反应器中，通常在安装位置处将排出阀垂直于壁而安装在反应器壁上(参见图1)。因此，通过阀的流动方向也基本上垂直于回路反应器中在安装位置处的聚合物浆料的流动方向。因此，在排出时，聚合物浆料的流动方向必须显著改变，即约90°。由于对聚合物浆料中固体烯烃聚合物颗粒的惯性影响，可能在排出阀内形成区域，在该区域中不存在或几乎不存在聚合物浆料(参见图2)。结果，限制了排出阀的有效排出面积，这影响了回路反应器的排出效率和总生产量。另外，有效排出面积的受限可能会加剧排出阀的堵塞，特别是在1mm及大于1mm的较大固体聚合物颗粒或其块的情况下，这可能会导致排出阀中的流量限制，从而进一步导致固体聚合物颗粒的堆积。
EP 0891990 A2和WO 2011/146334 A1公开了可以将排出阀安装到回路反应器的相应下部水平段下游的下部弯管(也称为“弯头”)，以连续排出聚合物浆料。由此，排出阀可以以与弯管的外半径上的切线垂直的位置在浆料流动方向上相偏离的角度附接。例如，阀可以切向地附接到下部弯管。然而，在切向或基本切向附接的情况下，基本上没有重力可用于排出聚合物浆料。此外，由于流动方向的变化，不可避免地在回路反应器的弯管附近发生聚合物浆料流动的湍流，由于聚合物颗粒的额外堆积，安装于弯管的排出阀可能更容易堵塞。
因此，仍然需要对回路反应器和/或输送管线上的排出方式进行改进，其不影响或基本上不影响聚合物浆料在反应器和/或输送管线中的流动(例如，通过产生湍流)，并且可以有效地排出聚合物浆料，从而以较低的堵塞风险实现高生产量。
发明内容
本发明基于以下发现：通过以特定的角度将至少一个排出阀安装到回路反应器的下部水平段的壁上和/或通过以特定的角度将至少一个排出阀安装到输送管线的壁上，可以避免或至少减少由于惯性作用对聚合物浆料造成对有效排出面积的限制，并且在排出聚合物浆料时获得低的流动阻力，从而以降低的堵塞风险获得了高效率和高生产量。而且，聚合物浆料在反应器和/或输送管线中的流动不受或基本上不受聚合物浆料排出的影响。
因此，一方面，本发明涉及一种聚合反应器系统，其包括至少一个回路反应器和/或至少一条输送管线，并且还包括至少一个排出阀，所述至少一个排出阀包括阀缸和阀缸内的阀活塞，
其中至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装到所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一个回路反应器中浆料的流动方向上确定；和/或
其中至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装到所述至少一条输送管线的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一条输送管线中浆料的流动方向上确定；
其中所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一个回路反应器的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一个回路反应器的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一个回路反应器的内壁齐平；和/或
其中，所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一条输送管线的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一条输送管线的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一条输送管线的内壁齐平。
在另一方面，本发明涉及在聚合反应器系统中生产烯烃聚合物的方法，包括以下步骤：
向至少一个回路反应器中供应至少一种烯烃单体，任选的共聚单体，稀释剂和催化剂；
聚合所述至少一种烯烃单体和任选的共聚单体以生产包含液体介质和固体烯烃聚合物颗粒的液体浆料；
通过至少一个排出阀排出所述液体浆料的至少一部分，所述至少一个排出阀包括阀缸和在所述阀缸内的阀活塞，
其中至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装到所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一个回路反应器中浆料的流动方向上确定；和/或
其中至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装到至少一条输送管线的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一条输送管线中浆料的流动方向上确定，
其中所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一个回路反应器的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一个回路反应器的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一个回路反应器的内壁齐平；和/或
其中，所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一条输送管线的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一条输送管线的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一条输送管线的内壁齐平；和
通过排出导管输送排出的液体浆料，所述排出导管以大于90°且小于180°，优选等于或大于110°至等于或小于160°的角度β连接于所述至少一个排出阀，所述角度β由所述排出阀的纵向轴线沿排出浆料的流动方向确定。
此外，本发明涉及至少一个排出阀的应用，所述至少一个排出阀包括阀缸和在所述阀缸内的阀活塞，
其中所述至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装于回路反应器的下部水平段的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述回路反应器中浆料的流动方向上确定，用以增加出自所述至少一个回路反应器的排出效率；和/或
其中所述至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装于至少一条输送管线的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一条输送管线中浆料的流动方向上确定，用以增加出自所述至少一条输送管线的排出效率；
其中所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一个回路反应器的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一个回路反应器的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一个回路反应器的内壁齐平；和/或
