CN116490525A - 聚烯烃排放工艺和设备 - Google Patents

Abstract

披露了一种聚烯烃排放循环，其包括将一定量的聚烯烃颗粒从反应器排放到产品室，其中反应器在至少20psia的压力下运行；将颗粒从产品室转移到产品卸料桶；随着颗粒从产品室转移到产品卸料桶，将气体通过平衡管线从产品卸料桶置换到产品室中；从产品卸料桶中移出颗粒；以及重复排放、转移、置换和移出颗粒的循环；其中颗粒以至少0.01吨颗粒/秒的速率转移；和/或其中在至少一个循环之前或之后用气体吹扫平衡管线；和/或其中产品室包括含量检测器，如核密度检测器。

Description

聚烯烃排放工艺和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年11月19日提交的名称为“聚烯烃排放工艺和设备”的美国临时专利申请63/115,965的权益，其全部内容通过引用并入本文。

发明领域

披露了一种用于排放在气相反应器内产生的聚烯烃颗粒的设备和工艺。

背景技术

聚烯烃可以使用气相聚合工艺生产。如果该工艺是气相流化床聚合工艺，则该工艺可包括包含连续通过催化剂流化床并生长聚合物颗粒的一种或多种单体的气体流。当聚合发生时，消耗一部分的单体并且气体流在反应器中由聚合热加热。一部分气体流离开反应器并且可以与另外的单体和添加剂一起再循环回到反应器。在该工艺中以特定时间间隔，随着聚烯烃颗粒在反应器中形成，它们必须被移出或排放以保持可工作的床水平并且获得所希望的商业产品。这优选以循环方式完成，其中将成批颗粒一次排出。由于典型的气相反应器在加压条件(如20、50或100psig或更高)下运行，因此排出颗粒的过程必须通过将颗粒转移到低压环境中进行，以加工成商业产品。这是一个涉及多个步骤的循环过程，其中一些步骤可能会在排放过程中造成瓶颈。

此外，虽然颗粒优选为固体并因此具有高流动性，但它们可能具有变粘和/或非常细的性质，并且因此倾向于粘附到各种设备部件的内壁并引起运行失常。

需要一种方法和设备，其通过减少允许每小时更多泄料(循环)的总产品排放循环时间来最大化气相聚烯烃生产率。特别地，用于减少将粒状聚烯烃从产品室(高压)转移到产品卸料桶(低压)所要求的循环时间的方法和设备是所希望的。

注意到的参考文献包括US 10,035,864；US 8,835,576；US 7,891,527；US 4,543,399；US 4,588,790；US 5,028,670；US 5,317,036；US 5,352,749；US 5,405,922；US 5,436,304；US 5,453,471；US 5,462,999；US 5,616,661；和US 5,668,228。

发明内容

披露了一种聚烯烃排放循环，其包括以下(或由以下组成，或基本上由以下组成)：将一定量的聚烯烃颗粒从反应器排放到产品室，其中反应器在至少20psia的压力下运行；将颗粒从产品室转移到产品卸料桶，其中所述颗粒以至少0.01吨颗粒/秒的速率转移；随着颗粒从产品室转移到产品卸料桶，将气体通过平衡管线从产品卸料桶置换到产品室中；从产品卸料桶中移出颗粒；以及重复排放、转移、置换和移出颗粒的循环。在一些实施例中，颗粒可以通过直径为14英寸至20英寸的排放阀从产品室转移到产品卸料桶。

此外，在某些实施例中，从反应器排放到产品室可包括打开流体连接产品室和反应器的气体返回/再循环管线，使得反应器和产品室中的压力在排放过程中达到平衡。此外，该气体返回/再循环管线可以包括两个阀，使得处于反应器压力下的气体可以通过关闭两个阀而被截留在返回/再循环管线内。以这种方式，可以最小化到产品卸料桶的下游操作(和/或该产品卸料桶下游的过程)的反应器气体损失。

附图说明

该图是本发明的产品排放设备的主要部件以及与其相关联的工艺的实施例的图示和流程图。

具体实施方式

诸位发明人已经发现，气相聚烯烃的生产率可以通过减少允许每小时更多泄料(drop)(循环)的总产品排放循环时间来最大化。这可以通过提高聚烯烃颗粒在高压容器与低压容器之间转移或“泄料”的速率，并通过检测在高压容器(例如，产品室)中任何残留或遗留的颗粒确保产品排放系统不会因聚烯烃颗粒或细粉而结垢并确保任何聚烯烃细粉或颗粒被清除出从低压容器(例如，产品卸料桶)通向高压容器的压力平衡管线来实现。这些目的是通过本文所述的工艺和设备特征的任意组合来实现的。

