CN114341204B - 用于降低热交换器结垢率的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供降低热交换器结垢率和生产聚烯烃的系统和方法。在一些方面中，所述方法包括：将包括气体和夹带的细聚烯烃颗粒的第一气流提供至气体出口管线；优先地从所述气体出口管线去除所述夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述夹带的细聚烯烃颗粒；将所述旁路流提供至旁路管线，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，其中所述旁路管线入口位于第一热交换器的上游，并且其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游；将所述第一气流的至少一部分提供至所述第一热交换器，所述第一热交换器产生第一冷却气流；以及在所述旁路管线出口处将所述旁路流和第二气流组合以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，其中所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。

Description

用于降低热交换器结垢率的系统和方法
本公开的技术领域
本公开总体上涉及用于降低热交换器结垢率的系统和方法。
背景技术
气相聚烯烃反应器系统例如流化床反应器系统通常被配置为再循环来自反应器的气体的至少一部分。具体而言，气相聚烯烃反应器系统经常将固体聚烯烃颗粒与排出的气流分离，使分离的气流通过一个或多个热交换器以冷却分离的气流，并将冷却的气流再循环至聚烯烃反应器。然而，随着时间的推移，固体聚烯烃颗粒倾向于聚集在一个或多个热交换器中。固体聚烯烃颗粒的聚集使一个或多个热交换器结垢并且增加一个或多个热交换器上的压降，同时也降低一个或多个热交换器的效率。一旦一个或多个热交换器上的压降超过特定值，单位生产率就会受到此压降的限制，其中较高的压降会导致较低的生产率。由于换热器结垢导致单位生产下降，因此整个反应器系统经常必须关闭，通常每6个月关闭7天或更多天，以清洁换热器并将其恢复到最佳效率，这给经营者带来巨大的成本。
因此，需要改进的反应器系统和方法。
发明内容
根据本公开，提供了具有减少这种热交换器结垢问题的结构的系统和方法。因此，本公开提供一种降低热交换器结垢率的方法，包括：将包括气体和夹带的细聚烯烃颗粒的第一气流提供至气体出口管线；优先地从所述气体出口管线去除所述夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述夹带的细聚烯烃颗粒；将所述旁路流提供至旁路管线，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，其中所述旁路管线入口位于第一热交换器的上游，并且其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游；将所述第一气流的至少一部分提供至所述第一热交换器，所述第一热交换器产生第一冷却气流；以及在所述旁路管线出口处将所述旁路流和第二气流组合以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，其中所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
根据另一方面，本公开提供一种用于降低热交换器结垢率的系统，包括：气体出口管线，其被配置成传递包括气体和夹带的细聚烯烃颗粒的第一气流；第一热交换器，其被配置成接收所述第一气流的至少一部分并且产生第一冷却气流；以及旁路管线，其被配置成优先地从所述气体出口管线去除所述夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述夹带的细聚烯烃颗粒，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，其中所述旁路管线入口位于所述第一热交换器的上游，其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游，并且其中所述旁路管线被配置成使得所述旁路流在所述旁路管线出口处与第二气流组合，以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，并且所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
根据另一方面，本公开提供一种使烯烃聚合的方法，包括：在聚合反应器中在聚合条件下使一种或多种烯烃与催化剂接触，以形成包括固体细粒和未反应烯烃的第一气流；将所述第一气流提供至气体出口管线；优先地从所述气体出口管线去除所述固体细粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述固体细粒；将所述旁路流提供至旁路管线，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，其中所述旁路管线入口位于第一热交换器的上游，并且其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游；将所述第一气流的至少一部分提供至所述第一热交换器，所述第一热交换器产生第一冷却气流；以及在所述旁路管线出口处将所述旁路流和第二气流组合以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，其中所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
根据另一方面，本公开提供一种用于使烯烃聚合的系统，包括：聚合反应器，其用于在聚合条件下使一种或多种烯烃与催化剂接触，以形成包括固体细粒和未反应烯烃的第一气流；气体出口管线，其被配置成接收所述第一气流；第一热交换器，其被配置成接收所述第一气流的至少一部分并且产生冷却气流；旁路管线，其被配置成优先地从所述气体出口管线去除所述固体细粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括更高浓度的所述固体细粒，所述旁路管线包括入口和出口，其中所述入口位于所述第一热交换器的上游，其中所述出口位于所述第一热交换器的下游，并且其中所述旁路管线被配置成使得所述旁路流在所述旁路管线出口处与第二气流组合，以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，并且所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
附图说明
专利或申请文件包含至少一幅彩色附图。在请求并且支付必要的费用后，专利局将提供本专利或专利申请出版物以及一幅或多幅彩色附图的副本。
以下附图形成本说明书的一部分，并且包括以下附图来进一步说明本公开的某些方面。可以通过参考一个或多个这些附图并结合本文呈现的特定方面的详细描述更好地理解本发明。
图1示出根据本公开的方面的使烯烃聚合的系统和方法的示意图。
图2示出根据本公开的另一方面的使烯烃聚合的系统和方法的示意图。
图3A示出根据本公开的方面的在气体出口管线、旁路管线入口和旁路管线中的基本上半球形弯曲部的局部视图。
图3B示出图3A的局部视图的截面图。
图4示出根据本公开的实施方案的沿着系统中的第一和第二热交换器的工艺气体温度。
图5示出根据本公开的实施方案的沿着系统中的第一和第二热交换器的冷却功率。
图6示出根据本公开的实施方案的系统中的聚合物颗粒轨迹。
图7示出根据本公开的实施方案的系统中的聚合物颗粒轨迹。
图8示出根据本公开的实施方案的在系统中的旁路管线入口处的聚合物颗粒的速度矢量。
图9示出根据本公开的实施方案的在系统中的旁路管线入口处的聚合物颗粒的速度矢量。
图10示出根据本公开的方面的在气体出口管线、旁路管线入口和旁路管线中的基本上半球形弯曲部的局部透明视图。
虽然本文公开的发明易产生各种修改和替代形式，但是仅几个特定实施方案通过举例在附图中展示并且在本文中详细描述。附图以及这些具体方面的详细描述不意图以任何方式限制本发明概念或所附权利要求的宽度或范围。相反，提供附图和详细书面描述以对本领域普通技术人员说明本公开，并且使得此人员能够获得和使用本发明概念。
定义
提供以下定义以帮助本领域技术人员理解本发明的详细描述。除非本文另有定义，否则结合本发明使用的科学和技术术语应具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义，并且除非另有说明或上下文另有要求，否则这些定义适用于整个本公开。此外，除非上下文另有要求，否则单数术语应包括复数且复数术语应包括单数。