其中，所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一条输送管线的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一条输送管线的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一条输送管线的内壁齐平。
附图说明
图1：根据现有技术，包括排出阀的回路反应器的侧视图的细节。
图2：根据现有技术，在使用排出阀从回路反应器排出期间的固体烯烃聚合物颗粒分布。
图3：根据本发明，包括排出阀的回路反应器的侧视图的细节。
图4：根据本发明，包括处于关闭位置的排出阀的回路反应器的侧视图的细节。
图5：根据本发明，包括处于半开位置的排出阀的回路反应器的侧视图的细节。
图6：根据本发明，包括处于完全打开位置的排出阀的回路反应器的侧视图的细节。
定义
根据本发明的“聚合反应器系统”是其中可以通过聚合反应生产烯烃聚合物的系统。该系统包括至少一个回路反应器和/或至少一条输送管线，以及至少一个排出阀。因此，该系统可以包括并联和/或串联的两个或更多个回路反应器，和/或两个或更多条输送管线。此外，它可以包括另外的反应容器，例如，一个或多个气相反应器，以及进一步用于下游加工的装置，例如，用于分离和回收固体烯烃聚合物颗粒的装置。
“回路反应器”(‘loop reactor’)是通常完全充满浆料的密闭管，其中，采用循环泵使浆料沿着管高速循环。回路反应器在本领域中是众所周知的，并且实例在例如US-A-4582816，US-A-3405109，US-A-3324093，EP-A-479186和US-A-5391654中已给出。回路反应器通常包括垂直段和水平段，它们分别通过弯管或弯头相互连接。根据水平段是通过弯管或弯头相互连接到垂直段的上端还是下端，水平段也代表下部水平段或上部水平段。
回路反应器的“水平段”可以是直的，也可以表现出少量的弯曲。曲率可以高达30°。所显示的曲率是指与弯曲的水平段相对应的圆弧的端点处的切线之间的外角。
“弯管或弯头”将回路反应器的垂直段和水平段相互连接，并表现出大于30°的曲率。所显示的曲率是指对应于弯管或弯头的圆弧端点处的切线之间的外角。例如，在回路反应器的水平段垂直于垂直段排布的情况下，相互连接的弯管或弯头的曲率为90°。
“输送管线”优选是管道，并且将聚合反应器系统的至少一个回路反应器与另一回路反应器或另一反应装置(例如，气相反应器)相互连接，使得包含悬浮的烯烃聚合物颗粒的聚合物浆料可以从聚合反应器系统的至少一个回路反应器转移至随后的回路反应器或随后的反应装置，以在级联聚合过程中进一步聚合。为了监测聚合反应器系统的至少一个回路反应器中的聚合并确定聚合物浆料中获得的聚合物颗粒的特性，可以将聚合物浆料中的样品从输送管线中取出(采样)，然后使聚合物浆料进行下一工艺步骤。
“浆料”(‘slurry’)或“聚合物浆料”(‘polymer slurry’)是分散在液相中的固体颗粒的多相混合物。固体颗粒通常是通过聚合过程获得的固体烯烃聚合物颗粒。液相通常包含未反应的烯烃单体和任选的未反应的共聚单体和稀释剂。
根据本发明的“排出阀”(‘withdrawal valve’)包括阀缸和在阀缸内的阀活塞，即它是活塞阀。活塞阀在本领域中是众所周知的。通常，阀活塞可以在阀缸内沿着阀缸的纵向轴线来回移动，并且通过诸如O形环的密封装置可滑动地密封在阀缸上。在“关闭位置”(‘closed position’)中，阀活塞占据了阀缸的全部内部容积，或者至少占据了其一部分，从而防止了聚合物浆料流过阀缸。在打开时，阀活塞至少部分地从阀缸中抽出，从而使得聚合物浆料能够从回路反应器和/或从输送管线通过阀缸流入连接到排出阀的排出导管中。结果，回路反应器和/或输送管线，排出阀和排出导管处于开放流体连通中。在“完全打开位置”(‘fully open position’)，阀活塞从阀缸中抽出的程度应使阀活塞不再限制通过阀缸进入排出导管的流通。
术语“有效排出面积”(‘effective withdrawal area’)是指在聚合物浆料排出过程中由排出装置有效提供的聚合物浆料的流动面积。在排出阀，特别是活塞阀的情况下，可以由活塞阀提供的最大排出面积是垂直于阀缸纵向轴线的阀缸内横截面的面积。当聚合物浆料的流动在排出时占据最大排出面积时，活塞阀的有效排出面积对应于最大排出面积。然而，当在阀缸内形成排出时没有流动的区域时，聚合物浆料的流动不能占据最大排出面积，而是没有流动的区域的面积减小了最大排出面积。然后，该有限的排出面积代表了有效排出面积。
术语“排出效率”(‘withdrawal efficiency’)是指在不同的时间间隔内从回路反应器中排出的聚合物浆料的量。
详细说明
聚合反应器系统
在一个方面，本发明涉及一种聚合反应器系统，其包括至少一个回路反应器和/或至少一条输送管线，并且还包括至少一个排出阀。至少一个排出阀安装到至少一个回路反应器的下部水平段的壁上。因此，至少一个回路反应器可包括一个或两个或更多个排出阀。此外，至少一个回路反应器的一个下部水平段可包括一个或两个或更多个排出阀，或至少一个回路反应器的两个或更多个下部水平段可各自包括一个或两个或更多个排出阀。此外，至少一个回路反应器可包括现有技术中已知的其他排出装置。
附加地或替代地，至少一个排出阀安装到至少一条输送管线的壁上。因此，至少一条输送管线可包括一个或两个或更多个排出阀。
如上文所定义，回路反应器的下部水平段可以是笔直的或可以呈现出至多30°的少量弯曲。
本发明的至少一个排出阀是活塞阀。它包括阀缸和在阀缸内的阀活塞。阀缸限定了内部容积，阀活塞可在该内部容积中来回滑动。优选地，垂直于阀缸纵向轴线的阀缸的内横截面是圆形的。在这种情况下，垂直于其纵向轴线的阀活塞的横截面也是圆形的。
在本发明中，将至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°的角度α安装到所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述回路反应器中浆料的流动方向上确定。优选地，角度α为等于或大于15°至等于或小于70°，更优选地，角度α为等于或大于30°至等于或小于55°，甚至更优选地，角度α为等于或大于40°至等于或小于50°。
附加地或替代地，至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装到至少一条输送管线的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一条输送管线中浆料的流动方向上确定。
在大多数现有回路反应器中，排出阀垂直于安装位置所在壁的切线安装在反应器壁上。结果，排出阀中的聚合物浆料的流动方向与回路反应器内紧邻安装位置上下游的聚合物浆料的流动方向基本垂直。因此，在排出时，聚合物浆料的流动方向必须显著改变，即，约90°。但是，由于对聚合物浆料，特别是对聚合物浆料中的固体烯烃聚合物颗粒的惯性作用，可能在排出阀内形成不存在或几乎不存在聚合物浆料的区域。因此，限制了排出阀的有效排出面积，从而降低了回路反应器的排出效率和总生产量。另外，较小的有效排出面积可加剧排出阀的堵塞，特别是1mm及大于1mm的较大固体聚合物颗粒或其块的情况下。先前部分堵塞可能会在排出阀中造成流量限制，导致固体聚合物颗粒进一步堆积。出于同样的考虑，细节上作必要的修正也适用于输送管线，在这些输送管线上，排出阀垂直于安装位置所在壁的切线安装在输送管线的壁上。