发现将产品室与产品卸料桶之间的阀尺寸(“排放阀”)增加到至少14或16英寸或更大可以减少将颗粒状聚烯烃(尤其是聚乙烯)从产品室转移到产品卸料桶所要求的时间。在气相反应器中生产的聚烯烃颗粒可以通过产品排放系统经由一系列自动球阀和压力容器以不连续的批次移出。生产率能力由每个批次的大小(称为“泄料”或“泄料量”)，以及在一段时间内可以移出的批次数目(称为“每小时泄料”)定义。总循环时间是多个工艺步骤的总和，其中之一是将颗粒从产品室转移到产品卸料桶。通过减少该步骤所要求的时间，总循环时间减少。减少泄料所需的总循环时间转化为每小时泄料数量的增加，从而生产率能力提高。增加排放阀尺寸的益处出人意料地大，使“每小时泄料”增加多达15％-40％，而系统成本的增加相对较小。

本发明解决的另一个问题是潜在的管线的阻塞和/或颗粒和/或气体流的堵塞。当聚烯烃颗粒离开反应器进入产品室时，它们仍在积极生长并暴露于反应环境中。颗粒会停滞在产品室中，并且如果在反应条件下放置时间过长，它们会从放热反应中产生足够的热量，从而将聚合物熔融并融合成团块。产品排放系统循环的循环设置设计为防止这种情况发生。然而，使用更高生产率的催化剂(如茂金属和某些其他催化剂)会增加风险。如果颗粒熔融并形成团聚体，则不会发生从产品室到产品卸料桶的转移，这可能导致聚烯烃在产品室中积聚，并最终因堵塞而关闭整个产品排放系统。因此所希望的是知道是否所有的聚乙烯颗粒都从产品室流到产品卸料桶而使产品室变空。这是通过在产品室的底部锥体/喷嘴上安装含量检测器(如核辐射水平仪)来实现的。辐射信号在锥体的一侧发射并在另一侧检测。当锥体为空时，此信号会变强。当锥体充满颗粒或团聚体时，信号将会变弱，表明产品室未完全排空。这用于提醒操作员注意产品室中的潜在问题，并在该问题变得更难以管理之前解决它。

在这种从产品室转移到产品卸料桶的过程中，聚烯烃颗粒除了重力之外由于容器之间的压力差而流动。这两个容器代表一个单一的封闭系统。从体积上看，聚烯烃颗粒将产品卸料桶中的气体向上置换到产品室中。管道或平衡管线连接两个容器以促进此气体流动，即平衡两个容器中的压力。该平衡管线具有用于控制气体流的阀，优选自动球阀。如果该管道被聚烯烃(无论是细粉还是结块)堵塞，压力平衡都会减慢并导致颗粒状聚合物的转移更慢，并且因此降低生产力并可能在产品室中形成团聚体。为防止这种平衡管线堵塞，可定期吹扫管线以扫除任何细小粒子。在任何实施例中，吹扫包括在产品室或产品卸料桶中没有聚烯烃的情况下打开该平衡管线中的阀，从而允许气体从高压容器流入低压容器。这是在泄料之间完成的，因此对循环时间没有影响并且可以手动或自动完成。首选是作为产品排放系统逻辑的一部分自动进行。

如本文所提供的，在启动之后并且在达到稳态时，反应器可以运行以使用多种不同工艺中的任何一种进行聚合，包括溶液、淤浆或气相工艺，但最优选气相工艺。例如，聚合反应器可以是流化床反应器，其运行以通过气相聚合工艺生产聚烯烃聚合物。此外，聚合反应器可以是分段式反应器，其中串联使用两个或更多个反应器，其中第一反应器可以生产例如高分子量组分，并且第二反应器可以生产低分子量组分。在运行中，聚合介质可以被气态单体和稀释剂的连续流动流化或机械搅拌。

