CN113748136A - 用于快速倾倒罐加热的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过以下操作聚合物生产过程的倾倒罐的方法：将聚合反应器的内含物的全部或一部分转移到倾倒罐中，其中所述反应器内含物包括固体聚合物以及液体和气体非产物组分；以及通过以下从所述倾倒罐中去除所述液体和气体非产物组分的至少一部分：降低所述倾倒罐的压力；使所述固体聚合物经受第一清洁阶段，所述第一清洁阶段包括通过将第一加热处理气体引入到所述倾倒罐中来加热所述固体聚合物；并使所述固体聚合物经受第二清洁阶段，所述第二清洁阶段包括通过将第二加热处理气体引入到所述倾倒罐中来吹扫所述固体聚合物。

Description

用于快速倾倒罐加热的系统和方法
关于联邦政府赞助的研究或开发的声明
不适用。
技术领域
所公开的设备、系统和方法涉及将一个或多个聚合反应器的内含物或库存转移(例如，“倾倒”)到泄放容器(例如，“倾倒”罐)。更具体地，所公开的设备、系统和方法涉及改进的倾倒罐和从聚合反应器库存中去除非产物组分的方法，所述聚合反应器库存包括在聚合反应器倾倒期间转移到倾倒罐的聚合物绒毛。仍更具体地，所公开的设备、系统和方法涉及通过使转移到倾倒罐的聚合反应器库存与主要包括烃的第一加热处理气体接触随后用主要包括氮气的第二加热处理气体吹扫倾倒罐来清洁聚合物绒毛以去除在聚合反应器倾倒期间转移到倾倒罐的聚合反应器库存的非产物组分的改进方法。
背景技术
在聚合设备内的某些非典型操作情况，如但不限于设施(例如，电力)损失、蒸汽损失、循环泵/循环泵密封件损失、反应器出口损失或任何其它不期望在聚合反应器中继续循环或有聚合物的重大事件期间，需要快速分流、排空或清空聚合反应器(例如，“倾倒”聚合反应器的内含物或“库存”)。为此目的，聚合设备通常配备有倾倒罐。
在大型设备中，从转移到倾倒罐(也称为聚合物床)的聚合物绒毛中去除残留烃所需的时间可能非常长，有时超过7天。从绒毛中去除残留烃有时会成为停机活动期间的关键路径，因此需要加快去除过程。烃去除过程可能会花费很长时间，因为必须蒸发残留液体，并且必须清除吸附在聚合物床中的残留烃。这两个过程都强烈地依赖于温度和热量输入，并且常规设备将大量热量引入到倾倒罐中的停滞、非流动聚合物和液体床中的能力有限。常规地，倾倒罐在其底部圆锥上配备有蒸汽夹套。然而，聚合物是相当好的绝缘体，但也存在相当大的熔化停滞的、封存在锥体中的低密度聚合物的风险，这使得在通过用这种蒸汽夹套加热清除来自倾到罐的烃之后将聚合物从倾倒罐中清空变得具有挑战性。
因此，需要用于增强聚合反应器倾倒过程的系统和方法。
发明内容
本文公开了一种操作聚合物生产过程的倾倒罐的方法，所述方法包括：将聚合反应器的内含物的全部或一部分转移到所述倾倒罐中，其中所述反应器内含物包括固体聚合物以及液体和气体非产物组分；以及通过以下从所述倾倒罐中去除所述液体和气体非产物组分的至少一部分：降低所述倾倒罐的压力，由此从所述倾倒罐中回收包括所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分的第一部分的闪蒸气体；使所述固体聚合物经受第一清洁阶段，所述第一清洁阶段包括通过将主要包括一种或多种烃的第一加热处理气体引入到所述倾倒罐中来加热所述固体聚合物，直到达到所述固体聚合物的第一清洁阶段温度为止，并在所述第一清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分的第二部分的第一气体；以及使所述固体聚合物经受第二清洁阶段，所述第二清洁阶段包括通过将主要包括氮气的第二加热处理气体引入到所述倾倒罐中来吹扫所述固体聚合物，并在所述第二清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分的第三部分的第二气体。
本文还公开了一种系统，所述系统包括：倾倒罐，聚合反应器的内含物的全部或一部分可在聚合物生产过程中的聚合反应器倾倒期间转移到所述倾倒罐中，其中所述倾倒罐包括：气体分配系统，所述气体分配系统被配置成跨所述倾倒罐的横截面基本上均匀地分配通过处理气体入口管线引入其中的处理气体，其中所述气体分配系统定位在所述倾倒罐的底部部分；加热器，所述加热器能够操作以将所述处理气体的温度升高到处理气体温度；塔顶气体管线，所述塔顶气体管线将所述倾倒罐与火炬(flare)流体连接；以及排放过滤器，所述排放过滤器位于所述塔顶气体管线上，其中所述排放过滤器能够操作以收集穿过所述塔顶气体管线的气体中夹带的聚合物颗粒。
本文进一步公开了一种产生聚烯烃的方法，所述方法包括：(i)在正常操作期间：在存在聚合催化剂的情况下使包括单体、稀释剂以及任选地共聚单体的聚合进料聚合，以产生包括固体聚合物以及液体和气体非产物组分的聚合流出物；使所述聚合反应器流出物穿过被配置成间接加热所述聚合反应器流出物的一个或多个闪蒸管线加热器；通过分离设备从所述聚合反应器流出物中分离出所述非产物组分中的一种或多种非产物组分；以及通过再循环管线将所述一种或多种分离的非产物组分中的至少一种分离的非产物组分再循环到所述聚合反应器，并且(ii)在聚合反应器倾倒期间：将所述聚合反应器的内含物的全部或一部分转移到倾倒罐中，其中所述反应器内含物包括固体聚合物以及液体和气体非产物组分；以及通过以下从所述倾倒罐中去除所述非产物组分的至少一部分：降低所述倾倒罐的压力，由此从所述倾倒罐中回收包括所述非产物组分的所述至少一部分的第一部分的闪蒸气体；使所述固体聚合物经受第一清洁阶段，所述第一清洁阶段包括通过将主要包括一种或多种烃的第一加热处理气体引入到所述倾倒罐中来加热所述固体聚合物，直到达到所述固体聚合物的第一清洁阶段温度为止，并在所述第一清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述非产物组分的所述至少一部分的第二部分的第一气体；以及使所述固体聚合物经受第二清洁阶段，所述第二清洁阶段包括通过将主要包括氮气的第二加热处理气体引入到所述倾倒罐中来吹扫所述固体聚合物，并在所述第二清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述非产物组分的所述至少一部分的第三部分的第二气体。
附图说明
具体实施方式将参考以下简要描述的附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另有说明。
图1是根据本公开的实施例的倾倒罐系统10的示意图；
图2是根据本公开的实施例的聚合系统I的示意图，在所述聚合系统中可以采用图1的倾倒罐；
图3是根据本公开的实施例的包括倾倒罐系统10的集成聚合系统II的示意图；
图4是根据本公开的实施例的倾倒罐容器12的示意图；
图5是每单位横截面积的最大加热速率随倾倒罐背压和表观速度变化的图表，如实例1所述；以及
图6是异丁烷的流速随倾倒罐背压和表观速度变化的示意图，如实例1所述。
具体实施方式
参考作为倾倒罐系统10的简化示意图的图1，根据本公开的实施例，本文公开了操作聚合物生产过程(例如，聚烯烃生产过程，如聚乙烯单元)的倾倒罐的方法，所述方法包括：将聚合物(也称为聚合物绒毛、聚合物微粒、固体产物聚烯烃等)的库存(也称为聚合物的量或反应器内含物或反应混合物)从聚合反应器转移到倾倒罐，其中聚合物绒毛的库存包括固体产物聚烯烃以及液体和气体非产物组分(本文也称为“非固体”组分)；以及通过以下从倾倒罐中去除非产物组分的至少一部分：降低倾倒罐的压力(例如，减压)，由此通过塔顶气体管线从倾倒罐中回收包括液体和气体非产物组分的至少一部分的第一部分的闪蒸气体；使聚合物绒毛经受第一清洁阶段，所述第一清洁阶段包括通过将主要包括一种或多种烃的第一加热处理气体引入到倾倒罐中来加热聚合物绒毛，直到达到聚合物绒毛的第一清洁阶段温度为止，并在第一清洁阶段期间从倾倒罐中回收包括液体和气体非产物组分的至少一部分的第二部分的第一气体(也称为第一排放气体)；以及使聚合物绒毛经受第二清洁阶段，所述第二清洁阶段包括通过将主要包括氮气的第二加热处理气体引入到倾倒罐中来吹扫聚合物绒毛，并在第二清洁阶段期间从倾倒罐中回收包括液体和气体非产物组分的至少一部分的第三部分的第二气体(也称为第二排放气体)。在实施例中，第一部分、第二部分和第三部分(例如，非产物组分的至少一部分)的组合可以包括聚合反应器库存的基本上所有(例如，大于或等于约80％、85％、90％、95％、99％或100％)的液体和气体非产物组分。第一清洁阶段和第二清洁阶段也可以分别称为第一吹扫阶段和第二吹扫阶段，并且第一处理气体和第二处理气体也可以分别称为第一吹扫气体和第二吹扫气体。
参考图1的实施例，在聚合反应器倾倒期间，聚合反应器库存从聚合反应器中清空并通过倾倒罐进料管线11引入到倾倒罐系统10中。参考作为可以利用本公开的倾倒罐(例如，图1的倾倒罐系统10)的聚合系统I的示意图的图2，根据本公开的实施例，倾倒罐进料管线11(图1)可以与聚合反应器21流体连接，例如通过将倾倒罐进料管线11与反应器流出物管线26耦接，所述反应器流出物管线用于在聚合期间将聚合反应器流出物转移到下游分离系统40，和/或通过将倾倒罐进料管线11与一个或多个专用倾倒管线27耦接，所述一个或多个专用倾倒管线用于在聚合反应器倾倒期间将聚合反应器库存转移到倾倒罐。例如但不限于，在聚合反应器倾倒期间，聚合反应器库存可以例如分别沿聚合反应器流出物管线26的区段31A、31B或31C在第一直列式闪蒸加热器(本文也称为“闪蒸管线加热器”)、第二直列式闪蒸加热器(例如，第二闪蒸管线加热器)或第三直列式闪蒸加热器30C(例如，第三闪蒸管线加热器)的上游或下游通过与反应器流出物管线26耦接的倾倒罐进料管线11引入到倾倒罐系统10中。可替代地，聚合反应器库存可以通过如下文参考图3所述的耦接到固体排放导管41的倾倒罐进料管线11和/或通过耦接到一个或多个专用倾倒管线27的倾倒罐进料管线11引入到倾倒罐系统10中。在实施例中，如上所述，利用多个耦接到聚合反应器21的倾倒罐进料管线11在聚合反应器倾倒过程期间将聚合反应器21的库存转移到倾倒罐系统10。如本文所述，在第一阶段清洁和第二阶段清洁之后，可以通过倾倒管线8、一个或多个阀VA/VB和容器(例如，垃圾箱)9从倾倒罐容器12中去除倾倒罐库存。