如果一个术语在本公开中使用但在本文中没有具体定义，则可以应用IUPAC化学术语汇编，第2版(1997)中的定义，只要所述定义不与本文应用的任何其它公开或定义冲突，或使应用所述定义的任何技术方案不明确或无效。如果以引用的方式并入本文的任何文件提供的任何定义或用法与本文提供的定义或用法相冲突，则以本文提供的定义或用法为准。
除非在定义的情况下另有明确说明，否则本文使用的所有百分比、份数、比率和类似量均按重量定义。
此外，在这方面，为了清楚起见而在分开的实施方案的上下文中描述的本发明的某些特征还可以与单个实施方案组合提供。相反，为了简明起见而在单个实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征还可以分开提供或以任何适合的子组合形式提供。
关于权利要求的过渡性术语或短语，与“包括”、“含有”或“特征在于”同义的过渡性术语“包括”是包容性的或开放式的，并且不排除附加的、未列举的要素或方法步骤.过渡性短语“由……组成”不包括权利要求中未指定的任何元素、步骤或成分。过渡性短语“基本上由……组成”将权利要求的范围限制为指定的材料或步骤，以及那些不实质影响要求保护的发明的一个或多个基本和新颖特征的材料或步骤。“基本上由……组成”的权利要求介于以“由……组成”格式编写的封闭式权利要求和以“包括”格式起草的完全开放的权利要求之间。在没有相反的指示的情况下，当描述一种化合物或组合物时，“基本上由……组成”不应解释为“包括”，而是旨在描述所列举的组分，所述组分包括不会显着改变术语所应用的组合物或方法的材料。例如，基本上由材料A组成的原料可以包括通常存在于所述化合物或组合物的商业生产或商业可获得的样品中的杂质。当权利要求包含不同特征和/或特征类别(例如，方法步骤、原料特征，和/或产品特征，以及其它可能性)时，过渡术语“包括”、“基本上由……组成”和“由……组成”仅适用于所使用的特征类别，并且可以在权利要求中具有与不同特征一起使用的不同过渡术语或短语。例如，一种方法可以包括几个列举的步骤(和其它未列举的步骤)，但使用由特定步骤组成的催化剂体系制备并且使用包含列举的组分和其它未列举的组分的催化剂体系。虽然关于“包括”各个组件或步骤描述组合物和方法，但是所述组合物和方法还可以“基本上由”各个组件和步骤“组成”或“由”各个组件和步骤“组成”。
冠词“一(a)”和“一个(an)”可以与本文所述的组合物、工艺或结构的各种元素和组分结合使用。这仅仅是为了方便并给出组合物、工艺或结构的一般意义。这样的描述包括元素或组分中的“一个或至少一个”。此外，如本文所用，单数冠词还包括对多个元素或组分的描述，除非从特定上下文中明显看出排除复数。
术语“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况会或不会发生，并且所述描述包括所述事件或情况发生的例子和不发生的例子。
本文使用术语“配置为使用”或“适用于使用”和类似的语言来反映具体列举的结构或程序用于本文公开的烯烃聚合系统或工艺中。例如，除非另有说明，否则特定结构“配置为使用”是指“配置用于烯烃聚合反应器系统”，因此设计、成形、布置、构造，和/或定制成实现烯烃聚合，如本领域技术人员将理解。
术语“细粒”、“固体细粒”、“聚烯烃细粒”等在本文中可互换使用以指代固体聚烯烃颗粒。在一个方面，聚烯烃细粒可以具有约或小于250μm(微米)、5微米、10微米、20微米、50微米、75微米或200目的空气动力学直径。尽管术语“聚合物”可能与术语“细粒”相关联，但此术语旨在涵盖主题气流中的任何固体颗粒，包括可以装入反应器的催化剂或预聚物颗粒、生长聚合物颗粒、聚集的聚合物颗粒，以及聚合物颗粒的压成片或剥落。在一些实施方案中，过程中的聚合物粒径可以包括但不限于以下尺寸：A组，30至100微米；B组，100至1,000微米；C组，0至30微米。聚合物不应被解释为限于任何特定的粒径分布。
本文根据IUPAC规定的定义使用术语“烯烃”：在芳族化合物中具有除正式碳-碳双键之外的一个或多个碳-碳双键的无环和环状烃。“烯烃”类包含烯类和环烯以及对应的多烯。乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-己烯等是烯烃的非限制性实例。术语“α烯烃”(α-烯烃)是指在最长的连续碳原子链的第一个和第二个碳原子之间具有双键的烯烃。除非另有明确说明，否则术语“α烯烃”包括直链和支链α烯烃。
在描述例如角度等的测量范围时，申请人的意图是公开此范围可以合理地涵盖的每个单独的数字，例如，比所公开的范围终点具有至少一个更有效数字的每个单独的数字。作为实例，当提及60°和70°之间的角度时，旨在公开角度可以是60°、61°、62°、63°、64°、65°、66°、67°、68°、69°或70°,包括涵盖在这个更宽范围内的任何子范围或子范围的组合。申请人的意图是描述范围的这两种方法是可互换的。此外，当公开或要求保护值范围时，申请人还打算公开一个范围以反映和可互换地公开任何和所有子范围以及其中包含的子范围的组合。因此，如果出于任何原因申请人选择要求保护少于本公开的全部量度，例如说明申请人在提交申请时可能不知道的引用，则申请人保留规定或排除任何此类组的任何单个成员的权利，包括所述组内的任何子范围或子范围的组合，或可以要求保护的任何选择、特征、范围、元素或方面。另外，除非另有明确说明，否则本文所阐述的范围包括其端点。此外，当量、浓度或其它值或参数作为范围、一个或多个优选范围或上优选值和下优选值的列表给出时，这应理解为具体公开由任何对的任何范围上限或优选值和任何范围下限或优选值形成的所有范围，无论这些对是否单独地公开。本发明的范围不限于在定义范围时列举的具体值。
术语“约”意指量、大小、配方、参数和其它数量和特征不是也不必是精确的，但可以是近似值和/或根据需要更大或更小，反映容差、转换因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其它因素。通常，无论是否明确说明，量、大小、配方、参数或其它数量或特征都是“约”或“近似”。术语“约”还包括由于由特定初始混合物产生的组合物的不同平衡条件而不同的量。无论是否由术语“约”修饰，权利要求书均包括数量的等效物。术语“约”可以表示在报告数值的10％内，或在报告数值的5％内，或在报告数值的2％内。
如本文所使用，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”、“含有(contains)”或“含有(containing)”或其任何其它变体旨在涵盖非排他性的包含。例如，包括元素列表的组合物、混合物、过程、方法、制品或设备未必仅限于那些元素，但还可以包括未明确列出的或者这些组合物、混合物、过程、方法、制品或设备固有的其它元素。另外，除非明确说明其相反，“或”是指包含性的或而不是排他性的或。例如，条件A或条件B由下列任何一个满足：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)、A为假(或不存在)并且B为真(或存在)、以及A和B都为真(或存在)。
如本文所使用，术语“接触”是指使至少两种不同的物质接触以使它们能够反应的过程。然而，应理解，所得到的反应产物可以直接由所添加的试剂之间的反应产生或由可以在反应混合物中产生的来自一种或多种所添加的试剂的中间体产生。
如本文所使用，术语“基本上”和“基本上”旨在赋予本领域普通技术人员其普通和惯常的含义(并且不限于特殊或定制的含义)，包括(非限制性地)指代与垂直布置相差达±10°的基本垂直布置。
具体实施方式
上面描述的附图和下面对特定结构和功能的书面描述并不是为了限制申请人已经发明的范围或所附权利要求的范围。相反，提供附图和书面描述以教导本领域技术人员制造和使用寻求专利保护的发明。本领域技术人员将理解，为了清楚和理解，并非描述或展示本发明的商业实施例的所有特征。本领域的技术人员还将理解，结合本发明的方面的实际商业实施方案的开发将需要许多特定于实现方式的决策以实现开发者对商业实施方案的最终目标。此类特定于实现方式的决定可能包括但可能不限于遵守系统相关、业务相关、政府相关和其它约束，这些约束可能因具体实现方式、位置和时间而异。虽然此种开发的工作在绝对意义上可能复杂且耗时，然而对于受益于本公开的本领域技术人员来说，此类工作将是一项常规任务。必须理解，本文公开和教导的发明易于进行多种修改和替代形式。最后，如上所述，单数术语(例如但不限于“一个(a)”)的使用不旨在限制项目的数量。此外，在书面描述中使用关系术语，例如但不限于“顶部”、“底部”、“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”、“向下”、“向上”、“侧面”等是为了清楚地具体参考附图，并且不旨在限制本发明或所附权利要求的范围。