更具体地，在连续气相流化床反应器中，聚合反应器包括密相材料的流化床。启动时，将包含聚合物颗粒的种子床装入聚合反应器中。将主要单体和氢气的液态或气态进料流与液态或气态共聚单体一起合并，并且然后通常经由上游再循环气体管线引入流化床。用于进行连续气相工艺的流化床反应器通常包括反应区和所谓的减速区。反应区包括生长聚合物颗粒、形成的聚合物颗粒和少量催化剂颗粒(在本文中有时统称为“密相材料”)的床，其被气态单体和/或共聚单体和稀释剂的连续流流化以除去遍及反应区的聚合热。任选地，再循环气体(再循环的气体)可以被冷却并压缩以形成液体，该液体在重新进入反应区时会增加循环气体流的除热能力。这种运行方法称为“冷凝模式”。

可以容易地确定进入流化床反应器的合适的气体流的速率。单体和循环气体进入聚合反应器的流速是大约等于聚合物产品和未反应的单体被抽出的速率。在任何实施例中，循环气体循环速率(进入和离开床的气体)在从1000吨/小时至2500吨/小时的范围内，如1500吨/小时至2200吨/小时。在各种实施例中，反应器生产率可以在从20、或40、或50吨/小时至60、或80、或100吨/小时的范围内。可以调节通过反应器(并且因此通过床)的气体的组成以在床或“反应区”内保持稳态气体组成。使离开反应区的气体传送到减速区，在这里夹带的颗粒沉降回密相区。气体在压缩机中被压缩并传送通过热交换器，在其中除去聚合热，并且将气体返回反应区。

为了保持恒定的反应器温度，循环气体的温度可以连续向上或向下调节以适应由于聚合引起的热产生速率的任何变化。通过以等于颗粒产品形成速率的速率抽出一部分流化床，可以将流化床保持在恒定高度。聚合物产品可以经由一系列阀半连续地移入固定体积的腔室中，同时将其排放回反应器以有效移出产品。同时，将很大一部分未反应的气体再循环到反应器中。吹扫聚合物产品以去除夹带的烃，并且可以将其用少量加湿氮气蒸汽处理以使任何痕量的残留催化剂失活。

此外，流化床反应器的反应器温度范围可以为从30℃、或40℃、或50℃至85℃、或90℃、或95℃、或100℃、或120℃、或150℃。通常，考虑到反应器内聚合物产品的烧结温度，反应器温度在可行的最高温度下运行。聚合温度或反应温度通常必须低于待形成的聚合物的熔融或“烧结”温度。因此，一方面，温度上限是在反应器中产生的聚烯烃的熔融温度。

如本文所述，可操作结合本发明方法使用的反应器以生产烯烃(例如乙烯或丙烯)的均聚物，和/或烯烃特别是乙烯与至少一种其他烯烃的共聚物、三元共聚物等。例如，聚合反应器可以生产聚乙烯。此类聚乙烯可以是乙烯的均聚物和乙烯与至少一种α-烯烃的互聚物，其中乙烯含量是按所涉及的总单体的重量计至少50％、或60％、或70％、或80％、或90％、或95％。可以在反应器中使用的示例性烯烃是乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、4-甲基戊-1-烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十六碳烯等。本文中还可使用多烯，如1,3-己二烯、1,4-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-降冰片烯和5-乙烯基-2-降冰片烯和在聚合介质中原位形成的烯烃。当在聚合介质中原位形成烯烃时，可以形成含有长链支化的聚烯烃。

在聚乙烯或聚丙烯的生产中，聚合反应器中可以存在共聚单体。当存在时，共聚单体可以与乙烯或丙烯单体一起以实现将共聚单体结合到成品颗粒中的所需重量百分比的任何水平存在。

此外，氢气常用于烯烃聚合以控制聚烯烃的最终特性。对于某些类型的催化剂系统，已知增加氢气浓度(分压)会增加生成的聚烯烃的熔体流动(MF)和/或熔体指数(MI)。因此，MF或MI可以受到氢气浓度的影响。聚合中氢气的量可以表示为相对于总的可聚合单体(例如乙烯或乙烯与己烯或丙烯的共混物)的摩尔比。在一些聚合过程中使用的氢气的量是实现所希望的最终聚烯烃颗粒的MF或MI所必需的量。

因此，在任何实施例中更通常描述了聚烯烃排放循环，其包括将一定量的聚烯烃颗粒从反应器排放到产品室，其中反应器在至少20、或30、或50、或100，或150、或200psia的压力下运行；将颗粒从产品室转移到产品卸料桶，其中颗粒以至少0.01、或0.05吨颗粒/秒、或在从0.01至0.1、或0.2、或0.6、或0.8吨颗粒/秒的范围内的速率转移(其中一吨为1000kg)；随着颗粒从产品室转移到产品卸料桶，将气体通过平衡管线从产品卸料桶置换到产品室中；从产品卸料桶中移出颗粒；以及重复排放、转移、置换和移出颗粒的循环。