参考图1，在减压阶段、第一清洁阶段和第二清洁阶段期间，可以利用一个或多个塔顶气体管线分别从倾倒罐容器12中去除闪蒸气体、第一气体(例如，第一排放气体)和第二气体(例如，第二排放气体)。第一塔顶气体管线20A可以将倾倒罐容器12与火炬流体连接，由此通过第一塔顶气体管线20A离开倾倒罐容器12的气体可以被送到火炬。排放过滤器30可以定位在第一塔顶气体管线20A(和/或第二塔顶气体管线20B和/或第三塔顶气体管线20C)上，使得夹带的固体可以在燃烧之前从通过其中的气体中去除。第二塔顶气体管线20B和/或第三塔顶气体管线20C可以将倾倒罐容器12与分离设备40流体连接，这在下文参考图2和3进一步描述。例如，第二塔顶气体管线20B可以将倾倒罐容器12与分离设备40的闪蒸室32流体连接，如下文参考图3进一步描述的。可替代地或另外，第三塔顶气体管线20C可以将倾倒罐容器12与氮气分离器(例如，INRU)流体连接，同样如下文参考图3进一步描述的。
聚合反应器库存可以在压力下进料到倾倒罐系统10。在实施例中，在聚合反应器库存转移到倾倒罐系统10之后，倾倒罐系统10与聚合反应器隔离(例如，通过倾倒罐进料管线11中的一个或多个阀)并且倾倒罐容器12中的压力降低，由此产生包括非产物组分的至少一部分的第一部分的闪蒸气体，并通过塔顶气体管线20A、20B或20C从倾倒罐容器12中将其回收。在实施例中，当聚合反应器21被倾倒时，在将第一加热处理气体或第二加热处理气体引入到倾倒罐容器12中之前，闪蒸通过分离设备回收闪蒸气体。
如上文所述，从倾倒罐中去除非产物组分的至少一部分可以包括降低倾倒罐的压力(即减压)，由此产生包括液体和气体非产物组分的至少一部分的第一部分的闪蒸气体，并通过塔顶气体管线从倾倒罐中将其回收。在实施例中，闪蒸通过打开倾倒罐系统10与分离设备40的闪蒸室32(下文参考图3所述)之间的阀VC来实现，并且闪蒸气体通过塔顶气体管线(例如，塔顶气体管线20B)传递，所述塔顶气体管线将包括非产物组分的至少一部分的第一部分的闪蒸气体引入到分离设备40的闪蒸室32中，这在下文进一步描述。在此类实施例中，可以利用分离设备从闪蒸气体中分离出一种或多种非产物组分，如稀释剂(例如，异丁烷(iC4))、烃处理气体(例如，iC4、燃气)、单体(例如，乙烯)、共聚单体(例如，己烷)或其组合。在实施例中，闪蒸包括通过塔顶气体管线(例如，第三塔顶气体管线20C)将倾倒罐容器12排放到(下文参考图3进一步描述的)分离设备40的氮气分离器45(例如，INRU)，所述塔顶气体管线将包括非产物组分的至少一部分的第一部分的闪蒸气体引入到分离设备40的氮气分离器45中，这在下文进一步描述。
根据本公开，从倾倒罐中去除非产物组分的至少一部分包括使倾倒罐系统10中转移的聚合反应器库存的聚合物绒毛经受第一清洁阶段(本文也称为第一吹扫阶段)，所述第一清洁阶段包括通过将主要包括一种或多种烃的第一加热处理气体(本文也称为加热烃处理气体)引入到倾倒罐容器12中来加热聚合物绒毛，直到达到聚合物绒毛的第一清洁阶段温度为止，并在第一清洁阶段期间从倾倒罐容器12中回收包括液体和气体非产物组分的至少一部分的第二部分的第一气体(例如，第一排放气体)。
根据本公开，在第一清洁阶段期间引入到倾倒罐容器12中的加热烃处理气体包括、基本上由或由一种或多种具有一到五个碳的烃(C1-C5烃)组成。在实施例中，加热烃处理气体包括、基本上由或由异丁烷、异戊烷、燃气、丙烷、丙烯或其组合组成。如本文所利用的，“燃气”包括例如通过管道供应到设备的天然气。例如，燃气可以包括或由90wt％或更多的甲烷组成，其余部分主要包括乙烷、二氧化碳、氮气和/或可以伴随天然气管道的其它少量轻质烃气体。在实施例中，加热烃处理气体包括、基本上由或由异丁烯组成。在实施例中，加热烃处理流含有少于50、45、40、35、30、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.5或0.1重量百分比的除C1-C5烃之外的气体组分。
根据本公开，从倾倒罐中去除非产物组分的至少一部分进一步包括在第一清洁阶段之后使倾倒罐系统10中的聚合物绒毛经受第二清洁阶段(本文也称为第二吹扫阶段)，所述第二清洁阶段包括通过将包括、基本上由或由氮气组成的第二加热处理气体(也称为加热氮气处理气体)引入到倾倒罐容器12中来吹扫聚合物绒毛，并在第二清洁阶段期间从倾倒罐容器12中回收包括液体和气体非产物组分的至少一部分的第三部分的第二气体(例如，第二排放气体)。在实施例中，第二加热处理气体含有小于50、45、40、35、30、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.5或0.1重量百分比的除氮气之外的气体组分。因此，在由第一清洁阶段提供的加热之后，在实施例中，可以在第二清洁阶段期间用氮气吹扫一段时间，以从倾倒罐容器12中的聚合物和周围的蒸气空间中去除残留烃。在实施例中，第一清洁阶段和/或第二清洁阶段可以继续，直到达到小于或等于10、5、4、3、2、1或基本上0vol％的爆炸下限(LEL)为止。如本文所利用的，LEL被定义为通过各种机制取决于用于测量(例如，红外吸收、通过催化珠燃烧等)％LEL的仪表的蒸气空间中可燃烃气体的浓度。
加热处理气体(例如，第一清洁阶段的加热烃处理气体和第二清洁阶段的加热氮气处理气体)在低于聚合物绒毛的熔融温度的温度下引入到倾倒罐容器12中。烃处理气体可以通过烃处理气体管线15B和处理气体管线15引入到气体加热器6(例如，蒸汽加热器)中进行加热，以提供加热烃处理气体。氮气可以通过氮气管线15A和处理气体管线15引入到加热器6或另一种加热器中进行加热，以提供第二加热处理气体。加热处理气体(例如，第一清洁阶段的加热烃处理气体，第二清洁阶段的加热氮气处理气体)可以通过加热处理气体管线15′引入到倾倒罐容器12中。用于加热第一处理气体(例如，如上所述的烃)并提供第一加热处理气体和/或加热氮气并提供第二加热处理气体的加热器6可以是本领域技术人员已知的任何适合于将处理气体加热到期望温度以产生加热处理气体的加热器。在实施例中，加热器6包括蒸汽加热器。在实施例中，加热器6包括管壳式加热器。在实施例中，用于加热第一处理气体的加热器6包括聚合系统(例如，图2的聚合系统I或图3的集成聚合系统II)的一个或多个闪蒸管线加热器(例如，图2和3的30A、30B、30C)，如下文参考图2和3的实施例进一步描述的。在实施例中，利用不同的或相同的加热器6加热用于在第二清洁阶段期间引入到倾倒罐中的氮气。例如，当利用一个或多个闪蒸管线加热器来加热第一处理气体时，可以利用不同的加热器来加热氮气以提供第二处理气体。
在实施例中，在第一清洁阶段期间引入到倾倒罐容器12中的第一加热处理气体(例如，加热烃处理气体)和/或在第二清洁阶段期间引入到倾倒罐容器12中的第二加热处理气体(例如，加热氮气)的温度在聚烯烃绒毛(例如，聚乙烯均聚物或聚乙烯共聚物，如乙烯和1-己烯共聚物)的熔融温度的约85％到约95％、约80％到约90％或约90％到约95％的范围内。在实施例中，在第一清洁阶段期间引入到倾倒罐容器12中的第一加热处理气体(例如，加热烃处理气体)和/或在第二清洁阶段期间引入到倾倒罐容器12中的第二加热处理气体(例如，加热氮气)的温度范围为约环境温度到约200°F(约环境温度到约93.3℃)、约68°F到约200°F(约20℃到约93.3℃)、约68°F到约190°F(约20℃到约87.8℃)、约70-90°F到约190-200°F(约21.1-32.2℃到约87.8-93.3℃)、约70-90°F到约160-180°F(约21.1-32.2℃到约71.1-82.2℃)。为了防止倾倒罐容器12内的烃处理气体冷凝，在实施例中，烃处理气体可以在引入到倾倒罐容器12中之前由加热器6过热到高于其露点温度的温度。
在实施例中，在第一清洁阶段期间维持倾倒罐背压。例如，在实施例中，在第一清洁阶段的至少一部分期间维持大于或等于约5、70、100或130psig或在约5到约130psig、约5到约70psig、约5到约30psig或约70到约130psig范围内的倾倒罐背压。维持倾倒罐背压可以允许利用较低表观速度的加热烃处理气体，同时采用较高质量流速的加热烃处理气体(例如，异丁烷)。
处理气体(例如，第一清洁阶段期间的加热烃处理气体和第二清洁阶段期间的加热氮气处理气体)的引入速度可以大于或小于倾倒罐容器12中聚合物床的最小流化速度。在实施例中，在第一清洁阶段期间引入到倾倒罐容器12中的加热烃处理气体和/或在第二清洁阶段期间引入到倾倒罐容器12中的加热氮气处理气体以低于倾倒罐容器12中聚合物绒毛的最小流化速度的表观速度引入。在第一清洁阶段和/或第二清洁阶段期间，维持表观速度低于最小流化速度可以有利地减少顶部夹带的细颗粒的量(例如，通过流20A、20B或20C离开倾倒罐容器12)。
如本领域技术人员将理解的以及在本公开的帮助下，在由于流化考虑而将速度限制为特定最大速度的实施例中，在倾倒罐容器12中保持的背压、烃处理气体(例如，异丁烷)蒸气的最终密度、烃处理气体(例如，异丁烷)蒸气的饱和温度/露点、可以在不熔化聚合物绒毛的情况下使用的最高温度(例如，190°F)和烃处理气体的蒸气的最大加热速率之间可以存在折衷。
在实施例中，加热处理气体(例如，第一清洁阶段期间的加热烃处理气体和第二清洁阶段期间的加热氮气处理气体)的流量增加，使得利用大于或等于最小流化速度的表观速度，并且聚烯烃绒毛被流化。在此类实施例中，如本领域技术人员将理解的以及在本公开的帮助下，可以适当地考虑流化，如并入格栅板、细粒分离等。
