CN112334203B - 脱挥发分器设计 - Google Patents

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Abstract

一种在温度(T)和压力(P)下运行的脱挥发分器(devolatilizer/devo)，其用于从包含溶剂和聚合物的富含聚合物的溶液中分离出至少一部分溶剂，并且其中所述脱挥发分器至少包含以下组件：A)分配器、加热器或加热器/分配器组合；B)护罩(组件B)，其位于组件A的部分或全部外围的周围；以及C)间隙(组件C)，其位于组件A的外表面与组件B的内表面之间。

Description

脱挥发分器设计
背景技术
对于溶液聚合，需要一种将减少聚合物遗留物进入真空冷凝器中的脱挥发分设计。在溶液聚乙烯过程中，通常使用两个闪蒸单元(称为脱挥发分(devo)罐)从聚合物中去除未反应的乙烯和溶剂。在第一脱挥发分中去除未反应的乙烯和大部分溶剂，使得聚合物浓度为80到90重量％。在第二脱挥发分中去除其余的溶剂。通常使用热交换器或加热器来加热来自第一脱挥发分的料流。当聚合物流动经过加热器并且加热时，溶剂蒸发并且从聚合物中相分离，使得从加热器槽的出口到第二脱挥发分罐中形成泡沫。挥发物从聚合物中脱离到加热器之外，熔融的聚合物在容器的底部收集且通过脱挥发分罐顶部的喷嘴去除蒸气。但是，典型的脱挥发分器设计会遇到较高聚合物遗留物进入排出口中并最终进入真空冷凝器中的情况。当聚合物被带入真空冷凝器中时，其会阻塞冷凝器，从而降低其效率，即，真空冷凝器无法保持脱挥发分器内的真空度。一些脱挥发分器和/或加热器设计描述于以下文献中：US4808262、US5084134、US5453158、US6627040、US7332058和US8518212。然而，仍然需要一种将减少聚合物遗留物进入真空冷凝器中的脱挥发分设计。通过以下发明已满足这个需求。
发明内容
一种在温度(T)和压力(P)下运行的脱挥发分器(devolatilizer/devo)，其用于从包含溶剂和聚合物的富含聚合物的溶液中分离出至少一部分溶剂，并且其中所述脱挥发分器至少包含以下组件：
A)分配器、加热器或加热器/分配器组合(组件A)，其长度为L，即从所述组件A的顶部到底部的竖直距离；
B)护罩(组件B)，其位于组件A的部分或全部外围的周围；并且其中所述护罩包含至少一个位于组件A的所述外围之外的圆柱形部分，并且其中此圆柱形部分包围组件A的所述外围的至少一部分，以及
C)间隙(组件C)，其位于组件A的外表面与组件B的内表面之间，并且其中所述间隙具有宽度(w)，即从组件A的所述外表面到组件B的至少一个圆柱形部分的内表面的距离，并且所述间隙的长度≤L；并且其中w可以任选地沿着长度L连续或不连续地变化；并且
其中组件A包含内部通道和从所述内部通道延伸到所述间隙的多个横截面开口；并且其中部分或全部所述富含聚合物的溶液进入所述内部通道，并且径向移动通过所述横截面开口，并且在每个开口内，所述富含聚合物的溶液的部分或全部溶剂蒸发，形成溶剂蒸气和聚合物熔融物；并且其中所述聚合物熔融物进入所述间隙，并且从入口点向下流入间隙，并且其中部分或全部所述溶剂蒸气从所述入口点向下流入所述间隙；并且
其中对于每个竖直距离y，如从组件A的所述外表面的顶部测量，在给定距离y下离开组件A并且向下流入组件C的所述溶剂蒸气的总量具有以下速度：
a)在所述间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“所述总溶剂蒸气流速”和“所述可用于流动的横截面积”中的每一种在相同竖直距离y下测量，以及
b)离开所述组件A的径向平均速度，定义为“在所述脱挥发分器的所述温度(T)和所述压力(P)下组件A的出口处的所述总溶剂蒸气流速”与“组件A中的开口数乘以每个开口的横截面积”的比率，并且
其中所述平均竖直向下速度≤离开所述组件A的径向平均速度。
附图说明
图1是溶液聚合过程的示意图。
图2是脱挥发分过程的示意图。
图3是离开“加热器和/或分配器”并移动通过加热器/分配器与护罩之间的环形区域的聚合物和蒸气的示意图。
图4是包括比较实例在内的不同护罩设计的示意图。
图5是图4所示的本发明实例的护罩设计细节的示意图。
图6描绘了本发明设计1的一种实施例/变型。
图7是组件A与B之间的间隙中的蒸气与y值，表示图4中所示的每个脱挥发分器设计。图7含有一条恒定的直线，表示离开组件A的径向平均速度。注意到，本发明实例2和本发明实例3的速度(V(m/秒))结果一致，参见图7最下方的线条。蒸气的平均径向速度也描绘为一条水平直线。是“平均蒸气竖直向下速度”的曲线。
图8描绘了包围分配器和/或加热器(组件A)和护罩(组件B)的外部容器。
具体实施方式
如上文所论述，提供一种装置，其为如上文所论述的脱挥发分器(devo)(参见发明内容)。
脱挥发分器(devo)可以包含本文所述的两个或更多个实施例。
在一个实施例中，按富含聚合物的溶液的重量计，富含聚合物的溶液包含≥60重量％、≥70重量％、或≥80重量％、或≥90重量％、或≥95重量％的聚合物。
在一个实施例中，间隙的宽度(w)沿长度L变化。
在一个实施例中，间隙的宽度(w)沿长度L连续地变化。
在一个实施例中，间隙的宽度(w)沿长度L不连续地变化。
在一个实施例中，L为10cm到200cm、或20cm到180cm、或30cm到160cm。
在一个实施例中，对于每个距离y，平均竖直向下速度为1m/秒到10m/秒、或1m/秒到8m/秒、或1m/秒到6m/秒、或1m/秒到4m/秒。
在一个实施例中，离开组件A的径向平均速度为≥10m/s秒或≥8m/秒、或≥6m/秒。
在一个实施例中，组件A具有沿着组件A的长度的对称的横截面积。
在一个实施例中，组件A为圆柱形，并且A进一步为圆柱体。
在一个实施例中，对于组件A，横截面开口均具有相同的尺寸。如本文所用，短语“相同尺寸”是指目标尺寸的±1.0％的公差。
在一个实施例中，组件B的圆柱形部分的长度大于或等于组件A的长度。在另一个实施例中，组件B的圆柱形部分的长度等于组件A的长度。
在一个实施例中，组件B的圆柱形部分的长度小于组件A的长度。
在一个实施例中，对于组件B，圆柱形部分包含连续的扩口圆柱体，其所述扩口圆柱体的末端的下部外径大于所述扩口圆柱体的开端的上部外径。参见，例如，图4的本发明实例1和图6。在另一个实施例中，下部外径比上部外径大1.2倍。扩口圆柱体的底部在扩口圆柱体的顶部的下游。
在一个实施例中，对于组件B，圆柱形部分包含长度为h1的竖直部分，之后是长度为h2的扩口部分。在另一个实施例中，长度为h2的扩口部分之后是长度为h3的竖直部分。参见，例如，图6。在一个实施例中，h1＝h2。在一个实施例中，h1＝h2＝h3。在一个实施例中，h2≥h1和/或h2≥h3。在一个实施例中，h1+h2≤L、或h1+h2≥L、或h1+h2＝L。在一个实施例中，h1+h2+h3≤L，或h1+h2+h3≥L。
在一个实施例中，组件B的护罩包含≥2个独立的部分，并且每个部分到组件A的中心的距离为d1。在另一个实施例中，组件B的护罩包含≥4个独立的部分，并且每个部分到组件A的中心的距离为d1。如本文所用，短语“组件A的中心”是指组件A的横截面中的中心点(对于对称区域)或几何中心(对于非对称区域)。参见，例如，图4的本发明实例2。
在一个实施例中，组件B的护罩包含8个独立的部分，并且其中4个部分到组件A的中心的距离为d1，以及4个部分到组件A的中心的距离为d2；并且其中d2>d1。在另一个实施例中，d2>1.2×d1。参见，例如，图4的本发明实例3。
在一个实施例中，d1为≥50cm、或≥55cm、或≥60cm、或≥65cm、或≥70cm、或≥75cm、或≥80cm。在一个实施例中，d1为≤300cm、或≤280cm、或≤260cm、或≤240cm、或≤220cm、或≤200cm、或≤180cm、或≤160cm。
在一个实施例中，d2为≥70cm、或≥75cm、或≥80cm、或≥85cm、或≥90cm、或≥95cm、或≥100cm。在一个实施例中，d2为≤400cm、或≤380cm、或≤360cm、或≤340cm、或≤320cm、或≤300cm、或≤280cm、或≤260cm、或≤240cm、或≤220cm、或≤200cm。
在一个实施例中，组件B的圆柱形部分包含长度为LC的上部连续径向部分，以及包含≥2个独立的区段的下部分段部分，每个独立的区段的长度为LS；并且其中LS>LC；并且其中LC是从所述护罩的顶部到所述上部连续径向部分的末端测量的；并且其中所述LS是从所述护罩的顶部到下部分段部分的末端测量的。在另一个实施例中，下部分段部分包含≥4个独立的区段，每个区段的长度为LS；并且其中LS>LC。在另一个实施例中，LS>1.2×LC。参见，例如，图4的本发明实例4。