还在任何实施例中是聚烯烃排放循环，其包括将一定量的聚烯烃颗粒从反应器排放到产品室，其中反应器在至少20、或30、或50、或100，或150、或200psia的压力下运行；将颗粒从产品室转移到产品卸料桶；随着颗粒从产品室转移到产品卸料桶，将气体通过平衡管线从产品卸料桶置换到产品室中；从产品卸料桶中移出颗粒；以及重复排放、转移、置换和移出颗粒的循环；其中在至少一个循环之前或之后用气体吹扫平衡管线。优选地，其中通过允许来自产品室或产品卸料桶的气体从高压容器流入低压容器来吹扫平衡管线。

还在任何实施例中是聚烯烃排放循环，其包括将一定量的聚烯烃颗粒从反应器排放到产品室，其中反应器在至少20、或30、或50、或100，或150、或200psia的压力下运行；将颗粒从产品室转移到产品卸料桶；随着颗粒从产品室转移到产品卸料桶，将气体通过平衡管线从产品卸料桶置换到产品室中；从产品卸料桶中移出颗粒；以及重复排放、转移、置换和移出颗粒的循环；其中产品室包括含量检测器，优选核密度检测器。

如本文中所用，“颗粒”是可流动的固体，优选具有在从300或350kg/m³至400或500或600kg/m³范围内的堆积密度。优选地，颗粒包含以下、或基本上由以下组成、或由以下组成：一种或多种聚烯烃，最优选聚乙烯或聚丙烯。

在任何实施例中，在至少一个循环之前或之后用气体吹扫平衡管线。该气体可以是由单体、稀释剂和惰性气体(如氮气)或这些气体的任何组合组成的循环气体。在典型的“循环”中，聚烯烃颗粒从产品室进入含有气体的产品卸料桶，并且该气体被聚烯烃颗粒置换并从产品卸料桶向上流动至产品室。“吹扫”是一个额外的步骤。吹扫可以间歇地或定期地进行。通常，吹扫是自上而下的(与聚烯烃颗粒的正常循环逆流)，因为在排放循环的某些部分中产品室中的压力通常比产品卸料桶中的压力高，优选至少50、或80、或100psig或更高。在任何实施例中，本文所述的排放、转移和置换步骤是形成循环的顺序事件。

在任何实施例中，通过允许来自产品室或产品卸料桶的气体从高压容器流入低压容器来吹扫平衡管线。优选地，通过允许气体从产品卸料桶流至产品室来吹扫平衡管线，其中低压容器(优选产品卸料桶)中的压力在范围从10或20psig至50或100psig之间循环；并且其中高压容器(优选产品室)中的压力在范围从200或250psig至350或400psig之间循环。在任何实施例中，通过平衡管线从产品卸料桶置换到产品室的气体处于在从10、或20、或30、或40、或50psia至100、或200、或300或400psia范围内的气体压力下。

在任何实施例中，平衡管线的吹扫是手动控制的，或对于在排放循环之间的规则间隔程序设计的，或两者的组合。

在任何实施例中，产品室包括含量检测器。优选地，含量检测器是核密度检测器。核检测器的一个实例是Ohmart/VEGA^TM核密度计，它包括核源和接收器。在任何实施例中，含量检测器可置于在圆锥形产品室下部的出口法兰上。检测器可以靠近法兰附近的底部但在产品室的锥体上。在任何实施例中，可以存在从产品室底部到装配含量检测器的排放阀那里的管线。替代的含量检测器包括但不限于测量水平仪或超声波源和检测器。在任何实施例中，聚烯烃颗粒从产品室转移到产品卸料桶，直到含量检测器发现产品室中基本上没有颗粒存在。“基本上没有颗粒”意指没有可被含量检测器检测到的颗粒。在任何实施例中，将定时器设置为对应于阀门应该被打开的时间，以允许产品室完全并且一致地排出；不必根据达到的低水平检测在每次泄料时控制阀门的关闭。在任何实施例中，低水平检测器是对于操作员的检查或引导装置，而不是打开或关闭排放阀的决定因素。