在实施例中，定义为聚合物绒毛在第一清洁阶段期间带来的内部温度的第一清洁阶段温度在聚合物绒毛的熔融温度的约85％到约95％、约80％到约90％或约90％到约95％的范围内。在实施例中，第一清洁阶段温度是范围为约120°F到约190°F(约49℃到约87℃)、约120°F到约130°F(约49℃到约54℃)、约150°F到约190°F(约65℃到约87℃)、约160°F到约190°F(约71℃到约87℃)、约150°F到约180°F(约65℃到约82℃)或大于或等于约150°F、160°F、170°F、180°F或190°F(约65℃、71℃、76℃、82℃或87℃)的温度。在实施例中，进行第一阶段清洁，直到床温度测量结果各自在入口温度的10°F或15°F之内，以避免为最后一点加热的发生而等待过多的时间。
在实施例中，在第一清洁阶段期间，通过引入第一加热处理气体(例如，加热烃处理气体)提供大于或等于约5000、6000或7000BTU/h-ft2的每横截面积倾倒罐容器12的加热速率。在实施例中，操作根据本公开的倾倒罐系统10的方法进一步包括选择加热烃处理气体的流速、在第一清洁阶段期间引入到倾倒罐容器12中的加热烃处理气体的温度、第一清洁阶段期间倾倒罐容器12的背压或其组合，以最小化第一清洁阶段时间，其中第一清洁阶段时间是第一清洁阶段的持续时间。在实施例中，在小于或等于约24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1小时的第一清洁阶段时间内达到第一清洁阶段的第一清洁阶段温度。在实施例中，通过选择如本文所述的第一清洁阶段的条件，可以在约4小时到约8小时、约12小时到约18小时或约4小时到约20小时的第一清洁阶段时间内完成将倾倒罐容器12中的聚合物绒毛床加热到第一清洁阶段温度。
在实施例中，可以在小于或等于约24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1小时的总清洁时间内进行操作倾倒罐的方法，包含减压步骤以及第一清洁阶段和第二清洁阶段。
在实施例中，从聚合物绒毛中去除液体和气体非产物组分的至少一部分所需的时间(例如，通过从倾倒罐容器12中回收闪蒸气体、第一气体和第二气体)小于或等于通过除了以下所描述之外相同的方法从相同聚合物绒毛中去除非产物组分的相同至少一部分所需的时间的约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％，所述相同方法的不同之处在于仅利用了主要包括氮气的加热处理气体而没有第一清洁阶段，所述第一清洁阶段中将主要包括一种或多种烃(例如，异丁烷)的第一处理气体引入到倾倒罐容器12中(即，没有第一清洁阶段并且仅具有采用氮气的第二清洁阶段)。
在实施例中，在第一清洁阶段期间引入到倾倒罐容器12中的第一加热处理气体(例如，加热烃处理气体)和/或在第二清洁阶段期间引入到倾倒罐容器12中的第二加热处理气体(例如，加热氮气处理气体)引入到倾倒罐容器12的底部部分(例如，总高度HT的底部10％、20％、30％、40％)，如下文参考图4所述的，所述图4是根据本公开的实施例的倾倒罐容器12的示意图。
在实施例中，加热处理气体(例如，第一清洁阶段的加热烃处理气体和/或第二清洁阶段的加热氮气处理气体)通过气体分配系统7引入到倾倒罐容器12中，所述气体分配系统可操作以围绕倾倒罐容器12的横截面积基本上均匀地分配加热处理气体，同时允许聚合物在其中向下流动，随后将处理气体引入其中。气体分配系统7可以是或类似于吹扫塔中的气体分配系统(例如，如下文进一步描述的吹扫塔42)，或者可替代地，其可以是或类似于流化床格栅板，或者其可以是任何适合于在聚合物床中分配气体同时在清洁/脱气后仍允许聚合物向下流动的机构。在实施例中，气体分配系统包括流化床格栅板、J-purgeTM、气体分配器(例如，圆形气体分配歧管)或其组合。
在实施例中，在第一清洁阶段期间从倾倒罐系统10中回收的第一气体通过塔顶气体管线(例如，第一塔顶气体管线20A)从倾倒罐容器12中去除，并且在其(例如，在排放过滤器30中)过滤之后被送到火炬。可替代地，在第一清洁阶段期间从倾倒罐系统10中回收的第一气体通过与分离设备40流体连接的塔顶气体管线(例如，第二塔顶气体管线20B或第三塔顶气体管线20C)从倾倒罐容器12中去除，并且一种或多种组分(例如，烃、稀释剂、烃处理气体)可以在其再循环(例如，将烃和/或稀释剂再循环到聚合反应器21；将烃处理气体再循环到倾倒罐系统10；和/或当稀释剂是如异丁烷等烃处理气体时将稀释剂再循环到倾倒罐系统10)和燃烧之前从其中分离。在实施例中，在第二清洁阶段期间从倾倒罐系统10中回收的第二气体通过塔顶气体管线(例如，第一塔顶气体管线20A)从倾倒罐容器12中去除，并且在其(例如，在排放过滤器30中)过滤之后被送到火炬。可替代地，在第二清洁阶段期间从倾倒罐系统10中回收的第二气体通过与分离设备40流体连接的塔顶气体管线(例如，第二塔顶气体管线20B或第三塔顶气体管线20C)从倾倒罐容器12中去除，并且一种或多种组分(例如，烃、氮气)在其再循环(例如，将烃再循环到反应器21，将氮气再循环到倾倒罐容器12)或燃烧之前从其中分离。例如，在实施例中，聚烯烃生产过程包括氮气分离器45(例如，异丁烷和氮气回收单元(1NRU))，如下文参考图3进一步描述的，并且在第二清洁阶段期间作为第二处理气体引入到倾倒罐系统10中的氮气的至少一部分包括从氮气分离器45中回收和再循环的氮气。在实施例中，包括氮气和经吹扫的残留烃的第二气体通过第三塔顶气体管线20C引入到氮气分离器45中，并且在氮气分离器45中与其分离的氮气管线46中的氮气返回至倾倒罐系统10(例如，通过耦接到氮气管线46的管线15A)以在第二清洁阶段期间用作第二处理气体(例如，氮气处理气体)。在此类实施例中，一旦放回到管线上，在氮气分离器45中从第二气体中分离出的烃流48B中的烃就可以随后返回到聚合反应器21。在此类实施例中，在从氮气分离器45再循环的氮气被用作第二处理气体的第一部分之后，新鲜氮气(例如，通过耦接到新鲜氮气管线47的管线15A)可以被用作第二处理气体的第二部分。
如本领域技术人员将理解的以及在本公开的帮助下，第二清洁阶段中的氮气吹扫和到火炬的排放需要添加燃气(例如，在从吹扫容器12中回收加热氮气处理气体之后添加燃气)以满足燃烧效率的最小热值，并且还产生NOx排放。在根据本公开的实施例中，在第一清洁阶段期间利用主要包括烃的第一加热处理气体而不是仅利用氮气吹扫来吹扫倾倒罐容器12可以减少在吹扫倾倒罐容器12期间产生的NOx排放量。在实施例中，燃烧第一气体和/或第二气体，并且本文所公开的方法通过燃烧产生的NOx排放量小于或等于通过除了以下所描述之外相同的方法产生的NOx排放量，所述相同方法的不同之处在于仅利用了主要包括氮气的加热处理气体而没有主要包括一种或多种烃的第一处理气体(即，仅使用氮气吹扫倾倒罐，而没有使用如异丁烷等烃的第一清洁阶段)。
参考图4，在实施例中，倾倒罐容器12是具有盖区段1、底部圆锥区段2和直线区段3的大致圆柱形的容器。容器12的直线区段3在底部圆锥区段2之上，并且其高度H3范围可以为约8-10英尺到约80-100英尺或更大(约2.4-3.0m到约24-30m或更大)。容器12的直线区段3的内径D1的范围为约6英尺到约25英尺(约1.8m到约7.6m)。在实施例中，容器12的盖1的高度H1可以是直径D1的约两倍。在实施例中，容器12的盖1是椭圆形的，并且H1为约20％、25％、30％、40％或50％D1。底部圆锥区段2的高度H2的范围可以为约3英尺到约35英尺(约0.9m到约10.6m)。在实施例中，底部圆锥区段2与水平面形成小于或等于45度、60度或70度的角度α。利用这种角度α可以最小化气体分配系统7下方的聚合物绒毛的量。区段4可以定位在底部圆锥区段2下方。区段4可以含有用于改变引入其中的气体(例如，处理气体)流量的插入物，如但不限于可从杰里科和杰汉森公司(Jenike and Johanson)获得的J-purgeTM十字架、草帽式插入物或Binsert。区段4可以具有高度H4范围为约2英尺到约12英尺(约0.6m到约3.6m)的直边。容器12的区段4的内径D2范围可以为约2英尺到约12英尺(约0.6m到约3.6m)。如果存在，底部喷嘴5可以定位在底部圆锥区段2和/或区段4下方。底部喷嘴5可以是圆锥形的。在实施例中，底部喷嘴5的高度H5的范围可以为约1英尺到约17英尺(约0.3m到约5.1m)、约1英尺到约20英尺(约0.3m到约6.0m)或约2英尺到约20英尺(约0.6m到约6.0m)。喷嘴5的出口直径D3的范围可以为约1英尺到约5英尺(约0.3m到约1.5m)、约1英尺到约4英尺(约0.3m到约1.2m)或约1英尺到约3英尺(约0.3m到约0.9m)。在实施例中，底部喷嘴5与水平面形成小于或等于45度、60度或70度的角度α′。在实施例中，高度H6等于帽1的高度H1和直线区段3的高度H3之和。在实施例中，等于H1+H2+H3+H4+H5的总高度HT的范围为约10英尺到约100英尺或更大(约3.0m到约30.4m或更大)、约30英尺到约100英尺(约6.0m到约30.4m)或约20英尺到约100英尺(约6.0m到约30.4m)。
气体分配系统7可以至少部分地安置在底部圆锥区段2内、靠近底部圆锥区段2上方(例如，在5英尺、4英尺、3英尺、2英尺、1英尺或0.5英尺内)、接近底部圆锥区段2下方(例如，在5英尺、4英尺、3英尺、2英尺、1英尺或0.5英尺内)或其组合。例如，在图4的实施例中，气体分配系统7在圆锥区段2下方，在区段4内。在实施例中，气体分配系统7定位在底部圆锥区段2的底部出口处。在实施例中，气体分配系统7包括定位在倾倒罐容器12的底部部分(例如，总高度HT的下部10％、15％、20％、30％或40％)的分配器。
在实施例中，倾倒罐容器12不包括与其接触以向容器12提供热量的蒸汽夹套。例如，倾倒罐容器12不包括通常用于底部圆锥区段2上的蒸汽夹套。