相比之下，在本发明中，至少一个排出阀以角度α安装在至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，和/或至少一个排出阀以角度α安装在至少一条输送管线的壁上，可以使排出阀朝向在至少一个回路反应器中的和/或在至少一条输送管线中的聚合物浆料的流动方向。因此，在排出时聚合物浆料的流动方向的变化不太明显，使得在排出阀内不形成或至少更少的形成不存在或几乎不存在聚合物浆料的区域。因此，与常规安装的排出阀相比，排出阀的有效排出面积不受限制或至少较少受到限制，从而提高了回路反应器和/或输送管线的排出效率和总生产量。而且，获得了较低的流动阻力，从而降低了本发明的排出阀堵塞的风险。另外，本发明的排出阀不会或基本上不会通过各自产生湍流而影响反应器和/或输送管线中聚合物浆料的流动。
在一个优选的实施方案中，至少一个排出阀可以安装在至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，距下部水平段的中心的距离为该下部水平段总长度的至多40％。更优选地，距下部水平段的中心的距离为该下部水平段总长度的至多30％，甚至更优选至多20％，并且还更优选至多10％。因此，下部水平段的中心限定了与下部水平段上游端对应的弯管或弯头、与下部水平段下游端对应的弯管或弯头等距的下部水平段的位置。此外，下部水平段的长度是指下部水平段沿纵向轴线的尺寸。与下部水平段的中心相距有限距离的安装位置应确保至少一个排出阀不安装在回路反应器的弯管或弯头附近。因此，避免了由弯管或弯头中的流动方向的变化引起的反应器中聚合物浆料的流动的湍流会影响聚合物浆料通过排出阀的排出。
在另一优选的实施方式中，至少一个排出阀可以在回路反应器的下部水平段的中心处安装到回路反应器的下部水平段的壁上。在该实施例中，安装的至少一个排出阀最大程度地远离下部水平段的上游端的弯管或弯头以及下部水平段的下游端的弯管或弯头。
优选地，本发明的聚合反应器系统还包括排出导管，所述排出导管以大于90°且小于180°，优选等于或大于110°至等于或小于160°的角度β连接到至少一个排出阀，所述角度β由排出阀的纵向轴线沿排出浆料的流动方向确定。排出导管与至少一个排出阀的阀缸流体连通地连接，并且在排出阀的关闭位置中由阀活塞密封。在排出阀打开时，阀活塞至少部分地从阀缸中退出，使得聚合物浆料从至少一个回路反应器和/或从至少一条输送管线通过阀缸流入排出导管是可以实现的。排出的聚合物浆料可以通过排出导管转移到进一步的处理步骤，例如，分离和回收固体烯烃聚合物颗粒。在级联聚合方法的情况下，可以首先通过排出导管将排出的聚合物浆料转移到输送管线中，然后可以将其进一步转移到下一个反应容器，例如另一个回路反应器或气相反应器。排出导管以特定角度β连接到至少一个排出阀上。由此，当从阀缸流入排出导管时，被排出的聚合物浆料的流动方向的变化被最小化，从而减小了流动阻力，并且使得能够通过阀缸顺利地流入排出导管。另外，避免了或至少减少了排出的聚合物浆料的流动中的湍流，防止了可能导致排出阀和/或排出导管堵塞的较大的聚合物颗粒或其块的堆积。
至少一个排出阀的阀活塞包括阀板。
阀板可位于阀活塞在朝向至少一个回路反应器的一端，并且可以限定阀活塞的表面，该表面与至少一个回路反应器的内部容积接触，并因此与聚合物浆料接触。此外，阀板根据至少一个回路反应器的内壁成形，使得阀活塞在排出阀处于关闭位置时与至少一个回路反应器的内壁齐平。这意味着，在排出阀的关闭位置中，阀活塞的指向至少一个回路反应器的一端不会突出到回路反应器的内壁，也不会伸入至少一个回路反应器的内部容积。不如说，与至少一个回路反应器的内部容积接触的阀活塞的表面(即，阀板)已被调整，以提供从所述回路反应器的内壁到所述表面的平滑过渡，反之亦然。换句话说，阀活塞与至少一个回路反应器的相邻内壁齐平。在排出阀的关闭位置中，阀活塞与至少一个回路反应器的内壁齐平的优点是，反应器中聚合物浆料的流动不受影响，即，由于没有突起而在流动中不产生湍流。
附加地或替代地，阀板可以位于阀活塞在朝向至少一条输送管线的一端，并且可以限定阀活塞的表面，该表面与至少一条输送管线的内部容积接触，并因此与聚合物浆料接触。此外，阀板根据至少一条输送管线的内壁成形，使得在排出阀处于关闭位置时阀活塞与至少一条输送管线的内壁齐平。这意味着，在排出阀的关闭位置中，阀活塞的指向至少一条输送管线的一端不会突出到至少一条输送管线的内壁，并且不会伸入至少一条输送管线的内部容积。不如说，与至少一条输送管线的内部容积接触的阀活塞的表面(即，阀板)已被调整，以提供从所述输送管线的内壁到所述表面的平滑过渡，反之亦然。换句话说，阀活塞与至少一条输送管线的相邻内壁齐平。在排出阀的关闭位置中，阀活塞与至少一条输送管线的内壁齐平的优点是，输送管线中的聚合物浆料的流动不受影响，即，由于没有突起而在流动中不产生湍流。
此外，阀板优选地以角度γ倾斜，所述角度γ由与阀活塞的纵向轴线垂直的位置确定。角度γ优选等于角度α。如像大多数常规回路反应器一样，在安装位置将排出阀垂直于壁安装在反应器的壁上，则阀板通常也垂直于阀活塞的纵向轴线。因此，阀活塞在排出阀的关闭位置中与回路反应器的内壁齐平。然而，在本发明中，至少一个包括阀活塞的排出阀以角度α安装到反应器的壁上和/或至少一个包括阀活塞的排出阀以角度α安装在输送管线的壁上。因此，如果使用具有垂直于阀活塞纵向轴线的阀板的常规阀活塞，则阀活塞将在关闭位置中伸出回路反应器的内壁并伸入回路反应器的内部容积，或者至少不会与回路反应器的邻近内壁齐平。结果，在聚合物浆料的流动中将会引起湍流，这通常是应该被避免的。因此，根据本发明的阀板优选以角度γ倾斜，该角度γ由与阀活塞的纵向轴线垂直的位置确定，该角度γ等于角度α，使得阀活塞也与回路反应器中邻近的内壁齐平，并且避免了聚合物浆料流中不希望有的湍流的形成。如果将具有垂直于阀活塞纵向轴线的阀板的常规阀活塞安装到至少一条输送管线上，则出于同样的考虑，细节上作必要的修正也适用。
进一步优选地，阀活塞可轴向旋转地安装在阀缸中，从而当阀活塞从关闭位置移动到完全打开位置时，阀活塞轴向旋转180°。甚至进一步优选的是，阀板在完全打开位置中用作导流件，以使所排出的浆料流入到排出导管中。如上所述，在关闭位置中，阀活塞占据了缸的全部内部容积或缸的至少一部分，从而防止了聚合物浆料通过阀缸的任何流动。优选地，由于倾斜的阀板，阀活塞在关闭位置与回路反应器的邻近内壁和/或与输送管线的邻近内壁齐平。此外，在完全打开位置中，阀活塞从阀缸中抽出的程度使得它不再限制通过阀缸进入排出导管的流动。因此，当到达完全打开位置时，阀活塞的轴向旋转180°可使倾斜的阀板充当用于将排出的聚合物浆料流入排出管道的导流件。在此处，导流件限定了一种用于引导聚合物浆料的流动而基本上不增加流动阻力，基本上不影响流速并且基本上不引起湍流的手段。因此，当从关闭位置移动到完全打开位置时，通过阀活塞的轴向旋转180°来使倾斜的阀板能够充当导流件，从而可在完全打开位置中将排出的聚合物浆料顺畅地流入排出导管中，即，在流动中没有或基本上没有产生湍流，这进一步降低了堵塞的风险。相反，在常规的回路反应器中，其中排出阀垂直于回路反应器的壁安装，阀板没有倾斜但通常垂直于阀活塞的纵向轴线，即使轴向旋转180°，在完全打开位置中该阀板也不能用作导流器，也就是说，它不能帮助排出的聚合物浆料顺畅流动。相反，它增加了排出的聚合物浆料的流动方向的变化，这可能导致流动阻力的增加，影响流速并导致排出的聚合物浆料的流动中的湍流，从而导致堵塞的风险增加。另外，固体烯烃聚合物颗粒可能积聚在阀板上，从而促进了聚合物块的堆积。上述考虑同样适用于传统的输送管线，其中排出阀垂直于输送管线的壁安装。要注意的是，上述流动阻力的增加以及在排出的聚合物浆料的流动中产生湍流导致堵塞的风险增加，也可能应用于根据本发明的倾斜阀板，前提是阀活塞没有可轴向旋转地安装到阀缸中，以便当阀活塞从关闭位置移动到完全打开位置时，阀活塞轴向旋转180°。类似地，当阀活塞从完全打开位置移回到关闭位置时，其轴向旋转180°。因此，确保了包括倾斜阀板的阀活塞再次在关闭位置中与至少一个回路反应器的邻近内壁齐平和/或在关闭位置中与至少一条输送管线的邻近内壁齐平。