在一个实施例中，LS为≥50cm、或≥55cm、或≥60cm、或≥65cm、或≥70cm、或≥75cm、或≥80cm。在一个实施例中，LS为≤300cm、或≤280cm、或≤260cm、或≤240cm、或≤220cm、或≤200cm、或≤180cm、或≤160cm。
在一个实施例中，LC为≥70cm、或≥75cm、或≥80cm、或≥85cm、或≥90cm、或≥95cm、或≥100cm。在一个实施例中，LC为≤400cm、或≤380cm、或≤360cm、或≤340cm、或≤320cm、或≤300cm、或≤280cm、或≤260cm、或≤240cm、或≤220cm、或≤200cm。
在一个实施例中，组件B的护罩具有一种设计，使得组件C的间隙中的位置y处的溶剂蒸气的最大平均向下速度满足以下方程式5A到5C：
Figure GDA0003679216550000051
如果y≤h1 方程式5A，
Figure GDA0003679216550000052
如果h2≥y>h1 方程式5B，
其中D是组件A的直径，
y是从组件A的顶部到沿组件A的所测量间隙宽度的点的竖直距离，
q是每单位时间每单位面积的蒸发溶剂的体积流速，
g1是一定长度h1的初始间隙距离，以及g2是一定长度h2的间隙距离。
在如从加热器或分配器的顶部测量的长度h1处，存在圆锥形部分，其与竖直轴呈一定角度θ，由初始间隙g1和护罩的顶部部分的长度h1限定。参见，例如，图4中的本发明实例1，如图5中的设计1和图6所示。在如从长度为h1的底部测量的长度h2处，存在圆柱形部分，其由恒定的间隙距离g限定，在长度h2处评估并且具有从长度为h2的底部测量的长度h3。
在一个实施例中，h1为大于0到200英寸、或2到100英寸、或4到80英寸、或6到60英寸。
在一个实施例中，θ为5到25度，或10到15度。
在一个实施例中，Vvd为1到30m/秒，或2到15m/秒。
在一个实施例中，h2为大于0到300英寸、或2到250英寸、或4到220英寸、或6到200英寸。
在一个实施例中，h3为大于0到100英寸、或2到80英寸、或4到60英寸、或6到40英寸。
在一个实施例中，组件B的护罩具有一种设计，使得组件C的间隙中的位置y处的溶剂蒸气的最大平均向下速度满足以下方程式6A、6B和6C：
其中D是组件A的直径，
如果y≤α
Figure GDA0003679216550000061
如果α<y<L-β
Figure GDA0003679216550000062
如果L-β≤y≤L
Figure GDA0003679216550000063
y是从组件A的顶部到沿组件A的所测量间隙宽度的点的竖直距离，
q是每单位时间每单位面积的蒸发溶剂的体积流速，
g3是对于一定长度y的间隙距离，
n是用以形成部分或分段护罩的围绕护罩表面的开口或狭缝数：每个开口可以在如从护罩的顶部测量的长度α处开始，并且在如从护罩底部测量的距离β处结束。使得从设计顶部的交叉视图观测时，每个开口的区段形成角度λ。参见，例如，图4中的本发明实例2和4(图5中的设计2的变型)。
在一个实施例中，g3为2到40英寸、或6到30英寸、或12到20英寸。
在一实施例中，λ为10到45度、或12到35度或15到30度。
在一个实施例中，α和β各自独立地在大于0到60英寸、或1到50英寸、或3到40英寸的范围内。
在一个实施例中，脱挥发分器在如嵌入到热电偶套管中的热电偶所测量的100℃到300℃、或120℃到280℃、140℃到260℃、160℃到240℃、180℃到220℃的温度(T)，以及在如嵌入到容器中的压力传感器所测量的5mBar到100mBar、或10mBar到80mBar、或15mBar到60mBar的压力(P)下运行。
在一个实施例中，脱挥发分器在100℃到300℃、或120℃到280℃、140℃到260℃、160℃到240℃、180℃到220℃的温度(T)，以及5mBar到50mBar、或10mBar到40mBar、或15mBar到30mBar的压力(P)下运行。
在一个实施例中，脱挥发分器进一步包含外部容器，并且其中在组件B的圆柱形部分的外表面与外部容器的内表面之间存在间隙(g5)。在另一个实施例中，g5的宽度沿着组件B的圆柱形部分的长度连续或不连续地变化。
在一个实施例中，“g5的最小宽度”与“组件C的间隙的最大宽度”的比率为≥0.5、或≥1.0、或≥1.5、或≥2.0、或≥2.5、或≥3.0。
在一个实施例中，外部容器的直径D罐为1m到10m，或2m到10m。在一个实施例中，组件B的护罩的顶部被焊接至外部容器的壁。
还提供一种反应器系统，其包含至少一个反应器和本文所述的一个或多个实施例的脱挥发分器。在另一个实施例中，反应器是环路反应器。
还提供一种形成聚合物的溶液聚合方法，所述方法至少包含以下步骤：
i)在至少一个反应器中使包含溶剂、单体和任选地一种或多种共聚单体的混合物反应，以形成包含溶剂和聚合物的聚合物溶液；
ii)从所述聚合物溶液中分离出至少一部分溶剂以形成包含聚合物和溶剂的富含聚合物的溶液，并且其中所述富含聚合物的溶液比所述聚合物溶液包含更多的聚合物；
iii)使用本文所述的一个或多个实施例的脱挥发分器从所述富含聚合物的溶液中分离出至少一部分溶剂。
在一个实施例中，按富含聚合物的溶液的重量计，富含聚合物的溶液包含≥60重量％、≥70重量％、或≥80重量％、或≥90重量％、或≥95重量％的聚合物。
在一个实施例中，聚合物是烯烃类聚合物，并且进一步是乙烯类聚合物。
在一个实施例中，反应器是单环路反应器或双环路反应器。合适的反应器公开于国际公开号WO 97/36942中，标题为“烯烃溶液聚合(Olefin Solution Polymerization)”。
如本文所述，脱挥发分器也可以用于分离在高压(≥1000bar)，自由基聚合下形成的聚合物产物。例如，用以形成低密度聚乙烯(LDPE)的聚合过程。这种脱挥发分器非常适合用作从LDPE或其它聚合物产物中去除乙烯、次要溶剂组分和/或添加剂(例如，过氧化物衍生物和催化剂衍生物)的分离器。
定义
除非有相反陈述、上下文暗示或本领域中的惯例，否则所有份数和百分比都以重量计，并且所有测试方法都是截至本公开的存档日期的现行方法。
如本文所用，术语“组合物”包括包含组合物的(一种或多种)材料，以及由组合物的材料形成的反应产物和分解产物。
如本文所用，术语“聚合物”是指通过聚合相同或不同类型的单体而制备的聚合化合物。因此，通用术语聚合物涵盖如下文所定义的术语均聚物(用于指仅由一种类型的单体制备的聚合物，并且应理解，痕量杂质可以并入到聚合物结构中)和术语互聚物。痕量杂质可以并入到聚合物之中和/或之内。
如本文所用，术语“互聚物”是指通过聚合至少两种不同类型的单体而制备的聚合物。通用术语互聚物因此包括共聚物(用于是指由两种不同类型的单体制备的聚合物)和由多于两种的不同类型的单体制备的聚合物。
如本文所用，术语“烯烃类聚合物”是指包含呈聚合形式的50重量％或大部分量的烯烃单体(例如乙烯或丙烯)(按聚合物的重量计)，并且任选地可以包含至少一种聚合的共聚单体的聚合物。
如本文所用，术语“乙烯类聚合物”是指包含50重量％或大部分量的聚合乙烯单体(按聚合物的总重量计)，并且任选地可以包含至少一种聚合共聚单体的聚合物。
如本文所用，术语“乙烯/α-烯烃互聚物”是指包含呈聚合形式的50重量％或大部分量的乙烯单体(按互聚物的重量计)和至少一种α-烯烃的互聚物。
如本文所用，术语“乙烯/α-烯烃共聚物”是指包含呈聚合形式的50重量％或大部分量的乙烯单体(按共聚物的重量计)和α-烯烃作为仅有的两种单体类型的共聚物。
如本文所用，术语“丙烯类聚合物”是指包含呈聚合形式的大部分量的丙烯单体(按聚合物的总重量计)并且任选地可以包含至少一种聚合共聚单体的聚合物。
如本文所用，术语“脱挥发分器(devolatilizer或devo)”或“脱挥发分罐”是指容器，其通常顶部为圆柱形，底部为圆锥形；并且其可以在高于大气压下或在真空下运行；并且其通常具有至少一个用于聚合物溶液的入口和一个或多个用于蒸气离开的出口(通常位于顶部)，以及在底部的用于聚合物熔融物的出口。脱挥发分器(devo)容器的目的是从聚合产物中去除溶剂。一种过程可以具有多个在不同条件下运行的脱挥发分器(devo)容器，以便从聚合物产品中去除残留的溶剂。
如本文所用，术语“溶剂”是指有机化合物或两种或更多种有机化合物的混合物。典型的溶剂包括