在实施例中，第一加热处理气体(例如，加热烃处理气体)以约2,500磅/小时到约20,000磅/小时、约2,000磅/小时到约20,000磅/小时或约1,000磅/小时到约20,000磅/小时的流速引入到倾倒罐容器12中。在一些此类实施例中，第一加热处理气体包括燃气。在实施例中，第一加热处理气体(例如，加热烃处理气体)以约20,000磅/小时到约200,000磅/小时、约10,000磅/小时到约200,000磅/小时或约20,000磅/小时到约150,000磅/小时的流速引入到倾倒罐容器12中。在一些此类实施例中，第一加热处理气体包括异丁烷。在实施例中，第一加热处理气体(例如，加热烃处理气体)通过气体分配系统7以约2英尺/分钟到约30英尺/分钟(约0.01米/秒到约0.15米/秒)的速度(用V1表示)和直线区段3内约1英尺/分钟到约6英尺/分钟(约0.005米/秒到约0.03米/秒)的表观速度(用V2表示)分配。在实施例中，第二加热处理气体(例如，加热氮气处理气体)以约2,000磅/小时到约20,000磅/小时、约5,000磅/小时到约10,000磅/小时或约2,000磅/小时到约10,000磅/小时的流速引入到倾倒罐容器12中。在实施例中，第二加热处理气体(例如，氮气处理气体)通过气体分配器7以约2英尺/分钟到约30英尺/分钟(约0.01米/秒到约0.15米/秒)的速度(用V1表示)和直线区段3内约1英尺/分钟到约6英尺/分钟(约0.005米/秒到约0.03米/秒)的表观速度(用V2表示)分配。
为了便于随后的描述，现在将参考图2和图3描述可以利用本公开的倾倒罐系统10和操作倾倒罐系统10的方法的聚合系统，所述图2是根据本公开的实施例的聚合系统I的示意图，并且所述图3是根据本公开的实施例的包括倾倒罐系统10的集成聚合系统II的示意图。聚合系统可以包括一个或多个聚合反应器20，如液相反应器或气相反应器。聚合系统还可以包括液相反应器和气相反应器的组合。如果聚合系统包括多个聚合反应器，则聚合反应器可以串联、并联或以任何其它合适的组合或配置进行布置。在聚合反应器中，一种或多种烯烃单体聚合以形成包括聚合物微粒的产物，所述产物通常并且在本文中称为聚合物绒毛。聚合物绒毛可以具有一种或多种所关注的熔融性质、物理性质、流变性质和/或机械性质，如密度、熔融指数(MI)、熔体流动速率(MFR)、共聚物或共聚单体含量、模量和结晶度。如本领域技术人员已知的以及在本公开的帮助下，可以选择如温度、压力、流速、机械搅拌、产物取出、组分浓度、聚合物生产率等反应条件，以达到期望的聚合物绒毛性质。除了一种或多种烯烃单体之外，促进单体聚合的催化剂通常被添加到聚合反应器21中。催化剂可以是悬浮在聚合反应器21内的流体介质中的颗粒。通常，可以使用菲利普斯(Phillips)催化剂、齐格勒(Ziegler)催化剂、齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂、茂金属和其它众所周知的聚烯烃催化剂以及助催化剂。这种催化剂的实例是在二氧化硅载体上含有六价铬的氧化铬催化剂。无烯烃稀释剂或矿物油可以用于例如制备催化剂和/或将催化剂递送到聚合反应器21。进一步地，可以将稀释剂进料到聚合反应器21，所述聚合反应器通常是液相反应器。稀释剂可以是在反应条件下呈液体的惰性烃，如但不限于异丁烷、丙烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、正己烷、环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、乙基环己烷等。稀释剂的目的通常是将催化剂颗粒和聚合物悬浮在聚合反应器21内，例如用于形成浆料。一些聚合过程可能不采用单独的稀释剂，如在丙烯单体本身可以充当稀释剂的选定聚丙烯生产的情况下。如上文所述，在倾倒罐清洁期间利用的第一处理气体(例如，加热烃处理气体)可以包括稀释剂(例如，异丁烷、异戊烷)。
动力装置可以存在于聚合系统的聚合反应器21内。例如，在如环流浆料反应器等液相反应器内，叶轮可以在流体介质内产生湍流混合区。叶轮可以由发动机驱动，以推动流体介质以及悬浮在流体介质内的任何催化剂、聚烯烃绒毛或其它固体微粒通过反应器的闭合回路。类似地，在如流化床反应器或塞流式反应器等气相反应器例中，可以使用一个或多个桨叶或搅拌器来混合反应器内的固体颗粒。
如以上所讨论的，聚合系统I或集成聚合系统II可以包括一个或多个聚合反应器20，所述一个或多个聚合反应器进而可以是相同或不同类型的。此外，在多反应器系统中，反应器可以串联或并联布置。无论反应器类型如何，都会产生固体聚烯烃微粒产物，其在本文中一般称为“聚合物绒毛”。在实施例中，聚合反应器21包括在液相内发生聚合的反应器。此类液相反应器的实例包括高压釜、沸腾液体池反应器、环流浆料反应器等。在实施例中，聚合反应器21包括环流浆料反应器。在实施例中，固体产物聚烯烃包括聚乙烯(和其共聚物)。应当理解，本技术类似地适用于其它类型的液相反应器和聚合。
环流浆料反应器通常由通过光滑弯管或弯头连接的管段构成。在实施例中，聚合反应器21可以用于在浆料条件下进行聚乙烯聚合，其中如聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃的不溶性颗粒在流体介质中形成并且作为浆料悬浮直到被去除。如泵等动力装置使流体浆料在反应器中循环。泵的实例是直列式轴流泵，其泵叶轮安置在反应器内部以在流体介质内产生湍流混合区。叶轮还可以有助于以足够的速度推动流体介质通过反应器的闭合回路，以保持如催化剂或聚烯烃产物等固体微粒悬浮在流体介质中。叶轮可以由发动机或其它动力驱动。在实施例中，聚合反应器21是环流浆料反应器，所述环流浆料反应器耦接到倾倒罐系统10(例如，反应器流出物管线26耦接到倾倒罐进料管线11)，使得倾倒罐系统10在需要倾倒环流浆体反应器时接收环流浆体反应器的浆料内含物(例如，库存)。
聚合反应器21内的流体介质可以包含烯烃单体和共聚单体、稀释剂、助催化剂(例如，三乙基硼、甲基铝氧烷、如三乙基铝的烷基等)、分子量控制剂(例如，氢)和任何其它期望的共反应剂或添加剂。此类烯烃单体和共聚单体通常是每分子具有至多10个碳原子的1-烯烃，并且通常在比4-位置更靠近双键处没有支化。单体和共聚单体的实例包含乙烯、丙烯、丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯和1-癸烯。同样，典型的稀释剂是在反应条件下呈惰性和液态的烃，并且包含例如异丁烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、正己烷、环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、乙基环己烷等。这些组分通过指定位置处的入口或导管添加到聚合反应器内部，如在聚合反应器进料管线25处所描绘的。
同样地，如之前所讨论的那些催化剂可以通过合适位置处的导管添加到聚合反应器21，所述导管可以包含稀释剂载体。用于聚合存在的乙烯单体和共聚单体的催化剂的实例包含在二氧化硅载体上含有六价铬(或Cr+2)的氧化铬。应解释的是，在某些实施例中，催化剂原料中的铬在聚烯烃设施处作为Cr+3接收。此催化剂可以经受导致活化催化剂中的化合价变化为Cr+6的一氧化碳(CO)活化过程。随后，在反应器中的聚合期间，由于聚合反应器21中的聚合内含物中存在单体(例如，乙烯)，活化催化剂中的Cr+6化合价变为Cr+2。有利地，催化剂中的Cr+2位点对于聚合是活性的。然而，应强调的是，如之前所讨论的，可以采用除铬体系之外的多种催化剂体系。
总之，聚合反应器21中的添加组分通常包含催化剂是悬浮颗粒的反应器21内的流体介质。调节如温度、压力和反应物浓度等反应条件，以促进聚合反应器21中聚烯烃的期望性质和生产率，从而控制聚合反应器21的稳定性等。温度通常维持在聚合物产物进入溶液的水平以下。由于聚合反应的放热性质，冷却流体可以通过夹套围绕聚合反应器21的部分循环以去除多余的热量，由此将温度维持在通常在150°F到250°F(65℃到121℃)之间的期望范围内。同样地，可以在期望的压力范围内调节压力，所述期望的压力范围通常为100到800psig，其中典型的范围为450-700psig。
随着聚合反应在聚合反应器21内进行，单体(例如，乙烯)和共聚单体(例如，1-己烯)聚合以形成在反应温度下基本上不溶于流体介质的聚烯烃(例如，聚乙烯)聚合物，由此在介质内形成固体微粒的浆体。这些固体聚烯烃微粒可以通过沉降腿或其它手段从聚合反应器21中去除，如但不限于连续取出。在下游处理中，如以下所讨论的，从聚合反应器21排出的聚烯烃可以从浆料中提取并纯化。
通过聚合系统的聚合反应器流出物管线26从聚合反应器21中去除的聚合反应器流出物可以包含聚合物绒毛(例如，固体产物聚烯烃)以及非聚合物组分(例如，液体和气体非产物组分)，如稀释剂、未反应的单体和/或共聚单体以及残留的催化剂。在某些实施例中，在聚合反应器21的构造中，排放喷嘴和导管可以安装(例如，焊接)在切入到反应器壁中的龙头或孔处并且与聚合反应器流出物管线26流体连接。在在线操作期间(例如，在聚合期间)，通过聚合反应器流出物管线26离开聚合反应器21的聚合反应器流出物随后如通过分离系统40被处理，以从包括大部分固体产物聚烯烃和少量非固体组分的固体排放物43(例如，固体聚合物产物回收管线42)中分离大部分非固体、非产物(例如，非聚合物)组分48(例如，稀释剂和未反应的单体)。离开分离系统40的非固体、非产物(例如，非聚合物)组分可以通过管线48输送到再循环设备50，并且再循环设备50可以用于通过一个或多个再循环管线55将分离的非固体、非产物组分中的一种或多种(直接或间接通过分馏和/或进一步处理)再循环到聚合反应器21。一个或多个闪蒸管线加热器30(例如，具有三个：第一闪蒸管线加热器30A、第二闪蒸管线加热器30B和第三闪蒸管线加热器30C，如图2和3的示例性实施例中所示)可以用于在引入到分离设备40之前加热聚合反应器流出物26。在实施例中，可以利用约5个、10个、15个、20个、25个、30个或更多个、1个到30个、5个到30个或10个到30个闪蒸管线加热器或闪蒸管线加热器区段。尽管可以利用本领域已知的任何合适的设备和方法在正常操作期间(例如，在聚合期间)从固体产物聚烯烃中分离出非产物组分，但可以在本公开的实施例中利用的特定设备和方法将如下文关于图3所描述的，所述图3是根据本公开的实施例的集成聚合系统II的示意图。