阀活塞可被安装在阀缸中，其可沿顺时针方向和/或逆时针方向轴向旋转。此外，当它从关闭位置移动到完全打开位置时，它可以均匀或不均匀地旋转，只要它在完全打开位置轴向旋转180°。
制备烯烃聚合物的方法
在另一方面，本发明涉及在聚合反应器系统中生产烯烃聚合物的方法。
在回路反应器中产生的烯烃聚合物可以是烯烃均聚物或共聚物。
在第一步中，将至少一种烯烃单体，任选的共聚单体，稀释剂和催化剂供应至至少一个回路反应器中。
至少一种烯烃单体优选是具有2至12个碳原子，优选2至10个碳原子的α-烯烃单体。优选地，至少一种烯烃单体为乙烯或丙烯，任选地与一种或多种具有2至8个碳原子的其他α-烯烃一起。特别优选地，本发明的方法用于将乙烯聚合，任选地与一种或多种共聚单体一起，该共聚单体选自具有4至8个碳原子的α-烯烃；或将丙烯聚合，任选地与一种或多种选自乙烯和具有4至8个碳原子的α-烯烃的共聚单体一起。
该催化剂可以是能够产生所需的烯烃聚合物的任何催化剂。合适的催化剂尤其是基于过渡金属的齐格勒-纳塔催化剂，例如，钛催化剂、锆催化剂和/或钒催化剂。尤其是齐格勒-纳塔催化剂是有用的，因为它们可以以高生产率生产宽分子量范围的烯烃聚合物。
合适的齐格勒-纳塔催化剂优选包含负载在颗粒载体上的镁化合物，铝化合物和钛化合物。
颗粒载体可以是无机氧化物载体，例如，二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅-氧化铝和二氧化硅-二氧化钛。优选地，载体是二氧化硅。
二氧化硅载体的平均颗粒大小通常可以为2μm至100μm。然而，事实证明，如果载体的中值颗粒大小为6μm-90μm，优选6μm-70μm，则可以获得特别的优点。
镁化合物是二烷基镁与醇的反应产物。所述醇是直链或支链的脂族一元醇。优选地，该醇具有6至16个碳原子。支链醇是特别优选的，并且2-乙基-1-己醇是优选的醇的一个实例。二烷基镁可以是与两个烷基键合的任何镁的化合物，两个烷基可以相同或不同。丁基辛基镁是优选的二烷基镁的一个实例。
铝化合物是含氯的烷基铝。特别优选的化合物是烷基二氯化铝和烷基倍半氯化铝。
钛化合物是含卤素的钛化合物，优选含氯的钛化合物。特别优选的钛化合物是四氯化钛。
如EP-A-688794或WO-A-99/51646中所述，可以通过使载体与上述化合物顺序接触来制备催化剂。或者，可以通过首先由各组分制备溶液，然后使溶液与载体接触来制备，如WO-A-01/55230中所述。
另一组合适的齐格勒-纳塔催化剂包含钛化合物以及用作载体的卤化镁化合物。因此，该催化剂在二卤化镁(如，二氯化镁)上含有钛化合物。这样的催化剂公开于例如，WO-A-2005/118655和EP-A-810235中。
另一种类型的齐格勒-纳塔催化剂是通过一种方法制备的催化剂，其中形成乳液，其中活性组分在至少两种液相的乳液中形成分散相，即不连续相。液滴形式的分散相从乳液中固化，其中形成固体颗粒形式的催化剂。北欧化工的WO-A-2003/106510中给出了制备这类催化剂的原理。
齐格勒-纳塔催化剂与活化剂一起使用。合适的活化剂是烷基金属化合物，尤其是烷基铝化合物。这些化合物包括烷基卤化铝，例如，二氯化乙基铝、氯化二乙基铝、倍半氯化乙基铝、氯化二甲基铝等。它们还包括三烷基铝化合物，例如，三甲基铝、三乙基铝、三异丁基铝、三己基铝和三正辛基铝。此外，它们包括烷基铝氧化合物，例如，甲基铝氧烷(MAO)、六异丁基铝氧烷(HIBAO)和四异丁基铝氧烷(TIBAO)。也可以使用其他烷基铝化合物，例如，异戊二烯基铝。特别优选的活化剂是三烷基铝，其中特别使用三乙基铝、三甲基铝和三异丁基铝。
如果需要，活化剂还可包括外部电子供体。合适的电子供体化合物在WO-A-95/32994，US-A-4107414，US-A-4186107，US-A-4226963，US-A-4347160，US-A-4382019，US-A-4435550，US-A-4465782，US4472524，US-A-4473660，US-A-4522930，US-A-4530912，US-A-4532313，US-A-4560671和US-A-4657882中公开。同样由含有Si-OCOR，Si-OR和/或Si-NR2键(具有作为中心原子的硅，R是具有1-20个碳原子的烷基、烯基、芳基、芳基烷基或环烷基)的有机硅烷化合物组成的电子供体是本领域已知的。这样的化合物在US-A-4472524，US-A-4522930，US-A-4560671，US-A-4581342，US-A-4657882，EP-A-45976，EP-A-45977和EP-A-1538167中描述。
活化剂的使用量取决于具体的催化剂和活化剂。通常，三乙基铝的用量应使铝与过渡金属的摩尔比，如，Al/Ti为1至1000，优选为3至100，特别是约5至约30mol/mol。
也可以使用茂金属催化剂。茂金属催化剂包括过渡金属化合物，其包含环戊二烯基、茚基或芴基配体。优选地，催化剂包含两个环戊二烯基、茚基或芴基配体，其可以被优选包含硅和/或碳原子的基团桥接。此外，配体可以具有取代基，例如，烷基、芳基、芳基烷基、烷基芳基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、烷氧基或其他杂原子基团等。合适的茂金属催化剂是本领域已知的，并且尤其在WO-A-95/12622，WO-A-96/32423，WO-A-97/28170，WO-A-98/32776，WO-A-99/61489，WO-A-03/010208，WO-A-03/051934，WO-A-03/051514，WO-A-2004/085499，EP-A-1752462和EP-A-1739103中公开。
茂金属催化剂与活化剂一起使用。合适的活化剂是金属烷基化合物，尤其是本领域已知的烷基铝化合物。与茂金属催化剂一起使用的特别合适的活化剂是烷基铝氧基化合物，例如，甲基铝氧烷(MAO)、四异丁基铝氧烷(TIBAO)或六异丁基铝氧烷(HIBAO)。
稀释剂优选是惰性稀释剂，并且通常是烃类稀释剂，例如，甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷等，或它们的混合物。优选地，稀释剂是具有1-4个碳原子的低沸点烃或这类烃的混合物。特别优选的稀释剂是丙烷，可能含有少量的甲烷、乙烷和/或丁烷。
在本发明方法的第二步中，将至少一种烯烃单体和任选的共聚单体聚合以生产包含液体介质和固体烯烃聚合物颗粒的液体浆料。
本聚合步骤通常以颗粒形式的过程进行。在这个过程中，优选以如下所述的预聚合步骤将聚合催化剂以颗粒形式提供给回路反应器。然后，烯烃聚合物在催化剂颗粒上生长，从而形成包含固体烯烃聚合物颗粒的浆料。
在至少一个回路反应器中的聚合是以淤浆聚合的形式进行。淤浆聚合通常在提供的如上所定义的稀释剂中进行。
浆料的液相中的烯烃单体含量可以为1mol％至50mol％，优选为2mol％至20mol％，特别是2mol％至10mol％。具有高的烯烃单体浓度的好处是增加了催化剂的生产率，但是缺点是与浓度较低时相比，更多的烯烃单体需要再循环。