Figure GDA0003679216550000091
E(来自埃克森美孚(ExxonMobil))，其由石油类原材料产生，所述原材料在催化剂的存在下，经氢处理以产生低气味、低芳烃溶剂。主要组分包括烷烃、异烷烃和环烷烃。此处，所述溶剂溶解所关注的聚合物和反应组分。
如本文所用，术语“聚合物溶液”是指溶解在溶剂中的聚合物的单相溶液，如
Figure GDA0003679216550000101
E。聚合物溶液通常含有20％到95％重量的聚合物。
如本文所用，术语“溶液聚合”是指聚合过程，其中聚合物产物溶解于聚合过程的溶剂中。
如本文所用，术语“分配器”是指设计用于分配聚合物溶液以增加聚合物溶液的面积以进行质量转移以及从蒸气溶剂化合物中去除和脱离聚合物熔融物的装置。
如本文所用，术语“加热器”是指设计用于加热聚合物溶液的装置，通常例如从180℃到250℃。
如本文所用，术语“加热器/分配器组合”是指包含如本文所述的加热器和如本文所述的分配器的装置。合适的加热器的实例描述于美国专利5,453,158和美国专利8,518,212中。
如本文所用，术语“护罩”是指围绕分配器、加热器或加热器/分配器组合的各种设计的金属片，其在分配器、加热器或加热器/分配器组合的外表面与其内表面之间留有间隙。组件B：护罩，用于帮助防止溶剂和/或聚合物溅入或溅到含有组件A和组件B的容器的内表面上。
如本文所用，关于组件B(护罩)，短语“连续的圆柱形部分”是指围绕组件A(分配器、加热器或加热器/分配器组合)的至少一部分的金属件，其通常呈圆筒形。
组件B的分段部分是围绕组件A的金属件，并且以使得它们部分地围绕组件A的方式放置，且留有空间以使得蒸气和聚合物逸出组件A的外表面和组件B的内表面之间的区域。
如本文所用，关于开口或其它特征，术语“多个”是指两个或更多个开口或其它特征。
如本文所用，术语“间隙”是指由组件A(分配器、加热器或加热器/分配器组合)的外表面和组件B(护罩)的内表面限定的区域。
如本文所用，短语“组件A的外表面”和类似短语是指组件A的最外表面。
如本文所用，短语“组件B的内表面”和类似短语是指组件B的最内表面。
如本文所用，短语“组件A的直径”和类似短语是指组件A的外径。
如本文所用，短语“组件A的长度”和类似短语是指组件A的最长竖直部分。
如本文所用，短语“组件B的直径”和类似短语是指组件B的最外直径。
如本文所用，短语“组件B的长度”和类似短语是指组件B的最长部分。
富含聚合物的溶液：聚合物溶液，通常是在烃溶剂中的乙烯类聚合物，使得所述溶液中的聚合物浓度大于50重量％。
溶剂蒸气：通常是在溶剂中发现的化合物，例如烷烃，其在过程条件下蒸发。
关于平均竖直向下速度的确定，短语“总溶剂蒸气流速”可以由聚合物生产速率和在脱挥发分器入口处存在的溶剂的百分比来计算。
关于平均竖直向下速度的确定，短语“可用于流动的横截面积”可以根据沿着如从组件B的顶部测量的长度L，由组件A的外表面和组件B的内表面形成的间隙的几何形状来计算。
至少一个圆柱形部分的长度(L)位于组件A的外围之外，是指从此圆柱形部分的顶部到底部的最长距离。此处，圆柱形部分的底部在圆柱形部分的顶部的下游。
如本文所用，短语“焊接线的长度”和类似短语是指焊接线的较短尺寸(通常是竖直尺寸)。焊接线的长度可以是1mm到50mm，或2mm到20mm。
如本文所用，术语“反应器系统”是指用于聚合聚合物的一种或多种装置，以及用于分离聚合物产物的一种或多种装置。
术语“包含”和其衍生词并不意图排除任何额外组分、步骤或程序的存在，无论其是否在本文中公开。为了避免任何疑问，除非相反地陈述，否则在本文中通过使用术语“包含”所要求的所有组合物可以包括无论聚合或呈其它形式的任何额外添加剂、佐剂或化合物。相比之下，术语“基本上由……组成”从任何随后列举的范围中排除任何其它组分、步骤或程序，除了对可操作性来说不是必不可少的那些之外。术语“由……组成”排除未明确描绘或列出的任何组件、步骤或程序。
测试方法
熔融指数
根据ASTM D-1238(方法B)在190℃下以及分别在2.16kg和10kg负荷下测量乙烯类聚合物的熔体指数I2(或I2)和I10(或I10)。其值以g/10分钟为单位报告。
密度
根据ASTM D4703制备用于密度测量的样品。根据ASTM D792，方法B在按压样品的一小时内进行测量。
常规凝胶渗透色谱法(conv.GPC)
来自珀里莫查公司(PolymerChAR)(西班牙，巴伦西亚(Valencia,Spain))的GPC-IR高温色谱系统配备有精密检测器(马萨诸塞州，阿姆赫斯特(Amherst,MA))，2角度激光散射检测器2040型，IR5红外检测器和4-毛细管粘度计(都来自珀里莫查公司)。使用珀里莫查公司的仪器控制(Instrument Control)软件和数据收集界面进行数据收集。系统配备有来自安捷伦技术公司(Agilent Technologies)(加利福尼亚州，圣克拉拉(Santa Clara,CA))的在线溶剂脱气装置和泵送系统。
注射温度控制在150℃。使用的柱是来自聚合物实验室(Polymer Laboratories)(英国，什罗郡(Shropshire,UK))的三个10微米“混合型B”柱。使用的溶剂是1,2,4-三氯苯。样品以“50毫升溶剂中0.1克聚合物”的浓度制备。色谱溶剂和样品制备溶剂各自含有“200ppm的丁基化羟基甲苯(BHT)。”两种溶剂源都经氮气鼓泡。乙烯类聚合物样品在160℃下轻微地搅拌三小时。注射体积为“200微升”，并且流速为“1毫升/分钟。”GPC柱组通过运行21种“窄分子量分布”聚苯乙烯标准品来校准。标准品的分子量(MW)在580g/mol到8,400,000g/mol的范围内，并且所述标准品含于六种“混合液(cocktail)”混合物中。每种标准品混合物在个别分子量之间具有至少十倍间隔。标准品混合物购自聚合物实验室。聚苯乙烯标准品按以下来制备：对于等于或大于1,000,000g/mol的分子量，以“50mL溶剂中0.025g”制备，且对于小于1,000,000g/mol的分子量，以“50mL溶剂中0.050g”制备。
聚苯乙烯标准品在轻微搅拌下，在80℃下溶解30分钟。首先运行窄标准品混合物，并且按照“最高分子量组分”递减的次序最小化降解。使用方程式1将聚苯乙烯标准品峰值分子量转换为聚乙烯分子量(如Williams和Ward,《聚合物科学聚合物快报杂志(J.Polym.Sci.,Polym.Polym.Letters)》，6,621(1968年)中所述)：
M聚乙烯＝A×(M聚苯乙烯)B (方程式1)，
其中M是分子量，A等于0.4316并且B等于1.0。
根据以下方程式2到4计算数均分子量(Mn(conv gpc))、重均分子量(Mw-convgpc)和z均分子量(Mz(conv gpc))。
Figure GDA0003679216550000131
Figure GDA0003679216550000132
Figure GDA0003679216550000133
在方程式2到4中，RV是柱保留体积(线性间隔)，以“每秒1点”收集，IR为来自GPC仪器的IR5测量通道的减去基线的IR检测器信号，以伏为单位，并且MPE为由方程式1确定的聚乙烯等效MW。使用来自珀里莫查公司的“GPC One软件(2.013H版)”进行数据计算。
实验
图1描述了一种用于在足够量的溶剂中聚合一种或多种α-烯烃单体以产生烯烃类聚合物的整体溶液聚合过程。基本的聚合和分离装置包括进料管线(例如，乙烯进料、氢进料、(一种或多种)催化剂系统进料、共聚单体进料(例如，烯烃，如丁烯、己烯或辛烯))、反应器系统、脱挥发分器系统、溶剂回收系统、纯化系统、粒化系统以及用于颗粒干燥和材料处理的系统。
通常，按溶液的重量计，离开反应器系统的聚合物溶液的聚合物含量为3到40重量％，优选地为10到30重量％。这种聚合可以用于产生平均分子量为2,000到1,000,000g/mol的聚合物，例如基本上线性的聚合物。反应系统可以包含绝热反应器、等温反应器或其组合。反应器温度可以在100到300℃，进一步在100到250℃，优选地在150到220℃的范围内，并且压力可以在350到3,000psi，优选地在700到1,000psi的范围内。借助于绝热闪蒸浓缩聚合物溶液，对溶液进行中间加热，以得到具有足够低残留溶剂的聚合物熔融物，以允许粒化、干燥和包装颗粒。溶剂被回收、纯化并循环回到反应器系统，在反应器系统中注射新鲜单体。