在正常操作期间(例如，在稳态聚合期间而不是聚合反应器倾倒期间)，在穿过一个或多个直列式闪蒸加热器30(图2和3的实施例中所示的三个30A、30B和30C)之后，可以将来自聚合反应器21的聚合反应器流出物管线26引入到分离设备40的闪蒸室32中。直列式闪蒸加热器30A/30B/30C可以是环绕导管，所述环绕导管使用蒸汽或蒸汽冷凝物例如作为加热介质，以为聚合反应器流出物管线26中的聚合反应器流出物提供间接加热。因此，聚合反应器流出物管线26中的聚合反应器流出物在其引入到闪蒸室32中之前进行加热。而且，在聚合反应器流出物进入闪蒸室32之前，可以将水或其它催化剂毒物注射到聚合反应器流出物中以使其中任何残留的催化剂失活。因为这些注射的组分根据定义是催化剂毒物，因此其通常从再循环到聚合反应器21的任何回收材料(例如，单体或稀释剂)中完全去除或至少基本上去除。闪蒸室32被配置成从包括大部分固体聚烯烃和少量非固体组分的固体排放物41中分离出包括聚合反应器流出物的大部分非固体组分的塔顶闪蒸气体。在闪蒸室32中，聚合反应器流出物的大部分非固体组分作为闪蒸气体33中的蒸气从塔顶排出。在聚乙烯生产中，这种蒸气通常主要是稀释剂，如异丁烷或前面提到的其它稀释剂。此蒸气还可以含有未反应的单体(例如，乙烯)和其它轻质组分，以及未反应的共聚单体(例如，351-己烯、丁烯、1-戊烯、1-辛烯和1-癸烯)和其它重质组分(例如，己烷和低聚物)。通常，轻质组分或“轻”可以定义为沸点低于所采用稀释剂的那些轻质组分。相反，重质组分或“重”可定义为沸点高于稀释剂的那些组分。闪蒸气体33的示例性大致组成为94wt％异丁烷、5wt％乙烯和1wt％其它组分。可以在闪蒸室32中维持一定水平或体积的聚合物绒毛，以提供聚合物绒毛在室32中的另外的停留时间，从而促进多孔绒毛颗粒中夹带的液体和蒸气的分离。
闪蒸气体33可以在如但不限于旋风分离器、袋式过滤器等固体去除设备34中进行处理，在所述固体去除设备中夹带的聚合物绒毛固体(例如，通常细颗粒或细粒)被去除并返回到闪蒸室32或到下游设备，如下文所讨论的吹扫塔42。例如，闪蒸气体33还可以行进通过脱氧床。此外，闪蒸气体33可以通过管线35输送并在热交换器38(例如，管壳式结构)中冷却或冷凝。经冷却或冷凝的闪蒸气体可以通过管线48A传输到再循环设备50，并通过再循环管线55(例如，通过与其相关的进料系统或分馏系统)进一步再循环到聚合反应器21。
在实施例中，闪蒸室32中的固体(例如，固体产物聚烯烃)与少量夹带的稀释剂(和单体)一起被排出并且通过固体排放物41被送到吹扫塔42。如本领域普通技术人员将理解的，固体排放41导管可以包含阀配置，所述阀配置允许聚合物通过导管向下流动，同时降低蒸气在吹扫塔42与闪蒸室32之间流动的可能性。例如，可以在固体排放物41导管上安置一个或多个旋转或循环阀。此外，还可以在导管上安置一个或多个相对较小的绒毛(调压)室。在实施例中，来自闪蒸室32的绒毛固体被排放到低压闪蒸室中，并且从中提取的低压闪蒸气体被压缩以再循环到聚合反应器21。
在实施例中，离开闪蒸室32的固体排放物41(聚烯烃绒毛)被引入到吹扫塔42中。吹扫塔42被配置成使固体排放物经受氮气吹扫，因此提供清洁的聚合物绒毛和废吹扫气流，所述吹扫气流包括氮气和随其转移到吹扫塔的少量非固体组分(例如，稀释剂和/或单体)的至少一部分。吹扫塔42的目的是从进入的固体流中去除残留烃并在清洁的聚合物管线43中提供基本上清洁的聚合物绒毛。如本领域技术人员已知的，清洁的绒毛可以被运输或输送到挤出/装载系统以转化为粒料，并且作为聚烯烃粒料树脂分配和销售给客户。
在所展示的示例性吹扫塔系统中，固体聚合物产物经受氮气吹扫，其中氮气循环通过吹扫塔42以通过包括氮气的废吹扫气流去除残留烃并通过排放管线44提取去除的残留烃。
排放管线44中的废吹扫气流可以通过氮气分离器45送出，所述氮气分离器可操作以从废吹扫气流中分离出氮气流(可通过氮气流出口管线46从中提取)，并且因此包括少数非固体组分的至少一部分的烃流(可通过烃流出口管线48B从中提取)。烃流出口管线48B可以通过再循环设备50与再循环管线55流体连接。氮气分离器45可以是本领域已知的任何氮气分离器，如膜回收单元、变压吸附单元、制冷单元等，用于通过氮气流46回收氮气并排放分离的烃流48B，所述分离的烃流可以通过再循环设备50返回到聚合反应器21。氮气分离器45可以被称为异丁烷和氮气回收单元(INRU)。此外，可以将新鲜氮气47添加到氮气回路中(例如，添加到氮气流46中)以解决吹扫塔42系统中的氮气损失。如本文所述，在聚合反应器倾倒期间，在实施例中，由氮气分离器45产生的氮气流46的至少一部分(单独或与来自流42的新鲜氮气组合)可以在第二清洁阶段期间作为第二加热处理气体(例如，加热氮气处理气体)(例如，通过管线15A)被引入到倾倒罐系统10中。
如本领域普通技术人员将理解的，在分离系统40的稀释剂/单体回收中可以采用多种配置。例如，来自闪蒸室32的固体排放物41可以被送到另一个反应器(例如，气相反应器)而不是送到吹扫塔42或低压闪蒸室(例如，定位在闪蒸室32与吹扫塔42之间的第二低压闪蒸室)。如果排放到另一个反应器中，则催化剂毒物可能不会被注射到聚合反应器流出物的上游，并且因此，保留残留的活性催化剂用于进一步聚合。在另一种配置中，可以从分离系统40中清除吹扫塔42并且与下游挤出机进料罐组合。
根据本公开，倾倒罐系统10与聚合反应器21流体连接，使得聚合反应器21的库存可以在聚合反应器倾倒期间转移到倾倒罐系统10中。在实施例中，一个或多个专用聚合反应器倾倒管线27耦接到倾倒罐进料管线11，并用于将聚合反应器的库存转移到倾倒罐系统10中。可替代地，聚合反应器流出物管线26耦接到倾倒罐进料管线11，并用于在反应器倾倒期间将聚合反应器库存引入到倾倒罐系统10中。例如，如上所述，如图1所描绘的倾倒罐系统10的倾倒罐进料管线11可以通过一个或多个专用反应器倾倒管线27和/或通过反应器流出物管线26与图2的反应器21流体连接。在实施例中，倾倒罐系统10的倾倒罐进料管线11例如沿着第一闪蒸管线加热器30A下游的第一区段31A、沿着第二第二闪蒸管线加热器30B下游的第二区段31B和/或沿着第三闪蒸管线加热器30C下游的第三区段31C与一个或多个闪蒸管线加热器中的至少一个闪蒸管线加热器下游的反应器流出物管线26流体连接，并且聚合反应器21的内含物通过管线11(例如，如图3的实施例中的分流管线14所指示的)引入(例如，倾倒)到倾倒罐系统10中。
在实施例中，在聚合反应器倾倒期间，流体(例如，稀释剂，如异丁烷)可通过聚合反应器21、通过闪蒸管线加热器30A/30B/30C和分离设备40进行循环，并通过再循环设备50和再循环管线55再循环到聚合反应器21。在替代实施例中，在聚合反应器倾倒期间，流体(例如，稀释剂，如异丁烷)可以循环通过分离设备40、再循环设备50和再循环管线55以及旁通管线55′(例如，没有循环通过聚合反应器21)。在一些此类实施例中，聚合反应器库存通过耦接到倾倒罐进料管线11的专用倾倒罐进料管线27转移到倾倒罐系统10，并且上述流体循环没有改变。然而，在其它此类实施例中，倾倒罐系统10与在一个或多个闪蒸管线加热器中的至少一个闪蒸管线加热器下游的聚合反应器流出物管线26流体连接，由此在聚合反应器倾倒期间从聚合反应器21循环通过分离设备40并通过再循环设备50和再循环管线55再循环到聚合反应器21的流体的至少一部分可以作为第一加热处理气体(例如，加热烃处理气体)分流到倾倒罐系统10。例如，在图3的实施例中，分流管线14使倾倒罐系统10与第二闪蒸管线加热器30B下游的聚合反应器流出物管线26的第二区段31B流体连接。分流管线14可以使反应器流出物管线26在闪蒸管线加热器内的任何地方例如沿着闪蒸管线加热器的长度的约2/3或3/4与倾倒罐系统10流体连接。例如，如果有20个闪蒸管线加热器，则分流管线14可以使反应器流出物管线26在第13个到第15个闪蒸管线加热器之后与倾倒罐系统10连接。例如，在替代实施例中，分流管线14使倾倒罐系统10与第三闪蒸管线加热器30C下游的聚合反应器流出物管线26的第三区段31C流体连接。在替代实施例中，分流管线14使倾倒罐系统10与第一闪蒸管线加热器30A下游的聚合反应器流出物管线26的第一区段31A流体连接。以这种方式，在一个或多个闪蒸管线加热器30中的一个或多个中加热的循环流体的一部分可以作为烃处理气体(例如，通过加热处理气体管线15′)引入到倾倒罐系统10中。以这种方式，闪蒸管线加热器可以用作(例如，图1的实施例的)加热器6来加热流体，并提供用于引入到倾倒罐系统10中的第一加热处理气体(例如，加热烃处理气体)。
通过利用循环流体的分流部分作为加热烃流体以增加输入到倾倒罐系统10的热量的速率，如本文所述，可以利用现有闪蒸管线加热器的大流量和加热能力。常规地，聚合反应器21经常操作以使流体(例如，异丁烷)连续循环通过闪蒸管线加热器到达分离系统40和再循环设备50同时设备试图清除倾倒罐系统10(换句话说，在将反应器21的内含物倾倒到倾倒罐系统10与完成倾倒罐系统10的清洗之间的时间期间，如异丁烷等惰性稀释剂循环通过聚合系统II，使得聚合反应器21可以重新启动)。根据本公开的实施例，离开闪蒸管线加热器的这种加热流体(例如，异丁烷气体)的一部分或全部可以通过管线14和15′分流到定位在倾倒罐容器12的底部(例如，总高度HT的下部10％、15％、20％、30％、40％)的气体分配系统7中，以实现第一次清洁。在此类实施例中，在第一清洁阶段之后的第二清洁阶段期间，可以利用另外的加热器6来加热氮气以将其作为第二加热处理气体(例如，通过加热处理气体管线15′)引入到倾倒罐容器12中。