至少一个回路反应器中的温度通常为60℃至100℃，优选70℃至90℃。应避免过高的温度，以防止聚烯烃部分溶解在稀释剂中以及反应器的结垢。压力为1巴至150巴，优选为40巴至80巴。
优选将氢气引入到回路反应器中，以控制烯烃聚合物的熔体流动速率(MFR)。达到所需MFR需要的氢气量取决于所用催化剂和聚合条件。
在至少一个回路反应器中的平均停留时间通常为20分钟至120分钟，优选为30分钟至80分钟。如本领域所公知的，平均停留时间τ可以由下式计算：
Figure BDA0002471399200000181
其中VR是反应空间的容积(即，反应器的容积)，Qo是产物流(包括聚烯烃产物和流体反应混合物)的容积流速。
至少一个回路反应器中的产率由催化剂进料速率适当地控制。也可以通过在至少一个回路反应器中适当选择烯烃单体浓度来影响产率。然后可以通过适当地调节进入至少一个回路反应器中的烯烃单体的进料速率来达到所需的烯烃单体浓度。
在第三步中，通过至少一个排出阀将包括固体烯烃聚合物颗粒的液体浆料的至少一部分排出。
至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装到至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一个回路反应器中浆料的流动方向上确定。
附加地或替代地，在液体浆料经由至少一条输送管线从至少一个回路反应器输送的情况下，至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装在至少一条输送管线的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一条输送管线中浆料的流动方向上确定。
如以上对于本发明的聚合反应器系统的详细概述，将至少一个排出阀朝向至少一个回路反应器中的液体浆料的流动方向和/或朝向至少一条输送管线中的液体浆料的流动方向具有以下效果：在排出时聚合物浆料的流动方向的变化不太明显，使得在至少一个排出阀内不形成或至少更少的形成不存在或几乎不存在聚合物浆料的区域。因此，与垂直于相应壁安装的常规排出阀相比，排出阀的有效排出面积不受限制或至少较少受到限制，从而使得至少一个回路反应器和/或至少一条输送管线的排出效率和总生产量得以提高。而且，获得了较低的流动阻力，从而降低了本发明的排出阀堵塞的风险。
根据本发明的方法，在第四步中，排出的液体浆料通过排出导管转移。
排出导管以大于90°且小于180°的角度β连接到至少一个排出阀，该角度β由排出阀的纵向轴线沿排出浆料的流动方向确定。优选地，角度β等于或大于110°且等于或小于160°。
如以上对于本发明的聚合反应器系统的详细概述，以特定的角度β将排出导管连接到至少一个排出阀确保了当从阀缸流入排出导管时所排出的聚合物浆料的流动方向的变化减至最小，从而减小了流动阻力，并且能够顺畅地通过阀缸流动进入排出导管。另外，避免了或至少减少了排出的聚合物浆料的流动中的湍流，这防止了可能导致排出阀和/或排出导管堵塞的较大的聚合物颗粒或块的堆积。
排出的聚合物浆料可以通过排出导管转移到进一步的处理步骤，例如，分离固体烯烃颗粒和回收未反应的烯烃单体，或者，如果是级联聚合过程，排出的聚合物浆料可以通过排出导管转移到输送管线中，然后将其进一步转移至下一个反应容器。如果存在的话，随后的聚合容器可以是其他淤浆聚合反应器，或者它们也可以是气相聚合反应器。这种气相聚合反应器的实例是流化床聚合反应器、快速流化床反应器、沉降床反应器及其组合。后续的聚合反应器可以是本领域技术人员已知的任何反应器。
应当注意的是，以上对于根据本发明的聚合反应器系统所描述的每个定义、限制和技术益处均等同地适用于本发明的生产烯烃聚合物的方法，特别是第三步和第四步。
因此，尤其优选的是，至少一个排出阀安装在至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，距所述下部水平段的中心的距离为所述下部水平段的总长度的至多40％。更优选地，距下部水平段的中心的距离为所述下部水平段的总长度的至多30％，甚至更优选至多20％，并且还更优选至多10％。这应确保至少一个排出阀不安装在至少一个回路反应器的弯管或弯头附近，以避免由流动方向的变化引起的反应器中聚合物浆料流在弯管或弯头处的湍流。
进一步优选的是，至少一个排出阀在下部水平段的中心处安装到至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，使得至少一个排出阀均最大限度地远离在下部水平段的上游端的弯管或弯头，以及在下部水平段的下游端的弯管或弯头。
在该方法的一个实施例中，阀活塞在指向至少一个回路反应器的一端包括阀板，其中所述阀板根据至少一个回路反应器的内壁成形，使得在排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与至少一个回路反应器的内壁齐平。在这样的实施例中，阀活塞的指向回路反应器的一端不突出到至少一个回路反应器的内壁，并且在排出阀的关闭位置中不伸入至少一个回路反应器的内部容积中。最终，不影响反应器中聚合物浆料的流动。
附加地或替代地，阀活塞包括阀板，该阀板位于阀活塞的指向至少一条输送管线的一端，其中所述阀板根据至少一条输送管线的内壁成形，使得在排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与至少一条输送管线的内壁齐平。在这样的实施例中，阀活塞的指向至少一条输送管线的一端不突出到至少一条输送管线的内壁，并且在排出阀的关闭位置中不伸入至少一条输送管线的内部容积中。最终，不影响聚合物浆料在输送管线中的流动，即，由于不存在突起而在流动中不引起湍流。
进一步优选地，阀板以角度γ倾斜，该角度γ由与所述阀活塞的纵向轴线垂直的位置确定。角度γ优选等于角度α，使得阀活塞与至少一个回路反应器的邻近内壁齐平和/或使得阀活塞与至少一条输送管线的邻近内壁齐平。由此，防止了在聚合物浆料的流动中不期望的湍流的形成。
此外，作为本方法的第三步的排出步骤优选包括通过将阀活塞从关闭位置移动到完全打开位置来打开至少一个排出阀，其中活塞同时轴向旋转180°，并通过将阀活塞从完全打开位置移动到关闭位置来关闭至少一个排出阀，其中活塞同时轴向旋转180°。该步骤应确保，优选倾斜的阀板能够充当导流器，以在完全打开位置将排出的聚合物浆料流入排出导管。最终，排出的聚合物浆料顺畅地流入排出导管，即，在流动中没有或基本上没有产生湍流，这进一步降低了堵塞的风险。另外，在关闭排出阀之后，包括优选倾斜的阀板的阀活塞再次与至少一个回路反应器的邻近内壁和/或至少一条输送管线的邻近内壁齐平。
任选地，预聚合步骤在根据本发明的方法的第一步之前。预聚合的目的是在低温和/或低的烯烃单体浓度下将少量烯烃聚合物聚合至催化剂上。通过预聚合，可以改善浆料中催化剂的性能和/或改变最终烯烃聚合物的性能。预聚合步骤优选在淤浆反应器中进行。
因此，预聚合步骤可以在回路反应器中进行。然后优选在稀释剂，优选惰性稀释剂中进行预聚合。稀释剂通常是烃类稀释剂，例如，甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、戊烷、己烷，庚烷、辛烷等，或它们的混合物。优选地，稀释剂是具有1-4个碳原子的低沸点烃或这些烃的混合物。
预聚合步骤中的温度通常为0℃至90℃，优选为20℃至70℃，更优选为30℃至60℃。