在任何实施例中，允许一个或多个循环的设备(尤其是流体连接产品室和产品卸料桶的管线的设备)进一步包括允许来自产品室的颗粒被保持在产品室中或以所希望的速率转移到产品卸料桶中的排放阀。排放阀的尺寸优选地允许每单位时间从产品室到产品卸料桶的所希望的聚烯烃颗粒流速，但在特定实施例中，排放阀具有在从14英寸至16、或18或20英寸的范围内的直径，取决于产品排放系统的总尺寸以及其他生产因素。

在任何实施例中，颗粒在重力作用下转移到产品卸料桶，并且任选地在从50、或60、或80、或100psia至200、或300、或400、或500psia范围内的气体压力下转移。在任何实施例中，反应器中的压力在整个循环中基本保持，这意味着压力的变化不会超过其平均或稳态生产压力的10％、或5％、或2％的水平。

在任何实施例中，本文所述的方法进一步包括在反应器中将一种或多种烯烃与聚合催化剂连续结合以形成聚烯烃颗粒。优选地，反应器是包含聚烯烃颗粒的床的气相反应器。此外，优选地，结合在反应器内在至少100、或200、或300、或400、或500psig的压力下进行。在任何实施例中，聚合催化剂选自由以下组成的组：茂金属催化剂、齐格勒-纳塔催化剂、铬催化剂、非典型单位点催化剂(例如像吡啶基二胺-过渡金属催化剂、双(2-五甲基苯基氨基)乙基)胺-过渡金属催化剂、席夫碱-过渡金属催化剂等)及其组合。最后，在任何实施例中，烯烃选自乙烯和C₃至C₁₀α-烯烃中的一种或多种，最优选选自乙烯、丙烯或其组合。由聚合工艺产生的优选聚烯烃颗粒是聚丙烯颗粒或聚乙烯颗粒，其中可以是丙烯衍生单元或乙烯衍生单元的均聚物，或包含按聚合物的重量计在从0.1至10，或至20wt％范围内的除主(丙烯或乙烯)α-烯烃以外的一种或多种α-烯烃单元的共聚物。

本文还披露了一种适用于从反应器(优选聚烯烃聚合反应器)产物排放的设备。参考附图，在任何实施例中是设备100，其包括以下(或由以下组成，或基本上由以下组成)：包括聚烯烃颗粒的反应器102；反应器流体连接到产品室112，产品室包括含量检测器118；流体连接132到产品室112的产品卸料桶114，其中流体连接包括排放阀116；从产品卸料桶114流体连接到产品室112的平衡管线120；以及离开管线122。

在该设备的任何实施例中，排放阀的尺寸是允许聚烯烃颗粒以至少0.01吨颗粒/秒(如上所述)，或在从0.01至0.1、或0.2、或0.6或0.8吨颗粒/秒的范围内的速率流过其中。在特定实施例中，排放阀的直径在从14英寸至16、或18、或20英寸的范围内。

在任何实施例中，产品室具有顶部和底部，并且其中产品室在顶部具有流体连接到反应器的入口以及在底部具有流体连接到产品卸料桶的出口，并且其中含量检测器位于产品室的底部中。优选地，含量检测器是核密度检测器。

参考附图更详细地描述本文所述的产品排出设备的实施例。该图是聚合设备100的通用流程图，其包括气相反应器102和与其流体连接的用于允许以定时间隔从在压力下的气相反应器102循环移出聚烯烃颗粒的产品排放设备104和产品排放设备106。

在任何实施例中，图中102、112与114之间的管线表示流体连接，如空心圆柱形钢管道或其他金属管道，其允许流体固体、气体和/或液体从一个点流过那里到另一个点，优选地沿着其长度。在管线上的箭头表示材料从一点到另一点的总体流动，这有助于举例说明本文所述的循环工艺。阀用两个反向并且连接的三角形表示；阀可以根据手动控制或计算机化系统如何设置它们而不同地停止或减慢材料的流动。