在本公开的一个方面中，提供一种降低热交换器结垢率的方法，包括：将包括气体和夹带的细聚烯烃颗粒的第一气流提供至气体出口管线；优先地从所述气体出口管线去除所述夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述夹带的细聚烯烃颗粒；将所述旁路流提供至旁路管线，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，其中所述旁路管线入口位于第一热交换器的上游，并且其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游；将所述第一气流的至少一部分提供至所述第一热交换器，所述第一热交换器产生第一冷却气流；以及在所述旁路管线出口处将所述旁路流和第二气流组合以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，其中所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
在本公开的另一方面中，提供一种用于降低热交换器结垢率的系统，包括：气体出口管线，其被配置成传递包括气体和夹带的细聚烯烃颗粒的第一气流；第一热交换器，其被配置成接收所述第一气流的至少一部分并且产生第一冷却气流；以及旁路管线，其被配置成优先地从所述气体出口管线去除所述夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述夹带的细聚烯烃颗粒，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，其中所述旁路管线入口位于所述第一热交换器的上游，其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游，并且其中所述旁路管线被配置成使得所述旁路流在所述旁路管线出口处与第二气流组合，以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，并且所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
在本公开的另一方面中，提供一种使烯烃聚合的方法，包括：在聚合反应器中在聚合条件下使一种或多种烯烃与催化剂接触，以形成包括固体细粒和未反应烯烃的第一气流；将所述第一气流提供至气体出口管线；优先地从所述气体出口管线去除所述固体细粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述固体细粒；将所述旁路流提供至旁路管线，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，其中所述旁路管线入口位于第一热交换器的上游，并且其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游；将所述第一气流的至少一部分提供至所述第一热交换器，所述第一热交换器产生第一冷却气流；以及在所述旁路管线出口处将所述旁路流和第二气流组合以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，其中所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
根据本公开另一方面，提供一种用于使烯烃聚合的系统，包括：聚合反应器，其用于在聚合条件下使一种或多种烯烃与催化剂接触，以形成包括固体细粒和未反应烯烃的第一气流；气体出口管线，其被配置成接收所述第一气流；第一热交换器，其被配置成接收所述第一气流的至少一部分并且产生冷却气流；旁路管线，其被配置成优先地从所述气体出口管线去除所述固体细粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括更高浓度的所述固体细粒，所述旁路管线包括入口和出口，其中所述入口位于所述第一热交换器的上游，其中所述出口位于所述第一热交换器的下游，并且其中所述旁路管线被配置成使得所述旁路流在所述旁路管线出口处与第二气流组合，以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，并且所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
在一些实施方案中，第一气流包括未反应烯烃、氮气、氢气和一种或多种链烷烃中的一种或多种。例如，在一些实施方案中，第一气流包括未反应烯烃，例如乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-己烯或它们的任何组合。在一些实施方案中，第一气流包括链烷烃，例如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、异戊烷、己烷或它们的任何组合。在一些实施方案中，细聚烯烃颗粒包括均聚物、共聚物、三元共聚物等。在一些实施例中，细聚烯烃颗粒包含聚乙烯。在一些实施方案中，细聚烯烃颗粒包括乙烯均聚物和乙烯与至少一种α-烯烃的共聚物，其中乙烯含量为所涉及总单体的至少约50重量％。可以使用的示例性α-烯烃是丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十六碳烯等。此处还可使用多烯，例如1,3-己二烯、1,4-己二烯、1,5-己二烯、环戊二烯、二环戊二烯、4-乙烯基环己-1-烯、1,5-环辛二烯、5-亚乙烯基-2-降冰片烯、5-乙烯基-2-降冰片烯，以及在聚合介质中原位形成的烯烃。当烯烃在聚合介质中原位形成时，可能会形成含有长链支化的聚乙烯。
在一些实施方案中，使用催化剂产生聚烯烃颗粒。在本公开中，可以使用适用于使烯烃聚合的任何催化剂。例如，烯烃聚合催化剂可以包括选自元素周期表第3、4、5、6、7、8、9、10、11、12和13族的至少一种金属。示例性金属是钛、锆、铪、钪、钒、铁、铬、镍和铝。烯烃聚合催化剂可以是中性的或阳离子的。
此类聚合催化剂的实例包括但不限于：
[1]含有第6族元素(例如铬)的催化剂化合物和组合物，其实例包括但不限于氧化铬基催化剂和可被负载和/或活化的有机铬催化剂；
[2]所有类型的齐格勒-纳塔催化剂和组合物，其通常含有过渡金属组分和助催化剂，例如有机铝化合物；
[3]所有类型的茂金属催化剂，其在本文中用于指取代和未取代的过渡金属单(环戊二烯基)和双(环戊二烯基)基催化剂，以及此类化合物的类似物，例如戊二烯基、吡咯、硼杂苯等，通常还包括有机金属助催化剂，例如铝氧烷(例如甲基铝氧烷)、烷基或芳基铝化合物，或烷基或芳基取代的硼化合物；
[4]含有第13族元素的任何催化剂化合物，例如含铝化合物；
[5]含有第10族元素的催化剂化合物和组合物，例如通常与有机金属助催化剂结合使用的含镍催化剂，例如阳离子镍烷基二亚胺络合物；
[6]含有第8族元素的催化剂化合物和组合物，例如含铁化合物，其还可以任选地包括有机金属助催化剂，例如烷基铝氧烷或其它有机铝或有机硼化合物；
[7]含有第4族元素的任何化合物，例如含钛和锆的化合物，其实例包括阳离子或中性钛和锆化合物，并且还可以包括有机金属助催化剂，例如烷基铝氧烷或其它有机铝或有机硼化合物；以及
[8]烯烃聚合催化剂，其可使烯烃聚合以产生分子量分布(MWD)为1至2.5的烯烃互聚物。
在一些实施方案中，上述催化剂可以负载在如本领域已知的任何种类的颗粒载体上。
在一些方面中，细聚烯烃颗粒具有小于约200μm、小于约150μm、小于约100μm、小于约50μm、小于约10μm或这些范围的任何组合或其间的任何范围的平均直径。例如，在一些方面中，细聚烯烃颗粒具有约200μm、约195μm、约190μm、约180μm、约175μm、约170μm、约165μm、约160μm、约155μm、约145μm、约140μm、约135μm、约130μm、约125μm、约120μm、约115μm、约110μm、约105μm、约100μm、约95μm、约90μm、约85μm、约80μm、约75μm、约70μm、约65μm、约60μm、约55μm、约50μm、约45μm、约40μm、约35μm、约30μm、约25μm、约20μm、约15μm、约10μm、约9μm、约8μm、约7μm、约6μm、约5μm、约4μm、约3μm、约2μm、约1μm或其间的任何范围的平均直径。
在一些方面中，方法还包括将第一冷却气流提供至第二热交换器，所述第二热交换器产生第二冷却气流。在一些方面中，系统还包括在第一热交换器下游的第二热交换器，并且其中第二热交换器被配置成产生第二冷却气流。也就是说，在一些方面中，第二热交换器在第一热交换器的下游。