在实施例中，在不穿过聚合反应器21的情况下，循环流体(例如，再循环的异丁烷)的至少一部分从再循环管线55分流到一个或多个闪蒸管线加热器30中的至少一个闪蒸管线加热器上游的聚合反应器流出物管线26。例如，如图3所示，可以利用流体连接再循环管线55与聚合反应器流出物管线26的旁通管线55′在聚合反应器倾倒期间将从再循环设备50循环的流体(例如，异丁烷)的至少一部分分流到聚合反应器21，以将其引入到一个或多个绕过聚合反应器21的闪蒸管线加热器中的至少一个闪蒸管线加热器中。例如，在图3的实施例中，旁通管线55′使再循环管线55直接与第一闪蒸管线加热器30A上游的聚合反应器流出物管线26流体连接。在替代实施例中，旁通管线55′可以使再循环管线55直接与第一闪蒸管线加热器30A下游和第二闪蒸管线加热器30B上游的聚合反应器流出物管线26的第一区段31A流体连接。在替代实施例中，旁通管线55′可以使再循环管线55直接与第二闪蒸管线加热器30B下游和第三闪蒸管线加热器30C上游的聚合反应器流出物管线26的第二区段31B流体连接。在循环泵故障(例如，在浆料环流反应器21中)以及聚合反应器21的内含物/库存已经被倾倒到倾倒罐系统10的情况下，旁通管线55′可以从再循环设备50(例如，从其再循环异丁烷泵)泵送流体(例如，异丁烷)，以将异丁烷直接供应到一个或多个闪蒸管线加热器30A/30B/30C中的一个或多个闪蒸管线加热器中，从而为第一清洁阶段的倾倒罐加热过程提供第一加热处理气体(例如，异丁烷气体)。
本公开的系统和方法可以相对于用于在聚合反应器倾倒期间从转移到倾倒罐的聚合物绒毛中去除非产物组分的常规系统(例如，倾倒罐)和方法提供许多益处。下文将不受限制地概述许多潜在的优点。
本文所公开的倾倒罐和其操作方法提高了倾倒罐中的加热速率。另一个优点是可能需要非常少的另外的主要设备来实施根据本公开的实施例的倾倒罐，例如通过使用现有的闪蒸管线加热器来提供如上所述的加热烃(例如，异丁烷)处理气体。在实施例中，另外的设备包括倾倒罐容器12内部的吹扫分配系统7以及用于进行本文所述的适当的流体连接/耦接的相关管道和阀门。
由于第一处理气体(例如，烃处理气体)具有高于氮气的热容量和氮气密度的约75％的密度，因此第一处理气体的体积流量在相同焓的基础上小于包括氮气的第二处理气体的流量。因此，在实施例中，在减压之后吹扫倾倒罐所需的时间(例如，第一清洁阶段和任选地第二清洁阶段所需的时间)可以小于在仅包括氮气的处理气体之间实现相同热传递所需的时间(即，不存在如本文所述的第一清洁阶段)。另外，对于给定的聚合物绒毛容纳体积，倾倒罐尺寸可以更灵活，并且可以选择更宽的高度与直径(例如，HT/D1)范围，以满足非流化、空间限制、高度和/或流量分配器的要求。
在实施例中，相同焓基础所需的减少的流量使得用于剔除夹带的聚合物颗粒的塔部过滤器或旋风分离器的大小减小。在实施例中，不需要用于加热倾倒罐的锥体的常规蒸汽夹套，这有助于倾倒罐系统10的容器12的制造并且最小化了倾倒罐吹扫期间聚合物熔融的风险。
用于通过本文所公开的方法吹扫倾倒罐的氮气的量的减少可以提供排放到火炬的氮气的量的减少以及倾倒罐清洁/吹扫期间NOx排放量的伴随减少。
如上文所述，在许多情况下，流体(例如，异丁烷)连续循环通过闪蒸管线加热器(例如，闪蒸管线加热器30A/30B/30C)到达分离系统40、再循环设备50、再循环管线55和旁通管线55′(例如，绕过聚合反应器进料管线25)同时设备试图清除倾倒罐系统10。根据本文所述的实施例，通过利用循环流体的分流部分来提供第一加热处理气体(例如，加热烃气体)以增加输入到倾倒罐系统10的热量的速率，可以利用现有闪蒸管线加热器的大流量和加热能力。根据本公开的实施例，离开闪蒸管线加热器的这种加热流体(例如，异丁烷气体)的一部分或全部可以在本文所述的第一清洁阶段期间分流到定位在倾倒罐容器12的底部部分(例如，总高度HT的下部10％、15％、20％、30％、40％)的气体分配系统7中。
在实施例中，烃处理气体包括燃气并且在第二清洁阶段之前的第一清洁阶段期间作为第一处理气体引入到倾倒罐系统10中，由此利用总体积减少的氮气来吹扫倾倒罐中的聚合物床。在此类实施例中，在实施例中，第一气体(例如，包括来自第一清洁阶段的废气的废处理气体)可以直接送到火炬。由于燃气的分子大小比转移的聚合物库存中存在的非产物烃的分子大小更小，因此相对于直接/仅用氮气吹扫转移的聚合物库存(即，相对于在没有第一清洁阶段的情况下吹扫)，在倾倒罐系统10的第二清洁阶段(例如，氮气吹扫)期间，更少的燃气吸附在聚合物上并且更小的吸附烃可以更快地扩散出去。
由于在第一清洁阶段获得的第一气体可以被送到分离系统40的现有烃回收设备(例如，INRU)，因此在实施例中，相对于仅利用氮气作为处理/吹扫气体的倾倒罐吹扫，可以减少烃损失。
相对于利用较重的烃作为吹扫气体，利用如本文所述的如燃气等第一处理气体可以降低在倾倒罐的清洁/吹扫期间吹扫气体冷凝的风险。
实例
在主题已经一般描述的情况下，以下实例作为本公开的特定方面给出并且用于展示其实践和优点。应当理解，实例是以说明的方式给出并且不旨在以任何方式限制本说明书或随后的权利要求书。
对比实例1：作为处理气体的氮气
举例来说，将在接近大气压力下加热到190°F温度的氮气密度为约0.08lb/fTt3的氮气引入到倾倒罐中，并使其冷却到90°F，转移100°F的热量，并假设氮气的热容量为约0.25BTU/lb-°F，并且由于流化而施加4英尺/分钟的最大速度限制，可以通过加热氮气应用每单位横截面积倾倒罐以下热量：
每单位面积热量＝(100°F)*(0.25BTU/lb-°F)*(0.08lb/ft3)*(4英尺/分钟)*(60分钟/小时)＝480BTU/小时-ft2。
尽管可以利用更高的压力和更高的氮气质量流量，但这将需要另外的系统来处理氮气以再循环或燃烧这种高流速的氮气，每个系统都会带来各种资本成本或环境不利因素。
实例1：作为烃处理气体的异丁烷
图5是每单位横截面积的最大加热速率随倾倒罐背压和表观速度变化的图表。在此实例中，利用由异丁烷组成的温度为190℃的烃处理气体。如在图5中看到的，当异丁烷加热到190°F时，最佳倾倒罐压力为大约100psig。
图6是异丁烷的流速随倾倒罐背压和表观速度变化的图表。如在图6中看到的，通过在倾倒罐中保持背压，与低压下的氮气相比，可以添加显著更高质量的异丁烷。此外，这种质量的异丁烷具有更高的热容量，进一步增加了倾倒罐的最大可实现加热速率。
因此，可以利用如本文所述的倾倒罐和加热倾倒罐的方法来将大约6000到7000BTU/小时-ft2的热量递送到倾倒罐中，这比仅利用氮气提供的热量增加了几乎12到15倍，如以上对比实例1中所述。假设递送到倾倒罐的热量是对倾倒罐的吹扫速率的主要限制，通过经由如本文所述的第一清洁阶段增加倾倒罐加热速率提供了明显的好处，从而导致倾倒罐系统10的清洗时间大大减少(以及代价高的聚合单元停机时间的相关最小化)。
实例2：作为烃处理气体的燃气
在吹扫条件下，燃气的热容量(Cp1)(例如，0.55btu/lb-°F)是N2的热容量(Cp2)(0.25btu/lb-°F)的约两倍。燃气的密度(ρ1)(例如，0.12lb/ft3)是N2的密度(ρ2)(0.16lb/ft3)的75％。因此，在相同焓的情况下，燃气的体积流量(V1＝(Cp2*ρ2)/(Cp1*ρ1))仅为N2的体积流量(V2)的约66％。因此，根据本公开的实施例，燃气可以在第一清洁阶段期间用作烃处理气体以同样减少倾倒罐系统10的清洗时间。
另外的说明
上文所公开的特定实施例仅为说明性的，因为可以用对于得益于本文中的教导的本领域技术人员而言显而易见的不同但等效的方式来修改和实践本公开。此外，除了在以下权利要求书中所描述的限制之外，并不旨在对本文所示的构造或设计的细节进行限制。因此，显然上文所公开的特定说明性实施例可以改变或修改，并且所有此类变化均视为在本公开的范围和精神内。由组合、集成和/或省略实施例的特征而产生的替代实施例也在本公开的范围内。尽管以“具有”、“包括”、“含有”或“包含”各种组分或步骤的广义术语来描述组合物和方法，但是组合物和方法也可以“基本上由各种组分和步骤组成”或“由各种组分和步骤组成”。针对权利要求的任何要素使用术语“任选地”意味着所述要素是必需的，或者可替代地，所述要素不是必需的，这两种替代方案都在权利要求的范围内。
以上所公开的数量和范围可能会有一定程度的变化。每当公开具有下限和上限的数值范围时，具体公开了落入所述范围内的任何数值和任何包含在内的范围。具体地，本文所公开的每个值范围(“约a到约b”，或等同地，“大约a到b”，或等同地，“大约a-b”的形式)应理解为阐述涵盖在更广值范围内的每个数字和范围。而且，除非专利权所有人另外明确和清楚地定义，否则权利要求书中的术语具有其一般、普通的含义。此外，如在权利要求书中使用的，不定冠词“一个(a)”或“一种(an)”在本文中被定义为意指其引入的要素中的一个或多于一个要素。如果在本说明书和一个或多个专利或其它文献中的词或术语的使用中存在任何冲突，则应当采用与本说明书一致的定义。
本文所公开的实施例包含：
A：一种操作聚合物生产过程的倾倒罐的方法，所述方法包括：将聚合反应器的内含物的全部或一部分转移到所述倾倒罐中，其中所述反应器内含物包括固体聚合物以及液体和气体非产物组分；以及通过以下从所述倾倒罐中去除所述液体和气体非产物组分的至少一部分：降低所述倾倒罐的压力，由此从所述倾倒罐中回收包括所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分的第一部分的闪蒸气体；使所述固体聚合物经受第一清洁阶段，所述第一清洁阶段包括通过将主要包括一种或多种烃的第一加热处理气体引入到所述倾倒罐中来加热所述固体聚合物，直到达到所述固体聚合物的第一清洁阶段温度为止，并在所述第一清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分的第二部分的第一气体；以及使所述固体聚合物经受第二清洁阶段，所述第二清洁阶段包括通过将主要包括氮气的第二加热处理气体引入到所述倾倒罐中来吹扫所述固体聚合物，并在所述第二清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分的第三部分的第二气体。