产品排放设备允许从气相反应器中移出聚烯烃颗粒而不损失压力或损失最小，从而将聚烯烃颗粒从高压环境传送到低压或大气压力环境以进行进一步精加工和加工步骤。本文的聚合设备不限于仅仅两个排放设备，而是可以包括三个、四个或更多个，如对于气相反应器的尺寸和聚合设备制造体积所希望的。出于描述本发明的产品排放设备和工艺的主要部件的目的，参考产品排放设备104的部件。图中示出了各种阀，以突出与产品排放工艺和设备、以及其中的双压力组件相关的工艺的循环性质以及控制与之相关的气体和聚烯烃颗粒的流动的能力，但是应当理解，在如关于设备104和106所描述的整个产品排放设备中，可以存在任何数目的阀，或者没有阀。也就是说，下面结合产品排放工艺的描述特别指出了一些阀。

在任何实施例中，通过在反应器中将一种或多种烯烃与聚合催化剂连续结合以形成聚烯烃颗粒，在气相反应器102内生产聚烯烃颗粒如聚乙烯颗粒，这样的颗粒在床110中保持流化状态。聚烯烃颗粒床的流化状态通过使循环气体从床下方流动，优选地从分布板(未示出)向上穿过床到达膨胀区108以使床110中的聚烯烃颗粒流化来维持。有时，将一定量的聚烯烃颗粒从反应器102通过颗粒排放管线136以“泄料”的形式排放到产品室112，如前所述。打开产品排放管线中的阀136a以允许该泄料通过排放管线136，并且同时，打开气体返回/再循环管线134中的阀134a，使得气体从产品室112流回反应器102的顶部(阀134a可称为第一气体返回/再循环管线阀)。如图中所示，阀134a可沿气体返回/再循环管线134定位，与产品室112相比更靠近反应器102。一些实施例还可以包括沿着气体返回/再循环管线134的至少第二阀134b，其更靠近管线134的产品室112端(例如，第二阀134b可以沿着返回/再循环管线，如图中所示，或者它可以在一端直接连接到产品室112并且在另一端连接到管线134)。在存在第二阀134b的情况下，它也被打开以确保产品室112与反应器102之间的压力平衡。该第二阀134b可被称为第二气体返回/再循环管线阀，并且根据一些实施例，该阀的操作和功能在下文更详细地描述。

在任何情况下，在打开阀134a和(如果存在的话)阀134b之后，优选地，产品室112内的压力等于泄料结束时反应器102内的压力。在优选实施例中，压力在泄料结束时与产品室112大致相等(彼此相差在2％或5％内)。产品室112包括具有入口以允许聚烯烃颗粒在其中流动的上部124和具有出口以允许聚烯烃颗粒流至下一级即产品卸料桶114的下部126。为了使产品流到产品卸料桶114，可以关闭阀134a(和134b，如果存在的话)和136a(例如，在完成从反应器102到产品室112的所希望的泄料时)，并且打开在产品腔室112与产品卸料桶114之间阀116，以允许产品从产品腔室112流到产品卸料桶114；也可以打开阀120a以确保产品室112与产品卸料桶114之间的压力经由平衡管线120平衡，从而促进产品转移。产品室112还包括含量检测器118，优选地在下部126处或附近或者在出口处或附近，或者可替代地在将产品室112流体连接到产品卸料桶114并且包括排放阀116的管线132处。含量检测器118理想地放置(考虑到产品室112和下部126的精确几何形状)为使得它可以检测聚烯烃颗粒是否以及何时已经完全从产品室112转移到产品卸料桶114。

在一些实施例中，可能不存在管线132；在这种情况下，产品室112的出口法兰可以直接附接到阀116的入口，而阀116的出口法兰直接附接到产品卸料桶114的入口法兰。

有利地，在存在第二阀134b的情况下，可以看到通过关闭用于将产物从产品室112转移到产品卸料桶114的阀134b和134a两者，较高压力(即，在反应器压力下)的气体被截留在气体再循环/返回管线134中；与仅存在阀134a(沿着靠近反应器102的气体再循环/返回管线134)的实施例形成对比，在后一种情况下管线134中的压力将在产品的下游转移期间降低。通过将气体保持在管线134中，可以最小化下游气体损失(例如，通过产品卸料桶114以及进一步在下游与产品一起)并最大化再循环到反应器的气体，使得当阀134a和134b下次打开允许当气体通过气体返回/再循环管线134流回反应器时，所有截留的气体也被再循环回反应器。