在一些方面中，旁路管线出口位于第二热交换器的上游，并且第二气流是第一冷却气流。也就是说，在一些方面中，旁路管线被配置成绕过第一热交换器的细聚烯烃颗粒。在一些方面中，方法还包括将第二冷却气流提供至压缩机以形成压缩气流。
在一些方面中，旁路管线出口位于第二热交换器的下游，并且第二气流是第二冷却气流。也就是说，在一些方面中，旁路管线被配置成绕过第一和第二热交换器两者的细聚烯烃颗粒。在一些方面中，方法还包括将第一冷却气流提供至压缩机以形成压缩气流；将压缩气流提供至第二热交换器。在一些方面中，系统还包括压缩机，所述压缩机被配置成压缩第一冷却气流以形成压缩气流，所述压缩气流被传递到第二热交换器。
在一些方面中，系统还可以包括在旁路管线入口或旁路管线出口处的一个或多个可调节阀，所述可调节阀被配置成控制旁路流的流速。例如，在一些方面中，系统包括在旁路管线出口处的可调节阀，所述可调节阀被配置成控制旁路流的流速。在一些方面中，方法还可以包括调节在旁路管线入口或旁路管线出口处的一个或多个阀门以控制旁路流的流速。例如，在一些方面中，方法可以包括调节在旁路管线出口处的阀门以控制旁路流的流速。在一些方面中，阀门可以是蝶阀、闸阀或球阀。
在一些方面中，优先地从气体出口管线去除夹带细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤包括去除第一气流的约5wt.％至约75wt.％，例如约5wt.％、约10wt.％、约15wt.％、约20wt.％、约25wt.％、约30wt.％、约35wt.％、约40wt.％、约45wt.％、约50wt.％、约55wt.％、约60wt.％、约65wt.％、约70wt.％、约75wt.％，或其间的任何范围。
出人意料地，在一些方面中，优先地从气体出口管线去除夹带细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致总冷却功率损失为约1％至约20％,例如约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约10％、约15％、约20％，或其间的任何范围。不希望受任何特定理论的束缚，假设绕过第一热交换器的气体出口管线的一部分导致第一热交换器的冷却功率损失。在旁路部分与气体出口重新组合后，组合气体的较高温度导致第二热交换器的冷却功率增加，使得总冷却功率不会像没有旁路时那样减少。
在一些方面中，优先地从气体出口管线去除夹带细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致第一热交换器的冷却功率损失为约5％至约150％，例如约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％、约100％、约105％、约110％、约115％、约120％、约125％、约130％、约135％、约140％、约145％、约150％，或其间的任何范围。不希望受任何特定理论的束缚，据信绕过第一热交换器的气体出口管线的一部分导致第一热交换器的冷却功率损失。
在一些方面中，优先地从气体出口管线去除夹带细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致第二热交换器的冷却功率增加约5％至约50％,例如约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％，或其间的任何范围。不希望受任何特定理论的束缚，假设绕过第一热交换器的气体出口管线的一部分并在进料到第二热交换器之前将第一热交换器下游的旁路部分在较高温度下组合会导致第二热交换器的冷却功率增加。
在一些方面中，优先地从气体出口管线去除夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致第一热交换器的结垢减少。不希望受任何特定理论的束缚，假设绕过第一热交换器的气体出口管线的一部分及其相关的细聚烯烃颗粒导致更少的细颗粒到达第一热交换器，这又会导致结垢减少。
在一些方面中，优先地从气体出口管线去除夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致第二热交换器的结垢无变化。不希望受任何特定理论的束缚，据信第二热交换器中的结垢的显著减少可能是由于第一冷却气流或第二冷却气流可能对任何固体聚烯烃颗粒的“洗涤”作用。具体而言，据信一些第一冷却气流和/或第二冷却气流可以呈液体形式离开第一热交换器和/或第二热交换器，并且这些液体中的一些可以从热交换器和相关管道中去除或洗涤细聚合物颗粒。例如，已知液体戊烷和己烯可洗涤固体聚乙烯颗粒。在没有旁路的操作中，在第一换热器和第二换热器下游的管道中观察到“洗涤”，这显示出清洗之间的任何表面上几乎没有聚合物积聚。相反，在第一热交换器上游和第一热交换器中直到某一点的管道上暴露于工艺气体的所有表面显示出在清洗之间的显著聚合物积聚。因此，不希望受任何特定理论的束缚，据信如果进入第二热交换器的组合气流的温度低于气体的露点，则此气流将用于从第二热交换器或以下管道和系统中洗涤任何细聚烯烃颗粒。因此，洗涤用于确保下游热交换器保持清洁，以使其性能(尤其是其压降)不会随着时间的推移而显著地降低，即使当上游热交换器结垢并且更多气体绕过上游热交换器时。
在一些方面中，旁路流被配置成接收或优先地去除或包括至多第一气流中的夹带细聚烯烃颗粒的约80wt.％，例如第一气流的约5wt.％至约75wt.5，例如约5wt.％、约10wt.％、约15wt.％、约20wt.％、约25wt.％、约wt.％、约35wt.％、约40wt.％、约45wt.％、约50wt.％、约55wt.％、约60wt.％、约65wt.％、约70wt.％、约75wt.％、约80wt.％，或其间的任何范围。
在一些方面中，气体出口管线包括基本上半球形弯曲部。“基本上半球形”是指气体出口管线包括延伸半圆的完整弧度，即180°，或半圆的完整弧度的±10°内的弯曲部。不希望受任何特定理论的束缚，据信使气体出口流通过基本上半球形弯曲部可以有助于优先地分离夹带的细聚烯烃颗粒以形成旁路流。也就是说，据信当聚烯烃细颗粒通过基本上半球形弯曲部时，施加在细聚烯烃颗粒上的向心力可以优先地将细聚烯烃颗粒分离到位于弯曲部最外部分的气体出口管线的内表面。有利地，通过将旁路管线入口放置在弯曲部的最外部分附近，这些颗粒然后可以优先地从气体出口管线分离以形成旁路流。例如，在一些方面中，旁路管线与半球形弯曲部相切。也就是说，在一些方面中，旁路管线与弯曲部的最外部分相切。在一些方面中，旁路管线与半球形弯曲部成角度。例如，在一些方面中，旁路管线与平分基本上半球形弯曲部的管线成约30度至约90度的角度，例如约30度、约35度、约40度、约45度、约50度、约55度、约60度、约65度、约70度、约75度、约80度、约85度、约90度或其间的任何范围。
在一些方面中，旁路管线入口包括延伸到气体出口管线中的勺形部。也就是说，在一些方面中，旁路管线入口包括延伸到气体出口管线中以帮助去除细聚烯烃颗粒的突起。
在一些方面中，旁路管线的内径为气体出口管线的内径的约10％至约40％，例如约10％,、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％，或其间的任何范围。例如，在一些方面中，旁路管线的内径为气体出口管线的内径的约33％，例如旁路管线可以具有12英寸的内径，而气体出口管线具有36英寸的内径。
在一些方面中，旁路管线入口的内径比旁路管线的内径大约5％至约50％，例如约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％，或其间的任何范围。例如，在一些方面中，旁路管线入口的内径比旁路管线的内径大50％，例如旁路管线入口在其最宽点处可以具有内径18”，然后减小到旁路管线的12”内径。不希望受任何特定理论的束缚，据信与具有与旁路管线相同直径的旁路管线入口相比，旁路管线入口的较大内径可以导致优先地分离聚烯烃颗粒的效率增加。
在一些方面中，方法还包括将第一气流提供至与聚合反应器和气体出口管线流体连通的细粒分离器，以在将第一气流提供至气体出口管线之前将固体细粒的第一部分与未反应烯烃分离；以及将固体细粒的第一部分提供至与细粒分离器流体连通的喷射器，以将固体细粒的第一部分传送回聚合反应器。在一些方面中，系统还包括与聚合反应器和气体出口管线流体连通的细粒分离器，所述细粒分离器被配置成在将第一气流提供至气体出口管线之前将固体细粒的第一部分与未反应烯烃分离。在一些方面中，系统还包括与细粒分离器流体连通以将固体细粒的第一部分传送回聚合反应器的喷射器。例如，在一些方面中，喷射器可以是如第15/730,314号美国专利申请中描述的喷射器，所述专利申请特此以全文引用的方式并入本文中。