此过程可以用于制备烯烃类聚合物，如乙烯均聚物，或与其它烯烃的互聚物(例如，共聚物或三元共聚物)，以及任选地二烯(例如，EPDM三元共聚物)。所使用的催化剂可以是齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)、双茂金属、限定几何构型或多价芳氧基醚络合物。可以使用各种商业溶剂，如来自埃克森美孚的
Figure GDA0003679216550000141
E。实际上，离开反应器系统的溶剂包含未反应的单体以及那些单体和各种杂质的异构体。
合适的脱挥发分过程的示意图呈现于图2中。离开反应器系统的聚合物溶液进入第一闪蒸单元，并经受脱挥发分步骤。在第一闪蒸单元中，按浓缩的聚合物溶液的重量计，聚合物浓度增加到40到90重量％，优选地增加到60到85重量％。可以将来自第一闪蒸单元的液体料流加热到最高300℃，优选地最高260℃，并在真空下进行闪蒸以去除更多的溶剂，以降低到小于3,000ppm重量，优选地小于500ppm重量。加热器可以位于第二闪蒸单元的之外，并且分配器可以位于第二闪蒸单元之内，或者加热器可以位于第二闪蒸单元之内，并且因此加热器既用作浓缩的聚合物溶液的加热器，又用作所得聚合物熔融物的分配器。
图3和图4是闪蒸单元的示意图，每个闪蒸单元都含有加热器和/或分配器。闪蒸单元是容器，且其顶部可以是圆柱形，而底部则可以是会聚圆锥形。圆柱形部分的直径可以是加热器和/或分配器的直径的二到六倍。圆柱形部分的长度可以是加热器和/或分配器的长度的一到两倍。圆锥形部分的长度可以是容器的圆柱形部分的长度的二到五倍，并且所述圆锥形部分在齿轮泵或挤压机的开口处结束。容器可以在高于大气压下或在真空下运行。存在用于聚合物溶液的入口，以及用于蒸气离开的一个或多个出口(通常位于顶部)，以及位于底部的用于聚合物熔融物的出口。容器的目的是从聚合产物中去除溶剂。一个过程可以具有多个在不同条件下运行的闪蒸容器，以便逐渐从聚合物产品中去除残留的溶剂。合适的加热器的实例描述于美国专利5,453,158和美国专利8,518,212中。
在加热器和/或分配器周围可以是圆柱形的护罩，以防止聚合物溅到闪蒸单元(未显示)的壁上。浓缩的聚合物(富含聚合物的)溶液流入“加热器和/或分配器”之内的中空芯中，并且径向向外移动穿过从芯水平延伸到“加热器和/或分配器”的外壁的多个狭槽而离开。随着聚合物溶液径向移动通过加热器或分配器的狭缝，当压力变得足够低以至于达到聚合物溶液的起泡点时，溶剂可以蒸发，从而形成两相流。当两相溶液离开加热器或分配器狭槽时，从聚合物中分离出蒸气溶剂。蒸气通过通常位于闪蒸容器顶部的排出口或出口离开闪蒸容器。随着溶剂蒸发，它产生了大部分熔融的聚合物料流，所述聚合物料流从“加热器和/或分配器”的外壁流下，并落入聚合物熔融物池中，并且排放到粒化或进一步的分离单元中。溶剂蒸气和熔融聚合物都首先以径向方向上的速度离开加热器和/或分配器狭槽。当溶剂蒸气和熔融聚合物都离开加热器或分配器狭槽时，它们被迫向下流入在加热器和/或分配器与护罩之间形成的环形区域中。随着更多的聚合物和蒸气离开加热器和/或分配器的狭槽，蒸气和聚合物的总质量流速持续增加，沿着加热器和/或分配器的外壁向下流动。随着更多的材料向下流动，蒸气和聚合物的速度都会增加，从而在加热器和/或分配器与护罩之间的间隙的底部产生较高蒸气速度。较高蒸气速度可以使得熔融聚合物分解成液滴，然后可以由在闪蒸容器顶部离开的蒸气流带走，而不是向下流入闪蒸单元底部。图3描绘了这种可能的情况。离开闪蒸单元的聚合物液滴可以由蒸气流携带，从而在闪蒸单元下游的单元中造成阻塞。如果减小在“加热器和/或分配器”的外表面与内表面护罩之间的环形区域中的向下竖直蒸气速度，则可以减少这类聚合物遗留物。
随着在加热器和/或分配器与护罩之间的环形空间中的向下竖直蒸气速度增加，由于在聚合物膜上较高蒸气速度的剪切而产生的平均聚合物液滴尺寸趋于变小。在文献中已经研究了这种效果，并且蒸气速度和液滴尺寸之间的关系以无量纲数的形式提供。韦伯数(Weber number，We)提供惯性力与表面张力的相对作用，且其由[1-3]给出：
Figure GDA0003679216550000161
其中ρ是蒸气的密度，V是平均竖直向下蒸气速度，d是熔融聚合物液滴的直径，以及σ是液态熔融聚合物液滴的表面张力。奥内佐格数(Ohnesorge number，Oh)给出了粘性力与表面张力的相对作用，且其由[1-3]给出：
Figure GDA0003679216550000162
其中μ是熔融聚合物液滴的动态粘度，以及ρd是熔融聚合物液滴的密度。临界韦伯数We临界定义为在给定的蒸气流中，与液体中的最大稳定液滴尺寸(d最大)相关联的韦伯数。Brodkey(1969)提供了临界韦伯数与奥内佐格数的变型经验关系式，且其由[2]给出：
We临界＝We′临界(1+1.077Oh1.6)， 方程式3A，
其中We′临界是具有极小粘性作用(Oh<<1)的液体和蒸气系统的临界韦伯数，其值被认为是大约13[1,2,3]。使用上述方程式1A到3A，有可能预测最大的稳定聚合物液滴尺寸，d最大，其在较高蒸气流在流经加热器或分配器外表面的聚合物膜表面剪切时产生。
图4示出了比较“护罩-加热器/分配器”设计，以及一些本发明“护罩-加热器/分配器”设计，这些设计是为了减少蒸气流中不必要的聚合物液滴遗留物而设计的。展示了实例的俯视图和正视图。阴影区域描绘了加热器或分配器，围绕所述区域的轮廓是护罩的各种配置的轮廓。图5提供了关于图4中所示的本发明设计的更多细节。
图4中的比较实例具有圆柱形护罩，并且在“加热器和/或分配器”的外表面与护罩的内表面之间具有恒定的间隙(g1)。此处，L是“加热器和/或分配器”的长度，以及D是其外径。D可以是20到70英寸，优选地为30到60英寸，L可以是6到240英寸，优选地为30到150英寸。间隙g1可以是2到40英寸，优选地为10到30英寸。护罩的长度(L)可以在加热器或分配器的长度的0.8到1.5倍的范围内。
图5中的设计1描绘了图4中的本发明实例1。对于如从护罩的顶部测量的一定长度h1，此设计可以具有初始间隙g1，其在0到长度值h1的范围内，如图5所示。长度h1可以在0到200英寸，优选地在6到60英寸的范围内。在如从加热器或分配器的顶部测量的长度h1处，存在圆锥形部分，其与竖直轴呈一定角度θ，由初始间隙g1和护罩的顶部部分的长度h1限定。角度θ可以在5到25度，优选地在10到15度的范围内。因此，“加热器和/或分配器”的外表面与护罩的内表面之间的间隙g是可变的，并且由方程式4A定义：
Figure GDA0003679216550000171
对于h1≤g≤h2， 方程式4A，
其中D是组件A的直径，y是从组件A的顶部到沿组件A的所测量间隙宽度的点的竖直距离，q是每单位时间每单位面积的蒸发溶剂的体积流速，以及Vvd是组件B和组件A之间的间隙区域中所需的最大向下平均速度，其被定义为溶剂的总体积流速除以在点y处的组件A和B之间的环形横截面积的比率。Vvd可以在1到30m/秒的范围内，优选地在2到15m/秒之间。护罩的设计由方程式5A和5B规定，取决于值y：
Figure GDA0003679216550000181
如果y≤h1 方程式5A，
Figure GDA0003679216550000182
如果h2≥y>h1 方程式5B。
在本发明实例1的变型中，在圆锥形部分的底部可以具有圆柱形部分。底部圆柱形部分的长度h3可以是0到100英寸长，进一步为1到50英寸长，优选地为2到40英寸长。通常，底部圆柱形部分h3可以延伸超过组件A的长度。对于底部圆柱形部分，方程式5C适用：
Figure GDA0003679216550000183
如果y>h2 方程式5C。
图4中的本发明实例2和4是图5中的设计2的变型。在这些情况下，护罩通常为圆柱形，具有恒定的间隙g3，其中g3可以在2到40英寸，优选地在12到20英寸的范围内。如从顶部所测量，护罩的顶部附近和底部附近都可能存在护罩的连续部分。护罩表面周围有n个开口或狭缝，形成了部分或分段的护罩：每个开口可以在如从护罩的顶部测量的长度α处开始，并且在如从护罩底部测量的距离β处结束，其中α和β可以在0到60英寸，优选地在3到40英寸的范围内。使得从设计顶部的交叉视图观测时，每个开口的区段形成角度λ，并且λ可以在10到45度，优选地在15到30度的范围内。
图5中的设计3描述了图4中的本发明实例3，它是本发明实例2的一种变型：存在分段护罩的额外层，其直径大于本发明实例2和4中的分段护罩的直径。最内部分护罩的外径和外部分段护罩的内径之间的间隙g4可以在2到30英寸的范围内。外部护罩形成区段，使得外部护罩的每个区段被放置成覆盖住从最内部分圆柱形护罩的开口，每个尺寸由在从设计的顶部横截面观测时形成角度g,的区段限定，其中g可以在10到60度，优选地在15度到40度的范围内。