压力并不关键，通常为1巴至150巴，优选为10巴至100巴。
烯烃单体的量通常使得在预聚合步骤中每1克固体催化剂组分聚合约0.1克至1000克烯烃单体。如本领域技术人员所知，从连续预聚合反应器中回收的催化剂颗粒并非全部包含相同量的预聚物。相反，每个颗粒具有其自身的特征量，这取决于该颗粒在预聚合反应器中的停留时间。由于一些颗粒在反应器中停留相对较长的时间，而一些颗粒停留相对较短的时间，不同颗粒上的预聚物的量也不同，并且一些单独的颗粒可能包含一定量的预聚物，该量超出了上述限制。但是，催化剂上预聚物的平均量通常在上述指定的范围内。
如本领域中已知的，预聚物的分子量可以通过氢控制。此外，如WO-A-96/19503和WO-A-96/32420中所公开的，抗静电添加剂可用于防止颗粒彼此粘附或与反应器壁粘附。
当存在预聚合步骤时，优选将催化剂组分全部引入到预聚合步骤中。但是，在固体催化剂组分和助催化剂可以分开进料的情况下，有可能仅将一部分助催化剂引入预聚合阶段，而将剩余的部分供给后续的聚合阶段。同样在这种情况下，也有必要将如此多的助催化剂引入预聚合阶段，从而在其中获得足够的聚合反应。
应用
在另一方面，本发明涉及包括阀缸和在该阀缸内的阀活塞的至少一个排出阀的应用，其中该至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装在回路反应器的下部水平段的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在回路反应器中浆料的流动方向上确定，用于增加出自所述至少一个回路反应器的排出效率，和/或其中至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°，优选等于或大于15°至等于或小于70°，更优选等于或大于30°至等于或小于55°，最优选等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装到至少一条输送管线的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在至少一条输送管线中浆料的流动方向上确定，以提高出自所述至少一条输送管线中的排出效率。至少一个排出阀的阀活塞在指向至少一个回路反应器的一端包括阀板，该阀板根据至少一个回路反应器的内壁成形，使得在排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与至少一个回路反应器的内壁齐平。附加地或替代地，至少一个排出阀的阀活塞在指向至少一条输送管线的一端包括阀板，所述阀板根据至少一条输送管线的内壁成形，使得在排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与至少一条输送管线的内壁齐平。
在这方面，应当注意，以上对于根据本发明的聚合反应器系统所述的每个定义、限制和技术益处均等同地适用于至少一个排出阀的应用。
发明的好处
通过将至少一个排出阀以特定的角度α安装到聚合反应器系统中至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，使排出阀朝向至少一个回路反应器中的聚合物浆料的流动方向定向。类似地，通过以特定角度α将至少一个排出阀安装到聚合反应器系统中的至少一条输送管线的壁上，使排出阀朝向输送管线中的聚合物浆料的流动方向定向。结果，在排出时聚合物浆料的流动方向的变化不太明显，使得在排出阀内各自不形成或至少更少形成没有或几乎没有聚合物浆料存在的区域。因此，与常规安装的排出阀相比，排出阀的有效排出面积不受限制或至少较少限制，从而至少一个回路反应器和/或至少一条输送管线的排出效率和总生产量得到改善。
而且，获得了较低的流动阻力，从而降低了本发明的排出阀堵塞的风险。另外，本发明的排出阀不会或基本上不会通过产生湍流而影响反应器中聚合物浆料的流动。
附图
在下文中，将参考附图进一步描述本发明。
图1示出了根据现有技术的包括排出阀(2)的回路反应器(1)的侧视图的细节。排出阀(2)包括阀缸(3)和在阀缸(3)内的阀活塞(4)。排出阀(2)垂直于安装位置处的壁(5)的切线安装在反应器(1)的下部水平段的壁(5)上。图1示出了处于完全打开位置的排出阀(2)，即，阀活塞(4)从阀缸(3)抽出的程度应使阀活塞(4)不再限制通过阀缸(3)进入排出导管(6)的流动。阀活塞(4)包括阀板(7)，该阀板(7)位于阀活塞(4)指向回路反应器(1)的一端。阀板(7)垂直于阀活塞(4)的纵向轴线，以使阀活塞(4)在排出阀(2)的关闭位置与回路反应器(1)的内壁齐平。
可以看出，图2示出了图1的现有技术回路反应器(1)中在排出期间固体烯烃聚合物颗粒的分布，排出阀(2)中聚合物浆料的流动方向基本上垂直于回路反应器(1)在紧邻安装位置的上游聚合物浆料的流动方向(回路反应器中聚合物浆料的流动方向由上面的箭头指示)。因此，聚合物浆料的流动方向在排出时必须显著改变，即，约90°。由于对聚合物浆料，特别是对聚合物浆料中的固体烯烃聚合物颗粒的惯性作用，在排出阀(2)内形成了不存在或几乎不存在聚合物浆料的区域(进一步由下面的箭头指示)。结果，明显限制了排出阀(2)的有效排出面积，从而降低了回路反应器的排出效率和总生产量。另外，较小的有效排出面积可加剧排出阀(2)的堵塞，特别是在1mm及大于1mm的较大固体聚合物颗粒或其块的情况下。此外，图2清楚地表明，即使将阀板(7)轴向旋转180°，它也不会在完全打开位置中充当导流器。换句话说，阀板(7)对排出的聚合物浆料的顺畅流动没有贡献。相反，它增加了排出阀(2)中排出的聚合物浆料的流动方向的显著变化，这导致流动阻力增加，影响流速并导致排出的聚合物浆料的流动中的湍流，导致堵塞的风险增加。另外，显然，固体烯烃聚合物颗粒强烈地积聚在阀板(7)上，进一步促进了聚合物块的堆积。
图3示出了根据本发明的包括回路反应器(1)和排出阀(2)的聚合反应器系统的实施方案，其克服了上述缺点。特别地，一个包括阀缸(3)和阀活塞(4)的排出阀(2)以50°的角度α安装到回路反应器(1)的下部水平段的壁(5)上，该角度α由与安装位置所在壁(5)的切线垂直的位置在回路反应器(1)中浆料的流动方向(流动方向由箭头指示)上确定。由于排出阀(2)朝向回路反应器(1)中下游的聚合物浆料的流动方向定向，因此排出时流动方向的变化不太明显，从而在排出阀(2)内没有形成或至少是较少形成不存在或几乎不存在聚合物浆料的区域。结果，与常规安装的排出阀相比，排出阀(2)的有效排出面积不受限制或至少受到较小的限制，从而提高了回路反应器(1)的排出效率和总生产量。另外，获得了较低的流动阻力，从而降低了排出阀(2)堵塞的风险。在该实施例中，下部水平段是笔直的，并且排出阀(2)在其中心安装至下部水平段的壁(5)上。因此，排出阀(2)最大程度地远离下部水平段的上游端的弯管或弯头(8)和下部水平段的下游端的弯管或弯头(8)进行安装，从而避免了由于弯管或弯头(8)中流动方向的变化而引起的反应器(1)中的聚合物浆料的流动中的湍流(该湍流会影响聚合物浆料的排出)。此外，排出导管(6)以140°的角度β与排出阀(2)连接，该角度β由排出阀(2)的纵向轴线沿排出浆料的流动方向确定，以使从阀缸(3)流入排出导管(6)时排出的聚合物浆料的流动方向的变化最小，从而获得低的流动阻力(flowresistance is obtained)并顺畅地流过阀缸(3)进入排出导管(6)。由此，进一步降低了堵塞的风险。排出阀(2)在图3中处于关闭位置。此外，在所示的实施例中，阀板(7)根据回路反应器(1)的内壁成形，特别地，阀板(7)以50°的角度γ倾斜，该角度γ由与阀活塞(4)的纵向轴线垂直的位置确定。结果，尽管排出阀(2)朝向聚合物浆料的流动方向定向，阀活塞(4)在排出阀(2)的关闭位置与回路反应器(1)的邻近内壁齐平。因此，反应器(1)中的聚合物浆料的流动在关闭位置中不受排出阀(2)的影响，并且防止了流动中的不希望的湍流。