在一些方面中，喷射器包括：第一管状主体，其具有中空内部并且包括第一入口和沿着中心轴与所述第一入口间隔开的第一出口，以及围绕所述中心轴并限定混合室的侧壁；以及第二管状主体，其具有中空内部并且包括第二入口和间隔开的第二出口，其中所述第二管状主体在所述第一入口与所述第一出口之间通过所述第一管状主体的所述侧壁延伸到所述混合室中，其中所述第二入口基本上垂直于所述第一管状主体的轴线定向，其中在延伸到所述混合室中之前，所述第二管状主体包括从垂直朝向第一出口的小于90°的第一弯曲部，并且其中在延伸到所述混合室中之后，所述第二管状主体包括朝向所述第一出口的小于90°的第二弯曲部。
图示实施方案
图1示出根据本公开的方面的使烯烃聚合的系统和方法的示意图。将包括烯烃的入口流101提供至聚合反应器103，其中烯烃被聚合以形成聚合反应器出口流105，所述聚合反应器出口流105包括固体聚烯烃颗粒和未反应烯烃；以及固体聚烯烃产物流137。入口流101和出口流105可以包括任何合适的烯烃、烯烃的组合，并且在一些实施方案中可以包括另外的组分，例如催化剂、聚合引发剂、链长控制剂等，如技术人员将理解。
然后将聚合反应器出口流105传送到旋风分离器107，其中将所述聚合反应器出口流105分离成包括夹带的细固体聚烯烃颗粒的气流113以及固体细粒流116。然后将固体细粒流116与动力气体131一起引入喷射器109。在一些实施方案中，喷射器301的入口紧邻旋风分离器底部的固体出口，但这不是必需的。
将气流113的一部分传送到第一热交换器115，同时将气流113中包括固体聚烯烃颗粒的优先分离部分的一部分分离到旁路管线117中。第一热交换器产生第一冷却气流119，并且旁路流117与第一冷却气流119组合以形成组合流121，将所述组合流121提供至第二热交换器123以产生第二冷却气流125。组合流121的温度低于组合气流121的露点。将第二冷却气流125提供至压缩机127，所述压缩机127产生压缩气流129。如上所述，将压缩气流的一部分作为动力气体131提供至喷射器109。将压缩气流129的一部分提供至液体分离容器133，所述液体分离容器133产生液体流137和再循环到聚合反应器103的气体流135。
图2示出根据本公开的另一方面的使烯烃聚合的系统和方法的示意图。将包括烯烃的入口流201提供至聚合反应器203，其中烯烃被聚合以形成聚合反应器出口流205，所述聚合反应器出口流205包括固体聚烯烃颗粒和未反应烯烃；以及固体聚烯烃产物流237。入口流201和出口流205可以包括任何合适的烯烃、烯烃的组合，并且在一些实施方案中可以包括另外的组分，例如催化剂、聚合引发剂、链长控制剂等，如技术人员将理解。
然后将聚合反应器出口流205传送到旋风分离器207，其中将所述聚合反应器出口流205分离成包括夹带的细固体聚烯烃颗粒的气流213以及固体细粒流216。然后将固体细粒流216与动力气体231一起引入喷射器209。在一些实施方案中，喷射器201的入口紧邻旋风分离器底部的固体出口，但这不是必需的。
将气流213的一部分传送到第一热交换器215，同时将气流213中包括固体聚烯烃颗粒的优先分离部分的一部分分离到旁路管线217中。第一热交换器产生第一冷却气流225，将所述第一冷却气流225提供至压缩机227以产生压缩气流219，将所述压缩气流219提供至第二热交换器223以产生第二冷却气流221。旁路流217与第二冷却气流221组合以形成组合流229，所述组合流229的温度低于组合气流121的露点。如上所述，将压缩气流229的一部分作为动力气体231提供至喷射器209。将组合气流229的一部分提供至液体分离容器233，所述液体分离容器233产生液体流237和再循环到聚合反应器203的气体流235。
图3A和图3B示出根据本公开的方面的在气体出口管线和旁路管线入口中的基本上半球形弯曲部的局部视图。图3B是沿着线b-b在弯曲部的平面内截取的图3A的基本上半球形弯曲部的截面图。这些图示出气体出口管线314中的半球形弯曲部，以及包括旁路管线入口317的旁路管线319，所述旁路管线入口317具有比旁路管线319更大的内径。旁路管线入口317还包括勺形部318，其延伸到气体出口管线313的内径中，以进一步帮助优先地将固体聚烯烃颗粒314从气体出口管线313分离并进一步进入旁通管线319中，如这些图中所示，旁路管线入口与平分基本上半球形弯曲部的管线a成角度θ安置。
图10示出根据本公开的方面的在气体出口管线1013、旁路管线入口1017和旁路管线1019中的基本上半球形弯曲部的局部透明视图。具体地，此图示出旁路管线入口1017，其与管线a成角度θ，所述管线a平行于平分基本上半球形弯曲部的管线，但不与基本上半球形弯曲部的外表面相切。旁通管线入口1017还包括勺形部1018，其延伸到气体出口管线1013的内部。如此图中所示，勺形部可以简单地采用旁通管线入口1017的延伸部形式。例如，旁路入口管线可以通过以下方式形成：以一定角度切割管道并且将所述管道连接至气体出口管线，使得管道的一端与气体出口管线基本齐平，并且气体出口管线的另一侧延伸到气体出口管线的内部。例如，在一些实施方案中，气体出口管线的内径可以是气体出口管线的内径的大约50％，并且勺形部可以延伸到气体出口管线的内部约内径的1/9th。例如，在一个实施方案中，旁路管线入口可以具有约18”的内径，气体出口管线可以具有约36”的内径，并且勺形部可以延伸到气体出口管线的内部约4”。
实施例
本发明由以下实施例进一步说明，所述实施例不应被解释为以任何方式对本发明的范围进行限制。在阅读本文的描述之后，本领域普通技术人员可以想到各种其它方面、实施方案、修改以及等效方案而不背离本发明的精神或所附权利要求书的范围。
实施例1:用于减少热交换器结垢的系统的数学建模
可从ApenTech获得的ASPEN EDR软件和
Figure BDA0003529891130000211
FLUENT软件用于对双热交换器系统进行建模，其中旁路管线绕过第一热交换器。在这项研究中，两个相同的管壳式热交换器串联布置，其中工艺气体在管侧流动且冷却水在壳侧逆流流动。两个热交换器都有2,229根直径为1英寸、长为38英尺的管子。对此实施例，在206.5°F的温度下，进入热交换器的工艺气体的流速为1,800,000磅/小时(lb/hr)。在100.6°F的温度下，冷却水的流速为24,000加仑/分钟(GPM)。工艺气体具有以下组成：5.0mol.％氢气、28.3mol.％乙烯、18.4mol.％异戊烷、48.0mol.％氮气和0.3mol.％1-己烯。在运行开始时，通过第一热交换器的压降为2.5psi，并且通过第二热交换器的压降为2.0psi。
图4示出对于不同wt％的旁路，沿着左侧上的第一热交换器和右侧上的第二热交换器的长度的工艺气体温度。图5示出对于不同wt％的旁路，在左侧上的第一热交换器和右侧上的第二热交换器中以百万英热单位/小时为单位的冷却功率。如从这些图中可以看出，旁路对第二热交换器末端处的总工艺气体温度或总冷却功率的影响相对较小。数据在下面的表1中进一步示出。此表格示出模型预测在50％旁路下总冷却功率仅减少8.8％。此外，在50％旁路下，进入第二热交换器的组合流低于露点，因为预测到3.3wt.％液体。不希望受任何特定理论的束缚，假设这应该使第二热交换器能够在50％旁路下保持清洁，因为它仍然被冷凝液体“洗涤”。
表1:热交换器系统的特性
Figure BDA0003529891130000221
计算流体动力学(CFD)模型用于使用
Figure BDA0003529891130000222
FLUENT软件确定与第一热交换器中的不同结垢条件相对应的旁路量。假设第二热交换器保持相对清洁，则执行表示原始热交换器系统(无旁路)中的运行开始、运行中间和运行结束结垢条件的三种情况。这些相同的结垢条件也使用具有18”旁路入口的12”旁路管线建模。用于模拟聚合物颗粒的颗粒为100μm颗粒，密度为0.85g/cm3。这些模拟的结果在表2中示出。这些结果证实，旁路入口的设计增加旁路流的颗粒负载。这些结果还证实，对于给定的结垢状态，系统压降显著地降低，因为旁路量随着第一热交换器结垢而增加。另外，这些结果状态表明，在给定第一热交换器的特定结垢率的情况下，预计更长的运行时间，因为对于给定的结垢条件，系统压降较低。
表2:热交换器系统的旁路的CFD模拟结果
Figure BDA0003529891130000223
Figure BDA0003529891130000231
图6和图7示出使用CFD建模的聚合物颗粒轨迹。具体来说，图6示出在运行开始时的聚合物颗粒轨迹并且示出33wt.％颗粒旁路，并且图7示出运行结束时的聚合物颗粒轨迹并且示出49wt.％颗粒旁路。颗粒被夹带在气流中并从这些图的顶部进入，跟随基本上半球形弯曲部，并且颗粒的一部分优先地通过相切旁路管线去除。