使得本发明实例2到4中的护罩设计满足方程式6A到6C，取决于位置y(如从加热器和/或分配器的顶部测量)：
如果y≤α
Figure GDA0003679216550000191
如果α<y<L-β
Figure GDA0003679216550000192
如果L-β≤y≤L
Figure GDA0003679216550000193
在图4和图5所示的实例中，“加热器和/或分配器”的直径D为30英寸并且高度L为65英寸。在此实例中使用的“加热器和/或分配器”的聚合物流速为9.44m3/小时，并且溶剂蒸气流速为14130m3/小时。聚合物流速可以通过测量颗粒重量或通过整体质量平衡根据设备中的生产率来确定。可以通过对离开闪蒸单元的所有蒸气流求和并且使用各种料流中的流速测量值来确定溶剂蒸气的流速。
对于图4和5所示的实例，熔融聚合物密度取为742kg/m3以及蒸气密度取为0.085kg/m3。可以使用方法ASTM D1238测量聚合物熔融物密度。此方法通常提供在190℃下，熔融密度为0.7634g/cm3的聚乙烯材料。在给定蒸气流温度和压力的情况下，可以使用过程条件下的状态方程来估算溶剂蒸气密度，如在AspenTech软件程序[4]中实施的PC-SAFT。在这些实例中，在210℃和30mbar的绝对压力下估算蒸气密度。在非常低的剪切速率(1·10-4-1·102秒-1)下测量的这些条件下，熔融聚合物的粘度估算为750Pa·s，以及熔融聚合物的表面张力估算为0.03N.m。在径向方向上离开加热器和/或分配器的狭缝的蒸气的平均速度q为5.2m/秒。Vvd已选择为5m/秒。
下面针对图4中所示的每个比较和本发明实例，描述计算出狭槽外的径向蒸气速度和最大向下蒸气速度的细节。
参考文献
1.Lefebvre,A.H.；《雾化和喷雾(Atomization and Sprays)》，泰勒和弗朗西斯(Taylor&Francis)(1989)。
2.Brodkey,R.S.；《流体运动现象(The Phenomena of Fluid Motions).艾迪生韦斯利(Addison-Wesley)，马萨诸塞州雷丁(1969)。
3.Pilch,M.；Erdman C.A.；《使用断裂时间数据和速度历史数据预测
加速引起的液滴破裂的稳定片段的最大尺寸(Use of break-up time data andvelocity history data to predict the maximum size of stable fragments foracceleration-induced break-up of a liquid drop)。《国际多相流杂志(Int.J.Multiphase Flow).13(6)741-757(1987)。
4.ASPENTECH软件，版本8.6，2017。
5.Rosin,P.；Rammler,E.(1933)，“管控粉煤细度的定律(The Laws Governingthe Fineness of Powdered Coal)”，《燃料研究所学报(Journal of the Institute ofFuel)，7：29-36。
不同护罩设计的速度确定的其他综述
注意到，在以下的每个脱挥发分器设计中都使用了相同的加热器和/或分配器单元(组件A)。另外，对于本发明实例1(图6)，先前提及的间隙宽度w将被称为g1和g2，对于本发明实例2、3和4，其将被称为g3。Vvd设置为等于从加热器和/或分配器的狭槽出来的平均蒸气速度。组件A的外径＝30英寸(0.76米)。组件A的长度＝65英寸(1.65米)。
组件A：2000个狭槽，每个狭槽开口的面积＝3.76×10-4m2，所有狭槽开口的总面积＝0.753m2。组件A中的开口数乘以每个开口的横截面积＝0.753m2。
在脱挥发分器的温度和压力下，在组件A的出口处的总溶剂蒸气流速基于总聚合物生产率。聚合物生产率＝7000kg/小时；溶剂(
Figure GDA0003679216550000212
E)流速＝1200kg/小时，脱挥发分器的温度＝210℃，脱挥发分器的压力＝30毫巴。温度和压力表示平衡温度和压力。溶剂的体积流速＝3.92m3/秒。单独聚合物的体积流速＝0.0027m3/秒。
溶剂密度(kg/m3)：生成校准曲线——测量溶剂密度与温度和设定压力的关系，例如ASTM D 1657；确定在所关注的温度下的密度。
在脱挥发分器的压力和温度下的组件A的出口处的总溶剂蒸气流速＝在脱挥发分器的压力和温度下的溶剂的体积流速＝(质量流速)/(溶剂密度)。
离开组件A的径向平均速度，定义为“在脱挥发分器的温度和压力下的总溶剂蒸气”与“组件A中的开口数乘以每个开口的横截面积的比率离开组件A的径向平均速度＝(3.92m3/秒)/(0.753m2)＝5.2m/秒。
参见图7的每个脱挥发分器设计的“平均竖直向下速度与y值”的曲线。图7含有一条恒定的直线，表示离开组件A的径向平均速度。注意到，本发明实例2和本发明实例3的速度(V(m/秒))结果一致，因此在图7中无法将它们区分开。
1)图4，本发明实例1
组件A在沿组件A的长度的每个距离的直径为≥0.76m。外部容器的直径D罐为≥1.8m。
在间隙g内，g2≥g≥g1，平均竖直向下速度被定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“总溶剂蒸气流速”和“可用于流动的横截面积”中的每一种是在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y下测量的，并且此处，从组件A的外表面的顶部的竖直距离为y，y＝0.80m。
在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y＝0.80m下测量的总溶剂蒸气流速”：
Figure GDA0003679216550000211
如果y≤h1 (方程式5A)，以及
Figure GDA0003679216550000221
如果h2≥y>h1 (方程式5B)。
q＝(溶剂的体积流速)/(组件A的单位表面积)；组件A的表面积，面积＝πD*L；D＝组件A的外径。所需的平均竖直速度Vvd设置为等于离开组件A的径向平均速度＝(3.92m3/秒)/(0.753m2)＝5.2m/秒。此处，D＝0.762m。此处，L＝组件A的长度。此处，L＝1.65m。面积＝3.95m2。溶剂的体积流速＝3.92m3/秒。q＝(3.92m3/秒)/(3.95m2)＝0.99m/秒。h1＝组件B的连续长度，从组件B的顶部表面测量的，并且所述长度不偏离沿此类长度的竖直轴。此处，h1＝0。此处，h2＝L以及h3＝0。g1＝从组件A的外表面到组件B的内表面的最小距离，并且所述距离位于组件B的焊接线上。此处，g1＝0.0504m。θ＝从组件B的顶部表面测量的与组件B的连续长度偏离的角度，并且所述长度不偏离沿此类长度的竖直轴；并且其中θ从远离组件A的竖直轴测量。θ＝10度。
从组件A的外表面的顶部的给定的竖直距离y下向下流动的溶剂蒸气的总量(在距离y下的总向下溶剂蒸气)具有以下速度；a)在间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“总溶剂蒸气流速”和“可用于流动的横截面积”中的每一种是在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y下测量的。
平均竖直向下速度＝总溶剂蒸气流速”比“可用于流动的横截面积”。
Figure GDA0003679216550000222
平均竖直向下速度≤离开组件A的径向平均速度。3.44m/秒≤5.2m/秒，对于y＝0.80m。
2)图4，本发明实例2
组件A在沿组件A的长度的每个距离的直径为≥0.76m。外部容器的直径D罐为≥1.0m。
在间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“总溶剂蒸气流速”和“可用于流动的横截面积”中的每一种是在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y下测量的。
从组件A的外表面的顶部的竖直距离为y，y＝0.80m。
在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y＝0.80m下测量总溶剂蒸气流速”。
