DE602005000020T2

DE602005000020T2 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der wiedergewinnung von festen polyolefinen aus einer kontinuierlichen reaktionszone

Info

Publication number: DE602005000020T2
Application number: DE602005000020T
Authority: DE
Inventors: Mark Verleysen
Original assignee: Total Petrochemicals Research Feluy SA
Current assignee: Total Petrochemicals Research Feluy SA
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2025-02-10
Also published as: ATE329686T1; EA200601483A1; KR101210699B1; PT1596981E; ES2265640T3; DE602005000020D1; US20070282082A1; EP1596981A1; EP1563904A1; JP2007522316A; CN1917951A; JP5049015B2; EP1596981B1; KR20060126592A; EA010471B1; US8026322B2; CN100421779C; DK1596981T3; WO2005079972A1

Description

Diese Erfindung betrifft das Abziehen festen Polyolefins aus einer Aufschlämmung solcher Feststoffe. In einem besonderen Aspekt betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Wiedergewinnung partikelförmigen Polyolefins aus einer Aufschlämmung davon, beispielsweise aus einem Strom von Polymerisationsgemisch, das kontinuierlich in einem Schlaufenreaktor fließt.
US-A-3,242,150 offenbarte eine Verbesserung an Schlaufenreaktoren, die aus dem Hinzufügen einer Aufnahmezone, ab dann als Absetzständer bekannt, zu dem Unterteil eines Schlaufenreaktors, worin die Feststoffe sich durch die Schwerkraft absetzen, und Abziehen einer in Feststoffen konzentrierten Fraktion aus besagter Aufnahmezone bestand.
US-A-3,293,000 offenbarte einen Schlaufenreaktor mit mehreren Absetzständern. Die Steuerung des Ventils ist in Spalte 3, Zeilen 2 bis 22 beschrieben.
US-A-3,374,211 offenbarte ein modifiziertes Verfahren zum Entfernen von Polymer.
Rezenter betraf US-A-5,183,866 den Einsatz einer Flash-Leitungsheizvorrichtung in Zusammenwirkung mit dem periodischen Betrieb eines Absetzständers eines Schlaufenreaktors. Der Prozess ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass die langgestreckte Zone so konstruiert ist, dass die Fließzeit der Aufschlämmungscharge in einer langgestreckten eingeschlossenen Zone, die die Flash-Leitungsheizvorrichtung enthält, gleich zumindest etwa 25% der Zeit zwischen dem Schließen des Absetzständerventils und dem nächsten Öffnen des Absetzständerventils ist.
US-A-5,455,314 offenbart ein Verfahren zum auf kontinuierliche Weise Steuern des Abziehens einer Reaktionsaufschlämmung, die ein Polymerprodukt aus einem Polymerisationsreaktor enthält, durch kontinuierliches Manipulieren eines V-Kerbkugelventils in einer primären Ausflussleitung und durch automatisches Öffnen eines Regelventils in einer überschüssigen Leitung als Reserve für das primäre Regelventil für den Fall, dass die primäre Leitung verstopft ist.
Die Erfindung betrifft einen Polymerisationsprozess, umfassend das Polymerisieren von Olefinen in einem flüssigen Verdünnungsmittel zum Produzieren einer flüssigen Aufschlämmung, die Partikel normalerweise festen Polymers enthält, innerhalb eines Schlaufenreaktors, Absetzenlassen des Polymers in einem Absetzständer, periodisch Öffnen eines an dem Ende des Absetzständers befindlichen, um 180° rotierenden Produktentnahmeventils, um das Ausfließen einer Charge von Partikeln aus dem Absetzständer zu gestatten, wobei das Produktentnahmeventil von einem pneumatisch angetriebenen doppeltwirkenden Stellantrieb angetrieben wird, wobei das Pneumatiksystem von einem System reguliert wird, das pneumatische Regelventile umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventile V-Kugelventile sind.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung von V-Kugelventilen zur Regulierung des pneumatisch angetriebenen doppeltwirkenden Stellantriebs, der ein um 180° rotierendes Produktentnahmeventil des Absetzständers eines Schlaufenreaktors bedient.
Schließlich betrifft die Erfindung einen Schlaufenreaktor, der einen Absetzständer, ein am Ende des Absetzständers befindliches, um 180° rotierendes Produktentnahmeventil umfasst, wobei das um 180° rotierende Produktentnahmeventil von einem pneumatisch angetriebenen, doppeltwirkenden Stellantrieb betrieben wird, wobei das Pneumatiksystem von einem System reguliert wird, das pneumatische Regelventile umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventile V-Kugelventile sind.