图8和图9示出旁路管线入口处的速度矢量。具体来说，图8示出运行开始时在旁路管线入口处气体的速度矢量并且示出18％气体旁路，而图9示出在运行结束时在旁路管线入口处聚合物颗粒的速度矢量并且示出42％气体旁路。如这些图所示，随着第一热交换器中结垢的增加，进入旁路管线的流量增加，从而导致通过第一热交换器的流量减少且压降降低。
方面
上文参考多个方面和实施方案以及具体实例描述本发明。根据以上详细描述，本领域技术人员将想到许多变化。所有这些明显的变化都在所附权利要求的全部预期范围内。本发明的其它实施方案可以包括但不限于以下方面(实施方面通常描述为“包括”，但替代地，可以“基本上由……组成”或“由……组成”，除非另外明确说明)：
根据本公开的第一方面，提供一种降低热交换器结垢率的方法，所述方法包括：将包括气体和夹带的细聚烯烃颗粒的第一气流提供至气体出口管线；优先地从所述气体出口管线去除所述夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述夹带的细聚烯烃颗粒；将所述旁路流提供至旁路管线，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，其中所述旁路管线入口位于第一热交换器的上游，并且其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游；将所述第一气流的至少一部分提供至所述第一热交换器，所述第一热交换器产生第一冷却气流；以及在所述旁路管线出口处将所述旁路流和第二气流组合以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，其中所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
根据本公开的第二方面，提供根据第一方面所述的方法，其中第一气流包括未反应的烯烃、氮气、氢气和一种或多种链烷烃中的一种或多种。
根据本公开的第三方面，提供根据第一或第二方面中任一项所述的方法，其中第一气流包括戊烷、异戊烷、己烯、l-己烯、乙烯、氮气和氢气中的一种或多种。
根据本公开的第四方面，提供根据第一至第三方面中任一项所述的方法，其中细聚烯烃颗粒包括聚乙烯。
根据本公开的第五方面，提供根据第一至第四方面中任一项所述的方法，还包括将第一冷却气流提供至第二热交换器，所述第二热交换器产生第二冷却气流。
根据本公开的第六方面，提供根据第一至第五方面中任一项所述的方法，其中旁路管线出口位于第二热交换器的上游，并且其中第二气流是第一冷却气流。
根据本公开的第七方面，提供根据第一至第六方面中任一项所述的方法，还包括将第二冷却气流提供至压缩机以形成压缩气流。
根据本公开的第八方面，提供根据第一至第七方面中任一项所述的方法，其中旁路管线出口位于第二热交换器的下游，并且其中第二气流是第二冷却气流。
根据本公开的第九方面，提供根据第一至第八方面中任一项所述的方法，还包括将所述第一冷却气流提供至压缩机以形成压缩气流；以及将压缩气流提供至第二热交换器。
根据本公开的第十方面，提供根据第一至第九方面中任一项所述的方法，还包括调节旁路管线出口处的阀门以控制旁路流的流速。
根据本公开的第十一方面，提供根据第一至第十方面中任一项所述的方法，其中优先地从气体出口管线去除夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤包括去除第一气流的约5wt.％至约75wt.％。
根据本公开的第十二方面，提供根据第一至第十一方面中任一项所述的方法，其中优先地从气体出口管线去除夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致约5％至约20％的冷却功率损失。
根据本公开的第十三方面，提供根据第一至第十二方面中任一项所述的方法，其中优先地从气体出口管线去除夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致约1％至约50％的第一热交换器的冷却功率损失。
根据本公开的第十四方面，提供根据第一至第十三方面中任一项所述的方法，其中优先地从气体出口管线去除夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致第二热交换器的冷却功率增加约5％至约150％。
根据本公开的第十五方面，提供根据第一至第十四方面中任一项所述的方法，其中旁路流包括第一气流中的高达约80wt.％的夹带的细聚烯烃颗粒。
根据本公开的第十六方面，提供根据第一至第十五方面中任一项所述的方法，其中细聚烯烃颗粒具有小于约200μm的平均直径。
根据本公开的第十七方面，提供根据第一至第十六方面中任一项所述的方法，其中细聚烯烃颗粒具有小于约150μm的平均直径。
根据本公开的第十八方面，提供根据第一至第十七方面中任一项所述的方法，其中细聚烯烃颗粒具有小于约10μm的平均直径。
根据本公开的第十九方面，提供根据第一至第十八方面中任一项所述的方法，其中气体出口管线包括基本上半球形弯曲部。
根据本公开的第二十方面，提供根据第一至第十九方面中任一项所述的方法，其中旁路管线与半球形弯曲部相切。
根据本公开的第二十一方面，提供根据第一至第二十方面中任一项所述的方法，其中旁路管线与将基本上半球形弯曲部平分的管线成约30度至约90度的角度。
根据本公开的第二十二方面，提供一种用于降低热交换器结垢率的系统，所述系统包括：气体出口管线，其被配置成传递包括气体和夹带的细聚烯烃颗粒的第一气流；第一热交换器，其被配置成接收所述第一气流的至少一部分并且产生第一冷却气流；以及旁路管线，其被配置成优先地从所述气体出口管线去除所述夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述夹带的细聚烯烃颗粒，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，其中所述旁路管线入口位于所述第一热交换器的上游，其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游，并且其中所述旁路管线被配置成使得所述旁路流在所述旁路管线出口处与第二气流组合，以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，并且所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
根据本公开的第二十三方面，提供根据第二十二方面所述的系统，其中第一气流包括未反应烯烃、氮气、氢气和一种或多种链烷烃中的一种或多种。
根据本公开的第二十四方面，提供根据二十二至第二十三方面中任一项所述的系统，其中第一气流包括戊烷、异戊烷、己烯、l-己烯、乙烯、氮气和氢气中的一种或多种。
根据本公开的第二十五方面，提供根据第二十二至第二十四方面中任一项所述的系统，其中细聚烯烃颗粒包括聚乙烯。
根据本公开的第二十六方面，提供根据第二十二至第二十五方面中任一项所述的系统，其中所述系统还包括在第一热交换器下游的第二热交换器，并且其中所述第二热交换器被配置成产生第二冷却气流。
根据本公开的第二十七方面，提供根据第二十二至第二十六方面中任一项所述的系统，其中旁路管线出口位于第二热交换器的上游，并且其中第二气流是第一冷却气流。
根据本公开的第二十八方面，提供根据第二十二至第二十七方面中任一项所述的系统，其中所述系统还包括压缩机，所述压缩机被配置成压缩第二冷却气流以形成压缩气流。
根据本公开的第二十九方面，提供根据第二十二至第二十六方面中任一项所述的系统，其中旁路管线出口位于第二热交换器的下游，并且其中第二气流是第二冷却气流。
根据本公开的第三十方面，提供根据第二十九方面所述的系统，其中所述系统还包括压缩机，所述压缩机被配置成压缩第一冷却气流以形成压缩气流，所述压缩气流被传递到第二热交换器。
根据本公开的第三十一方面，提供根据第二十二至第三十方面中任一项所述的系统，其中所述系统还包括在旁路管线出口处的可调节阀以控制旁路流的流速。
根据本公开的第三十二方面，提供根据第二十二至第三十一方面中任一项所述的系统，其中旁路管线入口包括延伸到气体出口管线中的勺形部。
根据本公开的第三十三方面，提供根据第二十二至第三十二方面中任一项所述的系统，其中所述旁路管线被配置成接收第一气流的约5wt.％至约75wt.％。
根据本公开的第三十四方面，提供根据第二十二至第三十三方面中任一项所述的系统，其中气体出口管线包括基本上半球形弯曲部。
根据本公开的第三十五方面，提供根据第三十四方面所述的系统，其中旁路管线与半球形弯曲部相切。
根据本公开的第三十六方面，提供根据第三十四方面所述的系统，其中旁路管线与平分基本上半球形弯曲部的管线成约30度至约90度的角度。