在图4中，还示出了处于关闭位置的排出阀(2)，其中由于阀板(7)是倾斜的，阀活塞(4)也与回路反应器(1)的邻近内壁齐平。
打开排出阀(2)时，阀活塞(4)从阀缸(3)抽出，即阀活塞(4)在阀缸(3)内从关闭位置移向完全打开位置。由于阀活塞(4)可轴向旋转地安装在阀缸(3)中，因此阀活塞(4)同时旋转，以使其在最终到达完全打开位置时已轴向旋转180°(参见图6)。在图4至图6所示的实施例中，阀活塞(4)均匀旋转，即，当从关闭位置向完全打开位置移动一半距离时，阀活塞(4)同时旋转90°，如图5所示。
在图6所示的完全打开位置，阀活塞(4)相对于关闭位置轴向旋转180°，这使得倾斜的阀板(7)能够充当用于将所排出的聚合物浆料流入排出导管(6)的导流件。结果，排出的聚合物浆料顺畅地流入排出导管(6)，即，在流动中没有或基本上没有产生湍流，这进一步降低了堵塞的风险。
关闭时，阀活塞(4)从完全打开位置移回关闭位置时，再次轴向旋转180°。因此，确保了包括倾斜的阀板(7)的阀活塞(4)在闭合位置中再次与回路反应器(1)的邻近内壁齐平。

Claims (27)

1.聚合反应器系统，其包括至少一个回路反应器和/或至少一条输送管线，并且还包括至少一个排出阀，所述至少一个排出阀包括阀缸和在所述阀缸内的阀活塞，
其中至少一个排出阀是以大于0°且等于或小于85°的角度α安装于所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一个回路反应器中浆料的流动方向上确定；和/或
其中至少一个排出阀是以大于0°且等于或小于85°的角度α安装于所述至少一条输送管线的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一条输送管线中浆料的流动方向上确定；
和
其中所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一个回路反应器的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一个回路反应器的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一个回路反应器的内壁齐平；和/或
其中，所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一条输送管线的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一条输送管线的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一条输送管线的内壁齐平，
和
所述阀活塞可轴向旋转地安装在所述阀缸中，当从关闭位置移动到完全打开位置时，所述阀活塞轴向旋转180°；在处于完全打开位置时，所述阀板用作导流件，以使所排出的浆料流入排出导管。
2.根据权利要求1所述的聚合反应器系统，其中，至少一个排出阀是以等于或大于15°至等于或小于70°的角度α安装于所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上；和/或
其中至少一个排出阀是以等于或大于15°至等于或小于70°的角度α安装于所述至少一条输送管线的壁上。
3.根据权利要求2所述的聚合反应器系统，其中，至少一个排出阀是以等于或大于30°至等于或小于55°的角度α安装于所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上；和/或
其中至少一个排出阀是以等于或大于30°至等于或小于55°的角度α安装于所述至少一条输送管线的壁上。
4.根据权利要求3所述的聚合反应器系统，其中，至少一个排出阀是以等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装于所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上；和/或
其中至少一个排出阀是以等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装于所述至少一条输送管线的壁上。
5.根据权利要求1所述的聚合反应器系统，其中，所述至少一个排出阀安装在所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，距所述下部水平段的中心的距离为所述下部水平段的总长度的至多40％。
6.根据权利要求5所述的聚合反应器系统，其中，所述至少一个排出阀安装在所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，距所述下部水平段的中心的距离为所述下部水平段的总长度的至多30％。
7.根据权利要求6所述的聚合反应器系统，其中，所述至少一个排出阀安装在所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，距所述下部水平段的中心的距离为所述下部水平段的总长度的至多20％。
8.根据权利要求7所述的聚合反应器系统，其中，所述至少一个排出阀安装在所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，距所述下部水平段的中心的距离为所述下部水平段的总长度的至多10％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的聚合反应器系统，其中，所述至少一个排出阀在所述下部水平段的中心处安装于所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的聚合反应器系统，其中，所述排出导管是以大于90°且小于180°的角度β连接于所述至少一个排出阀，所述角度β由所述排出阀的纵向轴线沿排出浆料的流动方向确定。
11.根据权利要求10所述的聚合反应器系统，其中，所述排出导管是以等于或大于110°至等于或小于160°的角度β连接于所述至少一个排出阀。
12.根据权利要求1-8、11中任一项所述的聚合反应器系统，其中，所述阀板以角度γ倾斜，所述角度γ由与所述阀活塞的纵向轴线垂直的位置确定。
13.在聚合反应器系统中生产烯烃聚合物的方法，包括以下步骤：
向至少一个回路反应器中供应至少一种烯烃单体，任选的共聚单体，稀释剂和催化剂；
聚合所述至少一种烯烃单体和任选的共聚单体以生产包含液体介质和固体烯烃聚合物颗粒的液体浆料；
通过至少一个排出阀排出所述液体浆料的至少一部分，所述至少一个排出阀包括阀缸和在所述阀缸内的阀活塞，
其中至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°的角度α安装于所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一个回路反应器中浆料的流动方向上确定；和/或