如果y≤α
Figure GDA0003679216550000231
如果α<y<L-β
Figure GDA0003679216550000232
如果L-β≤y≤L
Figure GDA0003679216550000233
所需的平均竖直速度Vvd设置为等于离开组件A的径向平均速度＝(3.92m3/秒)/(0.753m2)＝5.2m/秒。q＝(溶剂的体积流速)/(组件A的单位表面积)。组件A的表面积，面积＝πD*L。
D＝组件A的外径。此处，D＝0.762m。此处，L＝组件A的长度。此处，L＝1.65m。面积＝3.95m2。溶剂的体积流速＝3.92m3/秒。q＝(3.92m3/秒)/(3.95m2)＝0.99m/秒。
α是如从组件B的顶部测量的组件B的连续径向部分的连续长度。此处α＝0。
β是如从组件B的底部测量的组件B的连续径向部分的连续长度。此处β＝0。
n是沿着组件B的径向轴的狭缝(不连续部分)的数量，并且其中
每个狭缝在径向方向上具有相同的宽度。此处，n＝4。
λ是两个矢量所形成的角度，所述矢量是从组件A的中心开始并在相同平面上，并且终止于组件B的缝隙宽度的每个相应边缘；并且其中所述平面垂直于组件A的竖直轴。此处，λ＝4度。
g3＝从组件A的外表面到组件B的内表面的径向距离。此处，g3＝2英寸＝在从组件A的外表面的顶部的给定竖直距离y下向下的总溶剂蒸气流速(距离y下的总向下溶剂蒸气流速)具有以下速度；a)在间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“总溶剂蒸气流速”和“可用于流动的横截面积”中的每一种是从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y下测量的。
Figure GDA0003679216550000241
平均竖直向下速度小于或等于离开组件A的径向平均速度。2.59m/秒≤5.2m/秒，对于y＝0.80m。
3)图4，本发明实例3
组件A在沿组件A的长度的每个距离的直径为≥0.76m。外部容器的直径D罐为≥1.5m。
在间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“总溶剂蒸气流速”和“可用于流动的横截面积”中的每一种是在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y下测量的。
从组件A的外表面的顶部的竖直距离为y，y＝0.80m。
在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y＝0.80m下测量的总溶剂蒸气流速”。
如果y≤α
Figure GDA0003679216550000242
如果α<y<L-β
Figure GDA0003679216550000243
如果L-β≤y≤L
Figure GDA0003679216550000244
Vvd设置为等于离开组件A的径向平均速度＝(3.92m3/秒)/(0.753m2)＝5.2m/秒。
q＝(溶剂的体积流速)/(组件A的单位表面积)。
组件A的表面积，面积＝πD*L。
D＝组件A的外径。此处，D＝0.762m。
L＝组件A的长度。此处，L＝1.65m，以及面积＝3.95m2。
溶剂的体积流速＝3.92m3/秒。
q＝(3.92m3/秒)/(3.95m2)＝0.99m/秒。
α是如从组件B的顶部测量的组件B的连续圆柱形部分的连续长度。此处α＝0。
β是如从组件B的底部测量的组件B的连续圆柱形部分的连续长度。此处β＝0。
n是沿着组件B的径向轴的狭缝(不连续部分)的数量，并且其中每个狭缝在径向方向上具有相同的宽度。此处，n＝4。
λ是两个矢量所形成的角度，所述矢量是从组件A的中心开始并在相同平面上，并且终止于组件B的缝隙宽度的每个相应边缘；并且其中所述平面垂直于组件A的竖直轴。此处，λ＝4度
γ是两个矢量所形成的角度，所述矢量是从组件A的中心开始并在与组件A的竖直轴垂直的相同平面上，并且终止于位于组件B的间隙g3处的覆盖片的每个相应边缘。
γ＝6度。
g3＝从组件A的外表面到组件B的内表面的径向距离。
g4＝从组件B的外表面到以使得覆盖片阻塞组件B中的狭槽的方式放置的所述覆盖片的内表面的径向距离。
此处，g3＝2英寸，g4＝3英寸。
从组件A的外表面的顶部的给定的竖直距离y下向下的总溶剂蒸气流速(距离y下的总向下溶剂蒸气流速)具有以下速度；a)在间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“总溶剂蒸气流速”和“可用于流动的横截面积”中的每一种是在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y下测量的。
Figure GDA0003679216550000261
平均竖直向下速度≤离开组件A的径向平均速度。2.59m/秒≤5.2m/秒，对于y＝0.80m。
4)图4，本发明实例4
组件A在沿组件A的长度的每个距离的直径为≥0.76m。外部容器的直径D罐为≥1.2m。
在间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“总溶剂蒸气流速”和“可用于流动的横截面积”中的每一种是在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y下和从组件A的外表面的顶部的竖直距离y下测量的，y＝0.80m。
在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y＝0.80m下测量的总溶剂蒸气流速”。
如果y≤α
Figure GDA0003679216550000262
如果α<y<L-β
Figure GDA0003679216550000263
如果L-β≤y<≤L
Figure GDA0003679216550000264
Vvd设置为等于离开组件A的径向平均速度＝(3.92m3/秒)/(0.753m2)＝5.2m/秒。
q＝(溶剂的体积流速)/(组件A的单位表面积)。
组件A的表面积，面积＝πD*L。
D＝组件A的外径。此处，D＝0.762m。
此处，L＝组件A的长度。此处，L＝1.65m。
面积＝3.95m2。
溶剂的体积流速＝3.92m3/秒。
q＝(3.92m3/秒)/(3.95m2)＝0.99m/秒。
α是如从组件B的顶部测量的组件B的连续径向部分的连续长度。此处α＝18英寸＝0.457m。
β是如从组件B的底部测量的组件B的连续径向部分的连续长度。此处β＝0。
n是沿着组件B的径向轴的狭缝(不连续部分)的数量，并且其中每个狭缝在径向方向上具有相同的宽度。此处，n＝4。
λ是两个矢量所形成的角度，所述矢量是从组件A的中心开始并在相同平面上，并且终止于组件B的缝隙宽度的每个相应边缘；并且其中所述平面垂直于组件A的竖直轴。此处，λ＝4度。
g3＝从组件A的外表面到组件B的内表面的径向距离。此处，g3＝3.25英寸＝0.0825m。
从组件A的外表面的顶部在给定的竖直距离y下向下的总溶剂蒸气流速(距离y下的总向下溶剂蒸气流速)具有以下速度；a)在间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“总溶剂蒸气流速”和“可用于流动的横截面积”中的每一种是从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y下测量的。
Figure GDA0003679216550000271
平均竖直向下速度≤离开组件A的径向平均速度。3.80m/秒<5.2m/秒，对于y＝0.80m。
5)图4，比较实例
组件A在沿组件A的长度的每个距离的直径为≥0.76m。外部容器的直径D罐为≥1.0m。
a)在间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“总溶剂蒸气流速”和“可用于流动的横截面积”中的每一种是在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y下测量的。
从组件A的外表面的顶部的竖直距离为y，y＝0.80m。
在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y＝0.80m下测量的总溶剂蒸气流速”。
如果y≤α
Figure GDA0003679216550000281
如果α<y<L-β
Figure GDA0003679216550000282