B：一种系统，其包括：倾倒罐，聚合反应器的内含物的全部或一部分可在聚合物生产过程中的聚合反应器倾倒期间转移到所述倾倒罐中，其中所述倾倒罐包括：气体分配系统，所述气体分配系统被配置成跨所述倾倒罐的横截面基本上均匀地分配通过处理气体入口管线引入其中的处理气体，其中所述气体分配系统定位在所述倾倒罐的底部部分；加热器，所述加热器能够操作以将所述处理气体的温度升高到处理气体温度；塔顶气体管线，所述塔顶气体管线将所述倾倒罐与火炬流体连接；以及排放过滤器，所述排放过滤器位于所述塔顶气体管线上，其中所述排放过滤器能够操作以收集穿过所述塔顶气体管线的气体中夹带的聚合物颗粒。
C：一种产生聚烯烃的方法，所述方法包括：
(i)在正常操作期间：在存在聚合催化剂的情况下使包括单体、稀释剂以及任选地共聚单体的聚合进料聚合，以产生包括固体聚合物以及液体和气体非产物组分的聚合流出物；使所述聚合反应器流出物穿过被配置成间接加热所述聚合反应器流出物的一个或多个闪蒸管线加热器；通过分离设备从所述聚合反应器流出物中分离出所述非产物组分中的一种或多种非产物组分；以及通过再循环管线将所述一种或多种分离的非产物组分中的至少一种分离的非产物组分再循环到所述聚合反应器，并且(ii)在聚合反应器倾倒期间：将所述聚合反应器的内含物的全部或一部分转移到倾倒罐中，其中所述反应器内含物包括固体聚合物以及液体和气体非产物组分；以及通过以下从所述倾倒罐中去除所述非产物组分的至少一部分：降低所述倾倒罐的压力，由此从所述倾倒罐中回收包括所述非产物组分的所述至少一部分的第一部分的闪蒸气体；使所述固体聚合物经受第一清洁阶段，所述第一清洁阶段包括通过将主要包括一种或多种烃的第一加热处理气体引入到所述倾倒罐中来加热所述固体聚合物，直到达到所述固体聚合物的第一清洁阶段温度为止，并在所述第一清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述非产物组分的所述至少一部分的第二部分的第一气体；以及使所述固体聚合物经受第二清洁阶段，所述第二清洁阶段包括通过将主要包括氮气的第二加热处理气体引入到所述倾倒罐中来吹扫所述固体聚合物，并在所述第二清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述非产物组分的所述至少一部分的第三部分的第二气体。
实施例A、B和C中的每个实施例可以具有以下另外的要素中的一个或多个：要素1：其中在所述第一清洁阶段期间引入到所述倾倒罐中的所述第一加热处理气体包括一种或多种具有一到五个碳的烃(C1-C5烃)。要素2：其中所述在所述第一清洁阶段期间引入到所述倾倒罐中的所述第一加热处理气体的温度在所述固体聚合物的熔融温度的约85％到约95％、约80％到约90％、约90％到约95％的范围内。要素3：其中所述第一清洁阶段温度在所述固体聚合物的熔融温度的约85％到约95％、约80％到约90％或约90％到约95％的范围内。要素4：其中所述第一加热处理气体包括异丁烷、异戊烷、燃气、丙烷、丙烯或其组合。要素5：其中所述第一加热处理气体被引入到所述倾倒罐的底部部分中。要素6：其中所述第一加热处理气体通过气体分配系统引入到所述倾倒罐中，所述气体分配系统能够操作以围绕所述倾倒罐的横截面积基本上均匀地分配所述第一加热处理气体。要素7：其中所述气体分配系统包括流化床格栅板、分配器或其组合。要素8：其进一步包括以低于倾倒罐中固体聚合物的最小流化速度的表观速度将所述第一加热处理气体引入到倾倒罐中。要素9：其进一步包括在所述第一清洁阶段期间维持倾倒罐背压。要素10：其中在所述第一清洁阶段期间，通过引入所述第一加热处理气体提供大于或等于约5000BTU/h-ft2的每横截面积倾倒罐的加热速率。要素11：其进一步包括选择所述第一加热处理气体的流速、所述第一加热处理气体的温度、所述倾倒罐的背压或其组合以最小化第一清洁阶段时间，其中所述第一清洁阶段时间是所述第一清洁阶段的持续时间。要素12：其中在小于或等于约10小时的第一清洁阶段时间内达到所述第一清洁阶段的所述第一清洁阶段温度，其中所述第一清洁阶段时间是所述第一清洁阶段的持续时间。要素13：其中从聚合物绒毛中去除所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分所需的时间小于或等于通过除了以下所描述之外相同的方法从相同的固体聚合物中去除所述液体和气体非产物组分的相同至少一部分所需的时间的约80％，所述相同方法的不同之处在于利用了采用主要包括氮气的加热处理气体的单个清洁阶段而不是两个清洁阶段，所述两个清洁阶段中所述第一清洁阶段采用主要包括一种或多种烃的所述第一加热处理气体。要素14：其进一步包括燃烧所述第一气体，其中所述方法通过燃烧产生的NOx排放量小于或等于通过除了以下所描述之外相同的方法产生的NOx排放量，所述相同方法的不同之处在于利用了采用主要包括氮气的加热处理气体的单个清洁阶段而不是两个清洁阶段，所述两个清洁阶段中所述第一清洁阶段采用主要包括一种或多种烃的所述第一加热处理气体。要素15：其中所述聚合物生产过程包括异丁烷氮气回收单元(INRU)，并且其中通过所述第二处理气体引入到所述倾倒罐中的所述氮气的至少一部分包括从所述INRU回收的氮气。要素16：其进一步包括将所述第二气体引入到所述INRU或另一个可操作以从所述第二气体中分离出氮气的分离设备。要素17：其中所述倾倒罐是具有底部圆锥区段的圆柱形容器。要素18：其中所述气体分配系统至少部分地位于所述底部圆锥区段内、靠近所述底部圆锥区段上方、靠近所述底部圆锥区段下方或其组合。要素19：其中所述倾倒罐不包括与所述底部圆锥区段接触的蒸汽夹套。要素20：其中所述底部圆锥区段与水平面形成小于或等于45度、60度或70度的角度。要素21：其进一步包括：聚合反应器，所述聚合反应器能够操作以在存在聚合催化剂的情况下使单体聚合，以产生包括固体聚合物和非固体组分的聚合流出物；聚合反应器流出物管线，所述聚合反应器流出物管线能够操作以从所述聚合反应器中去除所述聚合流出物；一个或多个闪蒸管线加热器，所述一个或多个闪蒸管线加热器被定位成靠近所述聚合反应器流出物管线并且被配置成间接加热所述聚合反应器流出物；分离设备，所述分离设备被配置成接收经加热的聚合反应器流出物，将大部分所述非固体组分与所述固体聚合物分离，并产生包括大部分所述固体聚合物和少量所述非固体组分的固体排放物；以及再循环设备，所述再循环设备被配置成通过再循环管线将分离的非固体组分中的一种或多种分离的非固体组分再循环到所述聚合反应器，其中所述倾倒罐与所述聚合反应器流体连接，使得所述聚合反应器的库存可以在所述聚合反应器倾倒期间转移到所述倾倒罐中。要素22：其中所述倾倒罐与在所述一个或多个闪蒸管线加热器中的至少一个闪蒸管线加热器下游的所述聚合反应器流出物管线流体连接，由此在聚合反应器倾倒期间从所述聚合反应器循环通过所述分离设备并通过所述再循环设备再循环到所述聚合反应器的流体的至少一部分可以作为所述处理气体被分流到所述倾倒罐中。要素23：其进一步包括旁通管线，所述旁通管线将所述再循环管线与所述聚合反应器流出物管线流体连接，由此在聚合反应器倾倒期间从所述再循环设备循环到所述聚合反应器的所述流体的至少一部分可被分流，以在不穿过所述聚合反应器的情况下引入到所述一个或多个闪蒸管线加热器中的至少一个闪蒸管线加热器中，并且所分流的部分可作为处理气体引入到所述倾倒罐中。要素24：其中所述分离设备包括：闪蒸室，所述闪蒸室被配置成接收经加热的聚合反应器流出物并将其分离成包括大部分非固体组分的塔顶闪蒸气体以及包括大部分固体聚烯烃和少量非固体组分的固体排放物；吹扫塔，所述吹扫塔被配置成接收所述固体排放物并使所述固体排放物经受氮气吹扫，因此提供清洁的固体聚合物以及包括氮气和所述少量非固体组分的至少一部分的废吹扫气流；以及氮气分离器，所述氮气分离器被配置成接收所述废吹扫气流并将其分离成氮气流和包括少数非固体组分的至少一部分的烃流，所述氮气流可通过氮气流出口管线从所述废吹扫气流中提取，所述烃流可通过烃流出口管线从所述废吹扫气流中提取，其中所述再循环管线与所述烃流出口管线流体连接。要素25：其进一步包括使所述氮气流出口管线与所述倾倒罐流体连接的管线，由此所述氮气流的至少一部分可以作为处理气体引入到所述倾倒罐中。要素26：其进一步包括在聚合反应器倾倒期间(ii)，使来自所述聚合反应器的流体通过所述一个或多个闪蒸管线加热器、所述分离设备和所述再循环管线循环回到所述聚合反应器，并将所述流体的至少一部分作为所述第一加热处理气体分流到所述倾倒罐。要素27：其中所述流体的所述至少一部分被分流到所述一个或多个闪蒸管线加热器中的至少一个闪蒸管线加热器下游的所述倾倒罐。要素28：其中在不穿过所述聚合反应器的情况下，所述流体的所述至少一部分从所述再循环管线分流到所述倾倒罐。要素29：其中通过所述分离设备从所述聚合反应器流出物中分离出所述非产物组分中的一种或多种非产物组分进一步包括：在闪蒸室中将所述聚合反应器流出物分离成包括大部分非产物组分的塔顶闪蒸气体，以提供包括大部分固体产物聚烯烃和少量非产物组分的固体排放物；使所述固体排放物在吹扫塔中经受氮气吹扫，因此从包括氮气和所述少量非产物组分的至少一部分的废吹扫气流中分离出清洁的聚合物绒毛；以及在氮气分离器中从所述废吹扫气流中分离出氮气流，以提供包括所述少量非固体组分的至少一部分的烃流，其中再循环到所述聚合反应器的所述一种或多种分离的非产物组分包括所述烃流的至少一部分。要素30：其中在聚合反应器倾倒(ii)期间的第二清洁阶段期间作为所述第二加热处理气体引入到所述倾倒罐中的氮气的至少一部分包括在所述氮气分离器中从所述废吹扫气流和/或从另一种含氮流中分离出的氮气。要素31：其中所述另一种含氮流包括所述第二气体。要素32：其中所述氮气分离器包括膜回收单元、变压吸附单元、制冷单元或其组合。要素33：其中所述氮气分离器包括异丁烷和氮气回收单元(INRU)。