如上所述，产品室112中的最大压力大约等于(彼此相差2％至5％内)从反应器102到产品室112的泄料结束时的反应器压力。最低压力在产品卸料桶114中，在从产品卸料桶114到离开管线122和其下游的吹扫仓的泄料转移结束时，其中压力接近零psig(大气压)。将聚烯烃颗粒从产品室112排放到产品卸料桶114要求允许压力下降，例如从产品室112中的从200psi至300psi范围内的压力降至从10至50psi范围内的压力。为了促进这种转移，将聚烯烃颗粒通过排放阀116，其尺寸允许颗粒以至少0.01吨颗粒/秒的速率，或在从0.01至0.1、或0.2、或0.6或0.8吨颗粒/秒的范围内转移(一吨为2000kg)。在任何实施例中，这可能意味着排放阀的直径在从14英寸(35.5cm)至16(40.6)或18(45.7)或20英寸(51cm)的范围内。

在任何实施例中，排放阀116是全通径阀，因此实际上该阀具有等于管道/法兰内径的内径(并且标称14英寸、16英寸等)。

仍然参照该图，前面提到的与产品从产品腔室112到产品卸料桶114的转移相关的平衡管线120从产品卸料桶114(优选在上部128)流体连接，返回到将产品室112连接至反应器102的气体返回/再循环管线134。优选地，连接在阀(例如，阀134a)的下方或“上游”(相对于从产品卸料桶114经由返回/再循环管线134到反应器102的流动)；并且，当存在时，也在第二阀134b的上游，如图中所示。因此，当阀134a关闭时(并且阀134b，如果存在的话，则关闭)，平衡管线120可用于平衡产品室112与产品卸料桶114之间的压力，如前所述。此外，当阀134a(和134b，如果存在的话)打开时，平衡管线120允许压力释放回到反应器102中(连同管线134中截留的气体返回反应器，如果两个阀134a和134b如上文所讨论的那样存在的话)。通过将来自产品卸料桶114的气体最终返回到反应器102，该平衡管线120还允许产品卸料桶114中的压降。有时，可能希望清除平衡管线120中的任何聚烯烃颗粒或细粉，其可能已经积聚并且因此可能阻塞气体从产品卸料桶114到气体返回/再循环管线134的流动。在那种情况下，在本文所述的至少一个循环之前或之后用气体(如氮气)吹扫平衡管线。还要注意，虽然图中示出了连接到气体返回/再循环管线134的平衡管线120，但在其他实施例中，平衡管线120可以改为直接连接到产品室112的上部124，使得气体可以在产品卸料桶114与产品室112之间流动(并且压力平衡)；并且如果来自产品室112顶部的气体返回/再循环管线134也被打开，则也能够实现从产品卸料桶114最终回到气相反应器102的相同气体流动。在任一情况下，平衡管线120交替地允许压力被释放回到反应器102中(以及伴随的产品卸料桶114中的压降)；和/或用于平衡产品卸料桶114与产品室112之间的压力。

在任何实施例中，用于吹扫的气体是反应器气体(系统中所有组分的混合物，如乙烯、共聚单体(如果使用)、氢气、稀释剂或冷凝剂、氮气等)，该气体在产品室中没有颗粒并等待泄料时存在于产品室中。在正常循环模式中，备用模式的产品室112处于大约反应器运行压力的一半。仅当操作员决定仅使用氮气(或其他气体混合物)开始吹扫或清理(unplugging)步骤时，才单独使用氮气作为吹扫气体。

在任何实施例中，产品卸料桶114内的聚烯烃颗粒(已经被压力平衡到大气压力或接近大气压力的压力)然后可以通过重力和/或额外的气体压力从具有下部130的产品卸料桶114送到离开管线122，在那里聚烯烃颗粒然后可以进一步加工，如通过吹扫过量的单体和其他气体并与添加剂(如抗氧化剂)混合并熔融混合成粒料用于运输和销售。当从产品室112到产品卸料桶114的泄料压力已经平衡时(平衡后)，产品卸料桶114将处于反应器压力的大约20％至25％或30％。该压力是将颗粒向下游输送至离开管线112和其下游的吹扫仓的驱动力。在从产品卸料桶114到下游吹扫仓的泄料转移结束时，产品卸料桶压力接近大气压。

仍参考该图，产品排放系统104还可包括管线138以去除过量单体，可将其通过管线140再循环或燃烧。这种过量的单体或其他气体可来自例如通过气体返回/再循环管线134从产品室112向上循环的气体。

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均表明本发明所属领域的技术人员的技术水平，并通过引用并入本文，其程度与每个单独的出版物专利或专利申请具别地并单独指出以引用方式并入相同。