根据本公开的第三十七方面，提供根据第二十二至第三十六方面中任一项所述的系统，其中旁路管线被配置成优先地去除气体出口管线中高达约80wt.％的夹带的细聚烯烃颗粒。
根据本公开的第三十八方面，提供根据第二十二至第三十七方面中任一项所述的系统，其中细聚烯烃颗粒具有小于约200μm的平均直径。
根据本公开的第三十九方面，提供根据第二十二至第三十八方面中任一项所述的系统，其中细聚烯烃颗粒具有小于约150μm的平均直径。
根据本公开的第四十方面，提供根据第二十二至第三十九方面中任一项所述的系统，其中细聚烯烃颗粒具有小于约10μm的平均直径。
根据本公开的第四十一方面，提供根据第二十二至第四十方面中任一项所述的系统，其中旁路管线的内径是气体出口管线的内径的约10％至约40％。
根据本公开的第四十二方面，提供根据第二十二至第四十一方面中任一项所述的系统，其中旁路管线入口的内径比旁路管线的内径大约5％至约50％。
根据本公开的第四十三方面，提供一种使烯烃聚合的方法，所述方法包括：在聚合反应器中在聚合条件下使一种或多种烯烃与催化剂接触，以形成包括固体细粒和未反应烯烃的第一气流；将所述第一气流提供至气体出口管线；优先地从所述气体出口管线去除所述固体细粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述固体细粒；将所述旁路流提供至旁路管线，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，其中所述旁路管线入口位于第一热交换器的上游，并且其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游；将所述第一气流的至少一部分提供至所述第一热交换器，所述第一热交换器产生第一冷却气流；以及在所述旁路管线出口处将所述旁路流和第二气流组合以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，其中所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
根据本公开的第四十四方面，提供根据第四十三方面所述的方法，所述方法还包括将第一气流提供至与聚合反应器和气体出口管线流体连通的细粒分离器，以在将第一气流提供至气体出口管线之前将固体细粒的第一部分与未反应烯烃分离；以及将固体细粒的第一部分提供至与细粒分离器流体连通的喷射器，以将固体细粒的第一部分传送回聚合反应器。
根据本公开的第四十五方面，提供根据第四十四方面所述的方法，其中喷射器包括：第一管状主体，其具有中空内部并且包括第一入口和沿着中心轴与所述第一入口间隔开的第一出口，以及围绕所述中心轴并限定混合室的侧壁；以及第二管状主体，其具有中空内部并且包括第二入口和间隔开的第二出口，其中所述第二管状主体在所述第一入口与所述第一出口之间通过所述第一管状主体的所述侧壁延伸到所述混合室中，其中所述第二入口基本上垂直于所述第一管状主体的轴线定向，其中在延伸到所述混合室中之前，所述第二管状主体包括从垂直朝向第一出口的小于90°的第一弯曲部，并且其中在延伸到所述混合室中之后，所述第二管状主体包括朝向所述第一出口的小于90°的第二弯曲部。
根据本公开的第四十六方面，提供根据第四十三至第四十五方面中任一项所述的方法，其中第一气流包括未反应烯烃、氮气、氢气和一种或多种链烷烃中的一种或多种。
根据本公开的第四十七方面，提供根据第四十三至第四十六方面中任一项所述的方法，其中第一气流包括戊烷、异戊烷、己烯、l-己烯、乙烯、氮气和氢气中的一种或多种。
根据本公开的第四十八方面，提供根据第四十三至第四十七方面中任一项所述的方法，其中细聚烯烃颗粒包括聚乙烯。
根据本公开的第四十九方面，提供根据第四十三至第四十八方面中任一项所述的方法，还包括将第一冷却气流提供至第二热交换器，所述第二热交换器产生第二冷却气流。
根据本公开的第五十方面，提供根据第四十三至第四十九方面中任一项所述的方法，其中旁路管线出口位于第二热交换器的上游，并且其中第二气流是第一冷却气流。
根据本公开的第五十一方面，提供根据第五十方面所述的方法，还包括将第二冷却气流提供至压缩机以形成压缩气流。
根据本公开的第五十二方面，提供根据第四十三至第四十九方面中任一项所述的方法，其中旁路管线出口位于第二热交换器的下游，并且其中第二气流是第二冷却气流。
根据本公开的第五十三方面，提供根据第五十二方面所述的方法，还包括将所述第一冷却气流提供至压缩机以形成压缩气流；以及将压缩气流提供至第二热交换器。
根据本公开的第五十四方面，提供根据第四十三至第五十三方面中任一项所述的方法，还包括调节旁路管线出口处的阀门以控制旁路流的流速。
根据本公开的第五十五方面，提供根据第四十三至第五十四方面中任一项所述的方法，其中优先地从气体出口管线去除夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤包括去除第一气流的约5wt.％至约75wt.％。
根据本公开的第五十六方面，提供根据第四十三至第五十五方面中任一项所述的方法，其中优先地从气体出口管线去除夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致约1％至约20％的冷却功率损失。
根据本公开的第五十七方面，提供根据第四十三至第五十六方面中任一项所述的方法，其中优先地从气体管线去除夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致约1％至约50％的第一热交换器的冷却功率损失。
根据本公开的第五十八方面，提供根据第四十三至第五十六方面中任一项所述的方法，其中优先地从气体管线去除夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成包括比第一气流中存在的更高浓度的夹带细聚烯烃颗粒的旁路流的步骤导致约5％至约150％的第一热交换器的冷却功率损失。
根据本公开的第五十九方面，提供根据第四十三至第五十八方面中任一项所述的方法，其中旁路流包括第一气流中的高达约80wt.％的夹带的细聚烯烃颗粒。
根据本公开的第六十方面，提供根据第四十三至第五十九方面中任一项所述的方法，其中细聚烯烃颗粒具有小于约200μm的平均直径。
根据本公开的第六十一方面，提供根据第四十三至第六十方面中任一项所述的方法，其中细聚烯烃颗粒具有小于约150μm的平均直径。
根据本公开的第六十二方面，提供根据第四十三至第六十一方面中任一项所述的方法，其中细聚烯烃颗粒具有小于约10μm的平均直径。
根据本公开的第六十三方面，提供一种用于使烯烃聚合的系统，系统包括：聚合反应器，其用于在聚合条件下使一种或多种烯烃与催化剂接触，以形成包括固体细粒和未反应烯烃的第一气流；气体出口管线，其被配置成接收所述第一气流；第一热交换器，其被配置成接收所述第一气流的至少一部分并且产生冷却气流；旁路管线，其被配置成优先地从所述气体出口管线去除所述固体细粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括更高浓度的所述固体细粒，所述旁路管线包括入口和出口，其中所述入口位于所述第一热交换器的上游，其中所述出口位于所述第一热交换器的下游，并且其中所述旁路管线被配置成使得所述旁路流在所述旁路管线出口处与第二气流组合，以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，并且所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点。
根据本公开的第六十四方面，提供根据第六十三方面所述的系统，其中所述系统还包括：细粒分离器，其与聚合反应器流体连通，用于将固体细粒与未反应烯烃分离；以及喷射器，其与所述细粒分离器流体连通，用于将所述固体细粒传送回所述聚合反应器。
根据本公开的第六十五方面，提供根据第六十四方面所述的系统，其中喷射器包括：第一管状主体，其具有中空内部并且包括第一入口和沿着中心轴与所述第一入口间隔开的第一出口，以及围绕所述中心轴并限定混合室的侧壁；以及第二管状主体，其具有中空内部并且包括第二入口和间隔开的第二出口，其中所述第二管状主体在所述第一入口与所述第一出口之间通过所述第一管状主体的所述侧壁延伸到所述混合室中，其中所述第二入口基本上垂直于所述第一管状主体的轴线定向，其中在延伸到所述混合室中之前，所述第二管状主体包括从垂直朝向第一出口的小于90°的第一弯曲部，并且其中在延伸到所述混合室中之后，所述第二管状主体包括朝向所述第一出口的小于90°的第二弯曲部。
根据本公开的第六十六方面，提供根据第六十三至第六十五方面中任一项所述的系统，其中第一气流包括未反应烯烃、氮气、氢气和一种或多种链烷烃中的一种或多种。
根据本公开的第六十七方面，提供根据第六十三至第六十六方面中任一项所述的系统，其中第一气流包括戊烷、异戊烷、己烯、l-己烯、乙烯、氮气和氢气中的一种或多种。