Vorzugsweise sind die Regelventile automatische Regelventile.
Die Erfindung wird nun unter Verweis auf die Zeichnungen beschrieben:
1 ist ein schematisches Diagramm eines Schlaufenreaktors mit zwei Absetzständern und deren Regelsystem.
2 ist ein schematisches Diagramm des Regelsystems.
3 ist ein schematisches Diagramm des Unterteils eines Absetzständers, welches das Produktentnahmeventil und seinen Antriebsmechanismus zeigt.
4 ist ein schematisches Diagramm des Pneumatiksystems.
5 ist ein schematisches Diagramm des elektronischen Regelsystems.
In der in 1 illustrierten Ausführung wird die Polymerisation in einem Schlaufenreaktor 10 durchgeführt. Das Monomer und das Verdünnungsmittel werden jeweils durch Leitungen 14 und 16 eingebracht, die in Leitung 13 übergehen, und der Katalysator wird durch Leitung 17 eingebracht. Ein an einen Motor M gekuppelter Propeller lässt das Gemisch umlaufen. Wenn Polymerpartikel produziert werden, sammeln sie sich in Absetzständern 22 an. Die Absetzständer sind jeder mit einem Produktentnahmeventil (PTO-Ventil oder PTO) 23, das an eine Rohrleitung 20 angeschlossen ist, versehen.
Bezugnehmend auf 2 ist dort ein Schlaufenreaktor 10 gezeigt, der mit zwei Absetzbeinen 22a und 22b versehen ist, wovon jedes mit einem PTO-Ventil (23a beziehungsweise 23b) versehen ist, die von einer Regeleinheit 28 gesteuert werden.
3 zeigt den Boden eines Absetzständers 22, mit einem PTO-Ventil 23, das ihn mit der Rohrleitung 20 verbindet. Das PTO-Ventil ist ein Drehschieberventil, wobei die Rotation von einem Mechanismus M gesteuert wird.
Das PTO-Ventil 23 des Absetzständers 22 ist nur zeitweilig geöffnet, wodurch die in dem Absetzständer 22 vorhandenen Polymerpartikel in die Rohrleitung 20 passieren können. Die Öffnungszeit des PTO-Ventils 23 sollte genau kontrolliert werden, sodass im Wesentlichen alle in dem Absetzständer 22 vorhandenen Partikel in die Rohrleitung 20 passieren, während im Wesentlichen kein Monomer und Verdünnungsmittel den Reaktor 10 verlassen.
Es sind zwei Typen von PTO-Ventilen in Gebrauch. Der üblichste stützt sich auf eine 180°-Rotation des bewegenden Teils des Ventils, wobei das Ventil sich von geschlossen (0°) zu offen (90°) und dann zu geschlossen (180°) dreht; während des nächsten Zyklus rotiert das Ventil rückwärts. Ventile mit einer 90°-Rotation sind ebenfalls in Gebrauch, wobei das bewegende Teil sich von geschlossen (0°) zu offen (90°) und dann rückwärts zu geschlossen (0°) dreht. Die vorliegende Erfindung verschafft ein verbessertes Regelsystem für den ersten Typ von PTO-Ventilen.
PTO-Ventile sind generell pneumatisch angetrieben. 4a zeigt, dass jedes PTO-Ventil 23 mit einem doppeltwirkenden Pneumatikantrieb 40 versehen ist, der die Geschwindigkeit regelt, womit es sich dreht. Im Fall einer Rotation von 180° ist die Geschwindigkeit, womit das PTO sich dreht, besonders wichtig, in dem Sinn, dass es direkt die Zeit, in der es offen bleibt, steuert.
Der zu dem doppeltwirkenden Pneumatikantrieb 40 geschickte Luftstrom wird von einem Zweiwegesystem 45, das von einem Elektromagneten angetrieben wird, gerichtet. 4b zeigt eine Position des Systems 45, wobei von der Rohrleitung 50 kommende Luft durch die Rohrleitung 42 in den Stellantrieb 40 geschickt wird, durch Rohrleitung 41 zurückkehrt und durch Rohrleitung 51 austritt. 4c zeigt die andere Position des Systems 45, wobei von der Rohrleitung 50 kommende Luft durch Rohrleitung 41 in den Stellantrieb 40 geschickt wird, durch Rohrleitung 42 zurückkehrt und durch Rohrleitung 52 austritt.
Pneumatisch angetriebene PTO-Ventile wurden stets durch manuelles Einstellen des Auslassluftstroms unter Verwendung der Regelventile 61 und 62 gesteuert. Für jedes Ventil 61 und 62 ist eine separate Steuerung vorgesehen, falls die Kugel in dem PTO-Ventil 23 sich in jeder Richtung auf unterschiedlicher Geschwindigkeit drehen würde.