虽然已经示出和描述了本发明的优选实施例，但是在不脱离本公开的教导的情况下，本领域的技术人员可以对其进行修改。本文所述的实施例仅仅是示例性的，并且不旨在是限制性的。本文所公开的本发明的许多变型和修改是可能的并且在本发明的范围内。
一旦完全理解了上述公开内容，许多其它修改、等同物和替代方案对于本领域的技术人员将变得显而易见。以下权利要求书旨在解释为在适用的情况下涵盖所有此类修改、等同物和替代方案。因此，保护范围不受以上阐述的说明书限制，而是仅受以下权利要求书限制，所述范围包含权利要求书的主题的所有等同物。每项和每一项权利要求均作为本发明的实施例并入到说明书中。因此，权利要求书是另外的说明并且是对本发明的具体实施方式的附加。本文所引用的所有专利、专利申请和出版物的公开内容通过引用特此并入。

Claims (20)

1.一种操作聚合物生产过程的倾倒罐的方法，所述方法包括：
将聚合反应器的内含物的全部或一部分转移到所述倾倒罐中，其中所述反应器内含物包括固体聚合物以及液体和气体非产物组分；以及
通过以下从所述倾倒罐中去除所述液体和气体非产物组分的至少一部分：
降低所述倾倒罐的压力，由此从所述倾倒罐中回收包括所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分的第一部分的闪蒸气体；
使所述固体聚合物经受第一清洁阶段，所述第一清洁阶段包括通过将主要包括一种或多种烃的第一加热处理气体引入到所述倾倒罐中来加热所述固体聚合物，直到达到所述固体聚合物的第一清洁阶段温度为止，并在所述第一清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分的第二部分的第一气体；以及
使所述固体聚合物经受第二清洁阶段，所述第二清洁阶段包括通过将主要包括氮气的第二加热处理气体引入到所述倾倒罐中来吹扫所述固体聚合物，并在所述第二清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分的第三部分的第二气体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一清洁阶段期间引入到所述倾倒罐中的所述第一加热处理气体包括一种或多种具有一到五个碳的烃(C1-C5烃)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一清洁阶段期间引入到所述倾倒罐中的所述第一加热处理气体的温度在所述固体聚合物的熔融温度的约85％到约95％的范围内，其中所述第一清洁阶段温度在所述固体聚合物的熔融温度的约85％到约95％的范围内，或者两者兼有。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一加热处理气体包括异丁烷、异戊烷、燃气、丙烷、丙烯或其组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一加热处理气体被引入到所述倾倒罐的底部部分中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一加热处理气体通过气体分配系统引入到所述倾倒罐中，所述气体分配系统能够操作以围绕所述倾倒罐的横截面积基本上均匀地分配所述第一加热处理气体。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述第一清洁阶段期间维持倾倒罐背压。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一清洁阶段期间，通过引入所述第一加热处理气体提供大于或等于约5000BTU/h-ft2的每横截面积倾倒罐的加热速率。
9.根据权利要求1所述的方法，其中从聚合物绒毛中去除所述液体和气体非产物组分的所述至少一部分所需的时间小于或等于通过除了以下所描述之外相同的方法从相同的固体聚合物中去除所述液体和气体非产物组分的相同至少一部分所需的时间的约80％，所述相同方法的不同之处在于利用了采用主要包括氮气的加热处理气体的单个清洁阶段而不是两个清洁阶段，所述两个清洁阶段中所述第一清洁阶段采用主要包括一种或多种烃的所述第一加热处理气体。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括燃烧所述第一气体，其中所述方法通过燃烧产生的NOx排放量小于或等于通过除了以下所描述之外相同的方法产生的NOx排放量，所述相同方法的不同之处在于利用了采用主要包括氮气的加热处理气体的单个清洁阶段而不是两个清洁阶段，所述两个清洁阶段中所述第一清洁阶段采用主要包括一种或多种烃的所述第一加热处理气体。
11.一种系统，其包括：
倾倒罐，聚合反应器的内含物的全部或一部分可在聚合物生产过程中的聚合反应器倾倒期间转移到所述倾倒罐中，其中所述倾倒罐包括：
气体分配系统，所述气体分配系统被配置成跨所述倾倒罐的横截面基本上均匀地分配通过处理气体入口管线引入其中的处理气体，其中所述气体分配系统定位在所述倾倒罐的底部部分；
加热器，所述加热器能够操作以将所述处理气体的温度升高到处理气体温度；
塔顶气体管线，所述塔顶气体管线将所述倾倒罐与火炬(flare)流体连接；以及
排放过滤器，所述排放过滤器位于所述塔顶气体管线上，其中所述排放过滤器能够操作以收集穿过所述塔顶气体管线的气体中夹带的聚合物颗粒。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述倾倒罐是具有底部圆锥区段的圆柱形容器。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述倾倒罐不包括与所述底部圆锥区段接触的蒸汽夹套。
14.根据权利要求11所述的系统，其进一步包括：
聚合反应器，所述聚合反应器能够操作以在存在聚合催化剂的情况下使单体聚合，以产生包括固体聚合物和非固体组分的聚合流出物；
聚合反应器流出物管线，所述聚合反应器流出物管线能够操作以从所述聚合反应器中去除所述聚合流出物；
一个或多个闪蒸管线加热器，所述一个或多个闪蒸管线加热器被定位成靠近所述聚合反应器流出物管线并且被配置成间接加热所述聚合反应器流出物；
分离设备，所述分离设备被配置成接收经加热的聚合反应器流出物，将大部分所述非固体组分与所述固体聚合物分离，并产生包括大部分所述固体聚合物和少量所述非固体组分的固体排放物；以及
再循环设备，所述再循环设备被配置成通过再循环管线将分离的非固体组分中的一种或多种分离的非固体组分再循环到所述聚合反应器，
其中所述倾倒罐与所述聚合反应器流体连接，使得所述聚合反应器的库存可在所述聚合反应器倾倒期间转移到所述倾倒罐中。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述倾倒罐与在所述一个或多个闪蒸管线加热器中的至少一个闪蒸管线加热器下游的所述聚合反应器流出物管线流体连接，由此在聚合反应器倾倒期间从所述聚合反应器循环通过所述分离设备并通过所述再循环设备再循环到所述聚合反应器的流体的至少一部分可作为所述处理气体被分流到所述倾倒罐中。
16.根据权利要求14所述的系统，其进一步包括旁通管线，所述旁通管线将所述再循环管线与所述聚合反应器流出物管线流体连接，由此在聚合反应器倾倒期间从所述再循环设备循环到所述聚合反应器的所述流体的至少一部分可被分流，以在不穿过所述聚合反应器的情况下引入到所述一个或多个闪蒸管线加热器中的至少一个闪蒸管线加热器中，并且所分流的部分可作为处理气体引入到所述倾倒罐中。
17.一种产生聚烯烃的方法，所述方法包括：
(i)在正常操作期间：
在存在聚合催化剂的情况下使包括单体、稀释剂以及任选地共聚单体的聚合进料聚合，以产生包括固体聚合物以及液体和气体非产物组分的聚合流出物；
使所述聚合反应器流出物穿过被配置成间接加热所述聚合反应器流出物的一个或多个闪蒸管线加热器；
通过分离设备从所述聚合反应器流出物中分离出所述非产物组分中的一种或多种非产物组分；以及
通过再循环管线将所述一种或多种分离的非产物组分中的至少一种分离的非产物组分再循环到所述聚合反应器，并且
(ii)在聚合反应器倾倒期间：
将所述聚合反应器的内含物的全部或一部分转移到倾倒罐中，其中所述反应器内含物包括固体聚合物以及液体和气体非产物组分；以及
通过以下从所述倾倒罐中去除所述非产物组分的至少一部分：
降低所述倾倒罐的压力，由此从所述倾倒罐中回收包括所述非产物组分的所述至少一部分的第一部分的闪蒸气体；
使所述固体聚合物经受第一清洁阶段，所述第一清洁阶段包括通过将主要包括一种或多种烃的第一加热处理气体引入到所述倾倒罐中来加热所述固体聚合物，直到达到所述固体聚合物的第一清洁阶段温度为止，并在所述第一清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述非产物组分的所述至少一部分的第二部分的第一气体；以及
使所述固体聚合物经受第二清洁阶段，所述第二清洁阶段包括通过将主要包括氮气的第二加热处理气体引入到所述倾倒罐中来吹扫所述固体聚合物，并在所述第二清洁阶段期间从所述倾倒罐中回收包括所述非产物组分的所述至少一部分的第三部分的第二气体。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括在聚合反应器倾倒期间(ii)，使来自所述聚合反应器的流体通过所述一个或多个闪蒸管线加热器、所述分离设备和所述再循环管线循环回到所述聚合反应器，并将所述流体的至少一部分作为所述第一加热处理气体分流到所述倾倒罐。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述流体的所述至少一部分被分流到所述一个或多个闪蒸管线加热器中的至少一个闪蒸管线加热器下游的所述倾倒罐。
20.根据权利要求18所述的方法，其中在不穿过所述聚合反应器的情况下，所述流体的所述至少一部分从所述再循环管线分流到所述倾倒罐。
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