根据本公开的第六十八方面，提供根据第六十三至第六十七方面中任一项所述的系统，其中细聚烯烃颗粒包括聚乙烯。
根据本公开的第六十九方面，提供根据第六十三至第六十八方面中任一项所述的系统，其中所述系统还包括在第一热交换器下游的第二热交换器，并且其中所述第二热交换器被配置成产生第二冷却气流。
根据本公开的第七十方面，提供根据第六十三至第六十九方面中任一项所述的系统，其中旁路管线出口位于第二热交换器的上游，并且其中第二气流是第一冷却气流。
根据本公开的第七十一方面，提供根据第七十方面所述的系统，其中所述系统还包括压缩机，所述压缩机被配置成压缩第二冷却气流以形成压缩气流。
根据本公开的第七十二方面，提供根据第六十三至第六十九方面中任一项所述的系统，其中旁路管线出口位于第二热交换器的下游，并且其中第二气流是第二冷却气流。
根据本公开的第七十三方面，提供根据第七十二方面所述的系统，其中所述系统还包括压缩机，所述压缩机被配置成压缩第一冷却气流以形成压缩气流，所述压缩气流被传递到第二热交换器。
根据本公开的第七十四方面，提供根据第六十三至第七十三方面中任一项所述的系统，其中所述系统还包括在旁路管线出口处的可调节阀以控制旁路流的流速。
根据本公开的第七十五方面，提供根据第六十三至第七十四方面中任一项所述的系统，其中旁路管线入口包括延伸到气体出口管线中的勺形部。
根据本公开的第七十六方面，提供根据第六十三至第七十五方面中任一项所述的系统，其中所述旁路管线被配置成接收第一气流的约5wt.％至约50wt.％。
根据本公开的第七十七方面，提供根据第六十三至第七十六方面中任一项所述的系统，其中气体出口管线包括基本上半球形弯曲部。
根据本公开的第七十八方面，提供根据第七十七方面所述的系统，其中旁路管线与半球形弯曲部相切。
根据本公开的第七十九方面，提供根据第七十七方面所述的系统，其中旁路管线与平分基本上半球形弯曲部的管线成约30度至约90度的角度。
根据本公开的第八十方面，提供根据第六十三至第七十九方面中任一项所述的系统，其中旁路管线被配置成优先地去除气体出口管线中的高达约80wt.％的固体细粒。
根据本公开的第八十一方面，提供根据第六十三至第八十方面中任一项所述的系统，其中细聚烯烃颗粒具有小于约200μm的平均直径。
根据本公开的第八十二方面，提供根据第六十三至第八十一方面中任一项所述的系统，其中细聚烯烃颗粒具有小于约150μm的平均直径。
根据本公开的第八十三方面，提供根据第六十三至第八十二方面中任一项所述的系统，其中细聚烯烃颗粒具有小于约10μm的平均直径。
根据本公开的第八十四方面，提供根据第六十三至第八十三方面中任一项所述的系统，其中旁路管线的内径是气体出口管线的内径的约10％至约40％。

Claims (19)

1.一种用于降低热交换器结垢率的系统，其包括：
气体出口管线，其被配置成传递包括气体和夹带的细聚烯烃颗粒的第一气流；
第一热交换器，其被配置成接收所述第一气流的至少一部分并且产生第一冷却气流；以及
旁路管线，其被配置成从所述气体出口管线去除所述夹带的细聚烯烃颗粒的一部分以形成旁路流，所述旁路流包括比所述第一气流中存在的更高浓度的所述夹带的细聚烯烃颗粒，所述旁路管线包括旁路管线入口和旁路管线出口，
其中所述旁路管线入口位于所述第一热交换器的上游，
其中所述旁路管线出口位于所述第一热交换器的下游，
其中所述旁路管线被配置成使得所述旁路流在所述旁路管线出口处与第二气流组合，以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，并且所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点，
其中所述气体出口管线包括半球形弯曲部，所述半球形弯曲部被配置以在所述夹带的细聚烯烃颗粒通过所述弯曲部时对所述夹带的细聚烯烃颗粒施加向心力，从而优先地将所述细聚烯烃颗粒分离到位于所述弯曲部的最外部分的所述气体出口管线的内表面，并且
其中所述旁路管线包括旁路管线入口，所述旁路管线入口被布置在所述弯曲部的所述最外部分附近，使得被优先地从所述气体出口管线分离的所述细聚烯烃颗粒被送到所述旁路管线以形成所述旁路流。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一气流包括未反应烯烃、氮气、氢气和一种或多种链烷烃中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括在所述第一热交换器下游的第二热交换器，并且其中所述第二热交换器被配置成产生第二冷却气流。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述旁路管线出口位于所述第二热交换器的上游，并且其中所述第二气流是所述第一冷却气流。
5.如权利要求3所述的系统，其中所述系统还包括压缩机，所述压缩机被配置成压缩所述第二冷却气流以形成压缩气流。
6.如权利要求3所述的系统，其中所述旁路管线出口位于所述第二热交换器的下游，并且其中所述第二气流是所述第二冷却气流。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述系统还包括压缩机，所述压缩机被配置成压缩所述第一冷却气流以形成压缩气流，所述压缩气流被传递到所述第二热交换器。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括在所述旁路管线出口处的可调节阀，以控制所述旁路流的流速。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述旁路管线入口包括延伸到所述气体出口管线中的勺形部。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述旁路管线被配置成接收所述第一气流的5wt.％至75wt.％。
11.如权利要求1所述的系统，其中所述旁路管线与所述半球形弯曲部相切。
12.如权利要求1所述的系统，其中所述旁路管线与平分所述半球形弯曲部的管线成30度至90度的角度。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述旁路管线被配置成优先地去除所述气体出口管线中的高达80wt.％的所述夹带的细聚烯烃颗粒。
14.如权利要求1所述的系统，其中所述旁路管线的内径是所述气体出口管线的内径的10％至40％。
15.如权利要求1所述的系统，其中所述旁路管线入口的内径比所述旁路管线的所述内径大5％至50％。
16.一种用于使烯烃聚合的系统，其包括：
聚合反应器，其用于在聚合条件下使一种或多种烯烃与催化剂接触以形成包括固体细粒和未反应烯烃的第一气流；
气体出口管线，其被配置成接收所述第一气流；
第一热交换器，其被配置成接收所述第一气流的至少一部分并且产生第一冷却气流；
旁路管线，其被配置成从所述气体出口管线去除所述固体细粒的一部分以形成包括较高浓度的所述固体细粒的旁路流，所述旁路管线包括入口和出口，
其中所述入口位于所述第一热交换器的上游，
其中所述出口位于所述第一热交换器的下游，
其中所述旁路管线被配置成使得所述旁路流在所述旁路管线出口处与第二气流组合，以形成包括一种或多种烯烃或链烷烃的组合气流，并且所述组合气流的温度低于所述组合气流的露点，
其中所述气体出口管线包括半球形弯曲部，所述半球形弯曲部被配置以在所述固体细粒通过所述弯曲部时对所述固体细粒施加向心力，从而优先地将所述固体细粒分离到位于所述弯曲部的最外部分的所述气体出口管线的内表面，并且
其中所述旁路管线包括旁路管线入口，所述旁路管线入口被布置在所述弯曲部的所述最外部分附近，使得被优先地从所述气体出口管线分离的所述固体细粒被送到所述旁路管线以形成所述旁路流。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述系统还包括在所述第一热交换器下游的第二热交换器，并且其中所述第二热交换器被配置成产生第二冷却气流。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述旁路管线出口位于所述第二热交换器的上游，其中所述第二气流是所述第一冷却气流，并且其中所述系统任选地还包括压缩机，所述压缩机被配置成压缩所述第二冷却气流以形成压缩气流。
19.如权利要求17所述的系统，其中所述旁路管线出口位于所述第二热交换器的下游，其中所述第二气流是所述第二冷却气流，并且其中所述系统任选地还包括压缩机，所述压缩机被配置成压缩所述第一冷却气流以形成压缩气流，所述压缩气流被传递到所述第二热交换器。
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