其中至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°的角度α安装于至少一条输送管线的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一条输送管线中浆料的流动方向上确定；
和
其中所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一个回路反应器的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一个回路反应器的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一个回路反应器的内壁齐平；和/或
其中，所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一条输送管线的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一条输送管线的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一条输送管线的内壁齐平；和
通过排出导管输送排出的液体浆料，所述排出导管以大于90°且小于180°的角度β连接于所述至少一个排出阀，所述角度β由所述排出阀的纵向轴线沿排出浆料的流动方向确定，
所述排出的步骤包括：
通过将所述阀活塞从关闭位置移动到完全打开位置来打开所述至少一个排出阀，其中，所述阀活塞同时轴向旋转180°，并且
通过将所述阀活塞从完全打开位置移动到关闭位置来关闭所述至少一个排出阀，其中，所述阀活塞同时轴向旋转180°。
14.根据权利要求13所述的生产烯烃聚合物的方法，其中，至少一个排出阀以等于或大于15°至等于或小于70°的角度α安装于所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上；和/或
其中至少一个排出阀以等于或大于15°至等于或小于70°的角度α安装于至少一条输送管线的壁上。
15.根据权利要求14所述的生产烯烃聚合物的方法，其中，至少一个排出阀以等于或大于30°至等于或小于55°的角度α安装于所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上；和/或
其中至少一个排出阀以等于或大于30°至等于或小于55°的角度α安装于至少一条输送管线的壁上。
16.根据权利要求15所述的生产烯烃聚合物的方法，其中，至少一个排出阀以等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装于所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上；和/或
其中至少一个排出阀以等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装于至少一条输送管线的壁上。
17.根据权利要求13所述的生产烯烃聚合物的方法，其中，通过排出导管输送排出的液体浆料，所述排出导管以等于或大于110°至等于或小于160°的角度β连接于所述至少一个排出阀。
18.根据权利要求13所述的生产烯烃聚合物的方法，其中，所述至少一个排出阀安装在所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，距所述下部水平段的中心的距离为所述下部水平段的总长度的至多40％。
19.根据权利要求18所述的生产烯烃聚合物的方法，其中，所述至少一个排出阀安装在所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，距所述下部水平段的中心的距离为所述下部水平段的总长度的至多30％。
20.根据权利要求19所述的生产烯烃聚合物的方法，其中，所述至少一个排出阀安装在所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，距所述下部水平段的中心的距离为所述下部水平段的总长度的至多20％。
21.根据权利要求20所述的生产烯烃聚合物的方法，其中，所述至少一个排出阀安装在所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上，距所述下部水平段的中心的距离为所述下部水平段的总长度的至多10％。
22.根据权利要求13-21中任一项所述的生产烯烃聚合物的方法，其中，所述至少一个排出阀在所述下部水平段的中心处安装于所述至少一个回路反应器的下部水平段的壁上。
23.根据权利要求13-21中任一项所述的生产烯烃聚合物的方法，其中，所述阀板以角度γ倾斜，所述角度γ由与所述阀活塞的纵向轴线垂直的位置确定。
24.至少一个排出阀的应用，所述至少一个排出阀包括阀缸和在所述阀缸内的阀活塞，
其中所述至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°的角度α安装于回路反应器的下部水平段的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述回路反应器中浆料的流动方向上确定，用以增加出自所述至少一个回路反应器的排出效率；和/或
其中所述至少一个排出阀以大于0°且等于或小于85°的角度α安装于至少一条输送管线的壁上，所述角度α由与安装位置所在壁的切线垂直的位置在所述至少一条输送管线中浆料的流动方向上确定，用以增加出自所述至少一条输送管线的排出效率；
和
其中所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一个回路反应器的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一个回路反应器的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一个回路反应器的内壁齐平；和/或
其中，所述至少一个排出阀的阀活塞在指向所述至少一条输送管线的一端包括阀板，所述阀板根据所述至少一条输送管线的内壁成形，使得在所述排出阀处于关闭位置时所述阀活塞与所述至少一条输送管线的内壁齐平，
和
所述阀活塞可轴向旋转地安装在所述阀缸中，当从关闭位置移动到完全打开位置时，所述阀活塞轴向旋转180°；在处于完全打开位置时，所述阀板用作导流件，以使所排出的浆料流入排出导管。
25.根据权利要求24所述的应用，其中，所述至少一个排出阀以等于或大于15°至等于或小于70°的角度α安装于回路反应器的下部水平段的壁上；和/或
所述至少一个排出阀以等于或大于15°至等于或小于70°的角度α安装于至少一条输送管线的壁上。
26.根据权利要求25所述的应用，其中，所述至少一个排出阀以等于或大于30°至等于或小于55°的角度α安装于回路反应器的下部水平段的壁上；和/或
所述至少一个排出阀以等于或大于30°至等于或小于55°的角度α安装于至少一条输送管线的壁上。
27.根据权利要求26所述的应用，其中，所述至少一个排出阀以等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装于回路反应器的下部水平段的壁上；和/或
所述至少一个排出阀以等于或大于40°至等于或小于50°的角度α安装于至少一条输送管线的壁上。
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