如本文所用，短语“基本上由…组成”意指可能存在次要设备特征，如阀、加热器、冷却器和泵，其有助于所要求保护的设备或循环的运行，但对于此类设备或循环的运行而言并非必不可少。同样，当它与方法权利要求相关时，“基本上由…组成”不排除次要特征，如阀操作、加热/冷却以及气体、液体和/或固体的泵送，这些对所要求保护的循环来说不是必需的：将固体颗粒状聚合物从高压环境转移到低压环境和/或保持流体连接内的透明度和流动性。

如此描述本发明，显然可以以多种方式改变本发明。这样的变化不应被视为背离本发明的精神和范围，并且对于本领域技术人员显而易见的所有这样的修改旨在包括在所附权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种聚烯烃排放工艺循环，其包括：

将一定量的聚烯烃颗粒从反应器排放到产品室，其中所述反应器在至少20psia的压力下运行；

将所述颗粒从所述产品室转移到产品卸料桶，其中所述颗粒以至少0.01吨颗粒/秒的速率转移；

随着颗粒从所述产品室转移到所述产品卸料桶，将气体通过平衡管线从所述产品卸料桶置换到所述产品室中；

从所述产品卸料桶中移出颗粒；以及

重复所述排放、转移、置换和移出颗粒的工艺循环，其方式为使得所述排放、转移和置换步骤是形成循环的顺序事件。

2.如权利要求1所述的工艺循环，其中，将所述一定量的聚烯烃颗粒从所述反应器排放到所述产品室包括打开流体连接所述产品室和所述反应器的气体返回/再循环管线，使得所述反应器和所述产品室中的压力在所述排放步骤期间达到平衡；

进一步地，其中所述气体返回/再循环管线包括第一气体返回/再循环管线阀和第二气体返回/再循环管线阀；以及

此外，其中将所述颗粒从所述产品室转移到所述产品卸料桶包括关闭所述第一和所述第二气体返回/再循环管线阀，从而将气体截留在所述第一与第二气体返回/再循环管线阀之间的所述气体返回/再循环管线中。

3.如前述权利要求中任一项所述的工艺循环，进一步包括排放阀，其允许来自所述产品室的颗粒被保持在所述产品室中或以所希望的速率转移到所述产品卸料桶中。

4.如权利要求3所述的循环，其中，所述排放阀的直径在从14英寸至20英寸的范围内。

5.如前述权利要求中任一项所述的工艺循环，其中，所述颗粒在重力作用下，并任选地在从50psia至500psia范围内的气体压力下转移到所述产品卸料桶。

6.如前述权利要求中任一项所述的工艺循环，其中，通过所述平衡管线从所述产品卸料桶置换到所述产品室的气体处于在从10psia至400psia范围内的气体压力下。

7.如前述权利要求中任一项所述的工艺循环，其中，在整个循环中基本保持在所述反应器中的所述压力。

8.如前述权利要求中任一项所述的工艺循环，其进一步包括在所述反应器中将一种或多种烯烃与聚合催化剂连续结合以形成聚烯烃颗粒。

9.如权利要求8所述的工艺循环，其中，所述反应器是包含聚烯烃颗粒的床的气相反应器。

10.如权利要求8或权利要求9所述的工艺循环，其中，所述结合在所述反应器内在至少100psig的压力下进行。

11.如权利要求8-10中任一项所述的工艺循环，其中，所述聚合催化剂选自由以下组成的组：茂金属催化剂、齐格勒-纳塔催化剂、铬催化剂、非典型单位点催化剂及其组合。

12.如权利要求8-11中任一项所述的工艺循环，其中，所述烯烃选自乙烯和C3至C10α-烯烃中的一种或多种。

13.一种设备，其包括：

包含聚烯烃颗粒的反应器；

所述反应器流体连接到产品室；

流体连接到所述产品室的产品卸料桶，其中所述流体连接包括排放阀，其尺寸为允许聚烯烃颗粒以至少0.01吨颗粒/秒的速率从中流过；

从所述产品卸料桶流体连接到所述产品室的平衡管线；以及

离开管线。

14.如权利要求13所述的设备，其中，所述排放阀的直径在从14英寸至20英寸的范围内。

15.如权利要求13或权利要求14所述的设备，其中，所述产品室具有顶部和底部，并且其中所述产品室在所述顶部具有流体连接到所述反应器的入口以及在所述底部具有流体连接到所述产品卸料桶的出口。