Überraschenderweise wurde nun festgestellt, dass die Steuerung eines PTO-Ventils 23 durch Verwendung automatischer Regelventile 61 und 62 verbessert wird. In einer bevorzugten Ausführung werden V-Kugelventile verwendet. Solche Ventile drosseln unter Verwendung eines gekerbten Kugelsegments, dessen Form derart ist, dass es gleichzeitig gestattet, eine sehr präzise Kontrolle der Strömungsluft für kleine Öffnungen zu haben, während es im Bedarfsfall eine Öffnung mit vollem Durchgang hat. Als Beispiel eines V-Kugelventils kann ein Worcester V-Flussregelventil vom Typ V44-66UMPTN90 angeführt werden.
Es lag nicht auf der Hand, geeignete Regelventile 61 und 62 zu finden, da alle bis jetzt getesteten Regelventile keine präzise Regelung des Luftstroms verschafften, unter Berücksichtigung dessen, dass die Luftmenge in dem Stellantrieb 40 relativ gering ist. Wichtiger, es lag nicht auf der Hand, dass der Betrieb des Reaktors 10 stabiler wäre.
Die Verwendung automatischer Regelventile verschafft mehrere Vorteile in Bezug auf eine bessere Zuverlässigkeit der PTO-Ventile. In der Tat führt die häufige Betätigung der PTO-Ventile, wie etwa alle 15 bis 90 Sekunden, zum Verschleiß der besagten Ventile, die dann langsamer arbeiten. Dieser Effekt wird unmittelbar durch einen automatischen Anstieg der von den Stellantrieben benötigten Luftmenge kompensiert. Eine automatische Regelung der von den Stellantrieben benötigten Luftmenge vermeidet, dass die PTO-Ventile in einer offenen Position steckenbleiben. Die Verwendung automatischer Regelventile gestattet auch eine präzisere Regelung der in die Stellantriebe eintretenden Luftmenge, als die manuellen Regelventile dies tun. Bei der Verwendung manueller Regelventile besteht immer ein Risiko, das, wenn die in die Stellantriebe eintretende Luftmenge verringert wird, die PTO-Ventile schließlich in einer offenen Position blockiert werden, was zur Drucklosmachung des Reaktors führt. Dies kann bei dem ersten Reaktor eines doppelten Schlaufensystems auftreten, wenn lange Öffnungszeiten des PTO-Ventils besagten Reaktors benötigt werden.
Die Verwendung automatischer Regelventile und um 180° rotierender PTO-Ventile gestattet eine gute Steuerung der Öffnungszeit besagter PTO-Ventile. Dies könnte durch Verwendung von um 90° rotierenden PTO-Ventilen nicht auf dieselbe Weise erzielt werden.
Es wurde auch festgestellt, dass das Innenvolumen der Rohrleitungen 51 und 52 auf das Maximum reduziert werden musste, das möglich war, ohne eine Einschränkung des Luftstroms zu erzeugen. Die Rohrleitungen 51 und 52 haben einen Durchmesser im Bereich von 1,27 cm (1/2 Zoll) bis 2,54 cm (1 Zoll), vorzugsweise haben besagte Rohrleitungen einen Durchmesser von etwa 1,9 cm (3/4 Zoll). Die Rohrleitungen 51 und 52 haben eine Länge von weniger als 150 cm, vorzugsweise weniger als 100 cm. In einer meistbevorzugten Ausführung haben die Rohrleitungen 51 und 52 einen Durchmesser von etwa 1,9 cm (3/4 Zoll) und eine Länge von etwa 20 cm zwischen dem System 45 zu den automatischen Regelventilen 61 und 62.
Nun bezugnehmend auf 5 ist dort eine bevorzugte Ausführung des Regelmechanismus dargestellt. Das PTO-Ventil 23 ist mit Sensoren 71 und 72 versehen, die sich in dem doppeltwirkenden Stellantrieb befinden, die die Position des Ventils 23 anzeigen. Information von den Sensoren 71 und 72 wird jeweils mittels Transmitter 73 und Kabeln 74 und 75 zu einem Computer 76 gesendet, um die Rotationszeit des PTO-Ventils zu ermitteln. Die Rotationszeit des PTO-Ventils wird zu einem Rotationssteuerelement 79 geschickt, das auch einen Einstellpunkt für die Rotationszeit 81 des PTO-Ventils von der Bedienperson empfängt. Abhängig von der Differenz zwischen der Rotationszeit des arbeitenden PTO-Ventils und der von der Bedienperson eingegebenen gewünschten Rotationszeit wird ein Signal 82 zu den Regel-V-Kugelventilen geschickt, die Öffnung des V-Kugelventils nimmt entweder bei jedem Zyklus um 1% zu, wenn die Rotationszeit langsamer ist als der von der Bedienperson eingestellte Punkt, oder nimmt um 1% ab, wenn die Rotationszeit schneller ist als die von der Bedienperson eingestellte Zeit.
Der Einstellpunkt der Rotationszeit des PTO-Ventils kann von der Bedienperson manuell angepasst werden oder vom System in Funktion des Reaktordruckabfalls bei jedem Öffnen des Reaktors gesteuert werden.
BEISPIEL UND VERGLEICHSBEISPIEL
Ein Schlaufenreaktor wurde mit einem erfindungsgemäßen System ausgestattet. Der Schlaufenreaktor hatte die folgenden Merkmale:

– Nennleistung: 5,5 Tonnen/Std.
– Volumen: 19 m³
– Anzahl Absetzständer: 4
– Größe der Absetzständer: 20,3 cm
– Größe der Flash-Leitungen: 7,6 cm
– Größe der PTO-Ventile: 5 cm

Die doppeltwirkenden Stellantriebe 40 der PTO-Ventile 23 waren jeder mit einem Regelsystem gemäß 4 versehen. Die Rohrleitungen 41 und 42 hatten einen Durchmesser von 1,27 cm (1/2 Zoll) und eine Länge von 3 m. Die automatischen Regelventile 61 und 62 waren Worcester V-Flussregelventile vom Typ V44-66UMPTN90 mit einem Durchfluss von 8, durch Rohrleitungen mit einem Durchmesser von 1,9 cm (3/4 Zoll) und 20 cm Länge mit dem System 45 verbunden.
Die Stabilität des Betriebs des Reaktors wurde in Hinblick auf die Schwankungen des in dem Reaktor gemessenen Drucks gemessen. Der Reaktorbetrieb war sehr stabil. In der Tat waren die Schwankungen um 25% niedriger im Vergleich zu denen eines Vergleichsreaktors, der mit Regelventilen 61 und 62 vom manuell gesteuerten Typ ausgestattet war, wobei die anderen Merkmale des Vergleichsreaktors dieselben waren wie die des Beispiels. Zusätzlich war in dem Vergleichsreaktor die Kapazität jedes Absetzständers um 10% geringer.

Claims

Polymerisationsprozess, umfassend das Polymerisieren von Olefinen in einem flüssigen Verdünnungsmittel zum Produzieren einer flüssigen Aufschlämmung, die Partikel normalerweise festen Polymers enthält, innerhalb eines Schlaufenreaktors, Absetzenlassen des Polymers in einem Absetzständer, periodisch Öffnen eines an dem Ende des Absetzständers befindlichen, um 180° rotierenden Produktentnahmeventils, um das Ausfließen einer Charge von Partikeln aus dem Absetzständer zu gestatten, wobei das Produktentnahmeventil von einem pneumatisch angetriebenen doppeltwirkenden Stellantrieb angetrieben wird, wobei das Pneumatiksystem von einem System reguliert wird, das pneumatische Regelventile umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventile V-Kugelventile sind.
Der Prozess von Anspruch 1, wobei die Regelventile automatische Regelventile sind.
Verwendung von V-Kugelregelventilen zum Regulieren des pneumatisch angetriebenen doppeltwirkenden Stellantriebs, der ein um 180° rotierendes Produktentnahmeventil des Absetzständers eines Schlaufenreaktors betreibt.
Verwendung gemäß Anspruch 3, wobei die Regelventile automatische Regelventile sind.
Schlaufenreaktor, umfassend einen Absetzständer, ein am Ende des Absetzständers befindliches, um 180° rotierendes Produktentnahmeventil, das von einem pneumatisch angetriebenen doppeltwirkenden Stellantrieb betrieben wird, wobei das Pneumatiksystem von einem System reguliert wird, das pneumatische Regelventile umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventile V-Kugelventile sind.
Schlaufenreaktor gemäß Anspruch 5, wobei die Regelventile automatische Regelventile sind