如果L-β≤y<≤L
Figure GDA0003679216550000283
Vvd设置为等于离开组件A的径向平均速度＝(3.92m3/秒)/(0.753m2)＝5.2m/秒。
q＝(溶剂的体积流速)/(组件A的单位表面积)。
组件A的表面积，面积＝πD*L。
D＝组件A的外径。此处，D＝0.762m。
L＝组件A的长度。此处，L＝1.65m。面积＝3.95m2。
溶剂的体积流速＝3.92m3/秒。
q＝(3.92m3/秒)/(3.95m2)＝0.99m/秒。
g3＝从组件A的外表面到组件B的内表面的径向距离。此处，g3＝2英寸＝0.051m。
从组件A的外表面的顶部的给定的竖直距离y下向下的总溶剂蒸气流速(距离y下的总向下溶剂蒸气流速)具有以下速度；a)在间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“总溶剂蒸气流速”和“可用于流动的横截面积”中的每一种是在从组件A的外表面的顶部的相同竖直距离y下测量的。
Figure GDA0003679216550000284
平均竖直向下速度≥离开组件A的径向平均速度。14.8m/秒>5.2m/秒，对于y＝0.80m。

Claims (13)

1.一种在温度(T)和压力(P)下运行的脱挥发分器，其用于从包含溶剂和聚合物的富含聚合物的溶液中分离出至少一部分溶剂，并且其中所述脱挥发分器至少包含以下组件：
A)分配器或加热器/分配器组合(组件A)，其长度为L，即从所述组件A的顶部到底部的竖直距离；
B)护罩(组件B)，其位于组件A的部分或全部外围的周围；并且其中所述护罩包含至少一个位于组件A的所述外围之外的圆柱形部分，并且其中此圆柱形部分包围组件A的所述外围的至少一部分，以及
C)间隙(组件C)，其位于组件A的外表面与组件B的内表面之间，并且其中所述间隙具有宽度(w)，即从组件A的所述外表面到组件B的至少一个圆柱形部分的所述内表面的距离，并且所述间隙的长度≤L；并且其中w沿着长度L连续或不连续地变宽，
其中组件A包含内部通道和从所述内部通道延伸到所述间隙的多个横截面开口；并且其中部分或全部所述富含聚合物的溶液进入所述内部通道，并且径向移动通过所述横截面开口，并且在每个开口内，所述富含聚合物的溶液的部分或全部溶剂蒸发，形成溶剂蒸气和聚合物熔融物；并且其中所述聚合物熔融物进入所述间隙，并且从入口点向下流入间隙，并且其中部分或全部所述溶剂蒸气从所述入口点向下流入所述间隙，并且
其中对于每个竖直距离y，从组件A的所述外表面的顶部测量，在给定距离y下离开组件A并且向下流入组件C的所述溶剂蒸气的总量具有以下速度：
a)在所述间隙内的平均竖直向下速度，定义为“总溶剂蒸气流速”与“可用于流动的横截面积”的比率，并且其中“所述总溶剂蒸气流速”和“所述可用于流动的横截面积”中的每一种在相同竖直距离y下测量，以及
b)离开所述组件A的径向平均速度，定义为“在所述脱挥发分器的所述温度(T)和所述压力(P)下组件A的出口处的所述总溶剂蒸气流速”与“组件A中的开口数乘以每个开口的横截面积”的比率，并且
其中所述平均竖直向下速度≤离开所述组件A的所述径向平均速度。
2.根据权利要求1所述的脱挥发分器，其中对于每个距离y，所述平均竖直向下速度在1.0m/秒到10.0m/秒的范围内。
3.根据权利要求1所述的脱挥发分器，其中对于组件B，所述圆柱形部分包含圆柱形扩口圆柱体，其在所述扩口圆柱体的末端的直径大于所述扩口圆柱体的开端的所述直径。
4.根据权利要求3所述的脱挥发分器，其中扩口部分的所述末端的所述直径比所述扩口部分的所述开端的所述直径大1.2倍。
5.根据权利要求3所述的脱挥发分器，其中组件B的所述护罩包含≥4个独立的部分，并且每个部分到组件A的中心的距离为d1。
6.根据权利要求5所述的脱挥发分器，其中组件B的所述护罩包含至少8个独立的部分，并且其中至少4个所述部分到组件A的所述中心的距离为d1，并且至少4个所述部分与组件A的所述中心的距离为d2；并且其中d2>d1。
7.根据权利要求6所述的脱挥发分器，其中d2>1.2×d1。
8.根据权利要求3或4所述的脱挥发分器，其中组件B的所述圆柱形部分包含长度为LC的上部连续径向部分，以及包含≥2个独立的区段的下部分段部分，每个独立的区段的长度为LS；并且其中LS>LC；并且其中LC是从组件B的顶部到所述上部连续径向部分的末端测量的；并且其中LS是从组件B的所述顶部到下部分段部分的末端测量的；并且其中所述下部分段部分包含≥4个独立的区段，每个独立的区段的长度为LS；并且其中LS>LC。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的脱挥发分器，其中所述脱挥发分器在100℃到300℃的温度(T)和5mBar到100mBar的压力(P)下运行。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的脱挥发分器，其中所述脱挥发分器包含外部容器，并且其中在组件B的所述圆柱形部分的外表面与所述外部容器的内表面之间存在间隙(g5)；并且其中g5的宽度沿组件B的所述圆柱形部分连续或不连续地变化；并且其中“g5的最小宽度”与“组件C的所述间隙的最大宽度”的比率为≥0.5。
11.一种反应器系统，其包含至少一个反应器和权利要求1至10中任一项所述的脱挥发分器，其中所述至少一个反应器是环流反应器。
12.一种形成聚合物的溶液聚合方法，所述方法至少包含以下步骤：
i)在至少一个反应器中使包含溶剂、单体和任选地一种或多种共聚单体的混合物反应，以形成包含所述溶剂和所述聚合物的聚合物溶液；
ii)从所述聚合物溶液中分离出至少一部分所述溶剂以形成包含所述聚合物和溶剂的富含聚合物的溶液，并且其中所述富含聚合物的溶液比所述聚合物溶液包含更多的聚合物；
iii)使用权利要求1至10中任一项所述的脱挥发分器从所述富含聚合物的溶液中分离出至少一部分所述溶剂。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述聚合物是烯烃类聚合物。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112292201A (zh) 2018-05-31 2021-01-29 陶氏环球技术有限责任公司 用于聚合物生产的方法和系统

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2969347A (en) * 1961-01-24 Recovery of olefin polymers from solution
FR1472994A (fr) * 1965-10-06 1967-03-17 Commissariat Energie Atomique Procédé et dispositif de reconcentration de solutions salines
US4531677A (en) * 1982-04-16 1985-07-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Atomizer
US4808262A (en) * 1985-12-16 1989-02-28 General Electric Company Method for devolatilizing polymer solutions
CN1063623A (zh) * 1990-11-27 1992-08-19 戈里特斯奇公司 带有格栅的处理塔芯材
CA2223816A1 (en) * 1997-01-24 1998-07-24 Nova Chemicals Inc. Devolatilizer tray array
CN1297367A (zh) * 1998-04-21 2001-05-30 拜尔公司 从聚合物溶液除去挥发性组份的设备及方法
CN1375657A (zh) * 2001-01-12 2002-10-23 钻石能量国际公司 具有改进的下游喷嘴的吹灰器喷嘴组件
JP2004277702A (ja) * 2002-10-17 2004-10-07 Bayer Ag ポリマーから揮発成分を分離する方法
WO2014018892A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Rain Bird Corporation Rotary nozzle
CN104128157A (zh) * 2013-05-01 2014-11-05 因温斯特技术公司 后缩聚器喷嘴和包括所述后缩聚器喷嘴的后缩聚器组件
CN206837535U (zh) * 2017-06-23 2018-01-05 湖南汇升生物科技有限公司 一种闪蒸罐蒸汽回收利用装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6504939A (zh) * 1965-04-20 1966-10-21
AT360442B (de) * 1979-02-20 1980-01-12 Waagner Biro Ag Verfahren und einrichtung zur verdampfung von fluessigkeiten
GB8815855D0 (en) * 1988-07-04 1988-08-10 Netzsch Mastermix Ltd Solvent recovery
IT1226303B (it) * 1988-07-26 1990-12-27 Montedipe Spa Processo ed apparato per la devolatilizzazione di soluzioni di polimeri.
US5453158A (en) * 1994-03-10 1995-09-26 The Dow Chemical Company Polymer devolatilizer
DE29510720U1 (de) * 1995-07-01 1995-09-07 Balcke Duerr Ag Wärmetauscher
DE69709076T3 (de) 1996-04-01 2007-02-15 The Dow Chemical Co., Midland Olefin-lösungspolymerisation
CA2330967C (en) 1998-05-18 2009-07-28 Exxon Chemical Patents, Inc. Continuous volatile removal in slurry polymerization
WO2001021303A1 (en) * 1999-09-20 2001-03-29 The Dow Chemical Company An improved method and apparatus for devolatilization
US7332058B2 (en) 2003-07-31 2008-02-19 Fina Technology, Inc. Heat exchanger and process for devolatilizing polymers using same
DE102004004999B4 (de) * 2004-01-30 2007-03-08 Alstom Power Energy Recovery Gmbh Vorrichtung für den Eintritt von Heißgas in ein Heizflächenrohr eines Abhitzkessels
CN100334416C (zh) * 2004-02-10 2007-08-29 华南理工大学 急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器
CN201368688Y (zh) * 2009-01-13 2009-12-23 天津商业大学 高性能的满液式蒸发换热器
US8518212B2 (en) * 2009-02-06 2013-08-27 Dow Globarl Technologies LLC Devolatilization apparatus and process
US9669126B2 (en) * 2012-08-06 2017-06-06 S.C. Johnson & Son, Inc. Volatile material dispenser and method of emitting a volatile material
CN203053075U (zh) * 2012-11-30 2013-07-10 中国科学院上海技术物理研究所 直线型脉管制冷机集成式锥形狭缝冷端换热器
CN202961927U (zh) * 2012-12-05 2013-06-05 向明强 连续式模块化蒸馏器
CN203999559U (zh) * 2014-08-27 2014-12-10 温州新洲轻工机械有限公司 麦汁动态煮沸强制循环装置
AU2016327574B2 (en) * 2015-09-25 2020-07-23 Dow Global Technologies Llc Non-extrusion process for functionalization of low viscosity polyolefins
CN107177016B (zh) * 2016-03-10 2020-01-03 单岩崑 一种去除聚合物中挥发分的系统及方法
US10538654B2 (en) * 2017-04-19 2020-01-21 Nova Chemicals (International) S.A. Multi reactor solution polymerization, polyethylene and polyethylene film
CN207221374U (zh) * 2017-09-22 2018-04-13 福建仁宏医药化工有限公司 一种生产3‑乙酰环戊基甲酸甲酯的精馏塔
BR112020023823A2 (pt) * 2018-05-31 2021-04-13 Dow Global Technologies Llc Distribuidor, e, método
CN112292201A (zh) * 2018-05-31 2021-01-29 陶氏环球技术有限责任公司 用于聚合物生产的方法和系统

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2969347A (en) * 1961-01-24 Recovery of olefin polymers from solution
FR1472994A (fr) * 1965-10-06 1967-03-17 Commissariat Energie Atomique Procédé et dispositif de reconcentration de solutions salines
US4531677A (en) * 1982-04-16 1985-07-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Atomizer
US4808262A (en) * 1985-12-16 1989-02-28 General Electric Company Method for devolatilizing polymer solutions
CN1063623A (zh) * 1990-11-27 1992-08-19 戈里特斯奇公司 带有格栅的处理塔芯材
CA2223816A1 (en) * 1997-01-24 1998-07-24 Nova Chemicals Inc. Devolatilizer tray array
CN1297367A (zh) * 1998-04-21 2001-05-30 拜尔公司 从聚合物溶液除去挥发性组份的设备及方法
CN1375657A (zh) * 2001-01-12 2002-10-23 钻石能量国际公司 具有改进的下游喷嘴的吹灰器喷嘴组件
JP2004277702A (ja) * 2002-10-17 2004-10-07 Bayer Ag ポリマーから揮発成分を分離する方法
WO2014018892A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Rain Bird Corporation Rotary nozzle
CN104128157A (zh) * 2013-05-01 2014-11-05 因温斯特技术公司 后缩聚器喷嘴和包括所述后缩聚器喷嘴的后缩聚器组件
CN206837535U (zh) * 2017-06-23 2018-01-05 湖南汇升生物科技有限公司 一种闪蒸罐蒸汽回收利用装置

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