JP7241820B2 - エチレン系ポリマーを生成するための高圧フリーラジカル重合 - Google Patents
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Description
本出願は、2016年6月24日に出願された欧州特許出願第16382298.4号
に対する優先権を主張する。
れる。重合は、1000バールの圧力レベルを超える圧力条件下で行われる。これらの高
い運転圧力要求は、特殊な高圧ポンプおよび往復動式の圧縮機を必要とする。二次圧縮機
システムは、単一または複数の(電気)モータによって駆動される単一または複数の圧縮
機のフレームからなり得る。プランジャ圧縮機の往復動特性のために、各シリンダは、ク
ランクシャフトの1回転につき、非定常的かつパルス状の流れを与え、圧縮段階の排出部
で脈動および潜在的に振動をもたらす。この排出部における脈動および振動レベルは、以
下、a)シリンダ出力を組み合わせて供給流を形成すること、b)結合されたシリンダ出
力を位相調整すること、c)供給または吸引ラインを形成すること、d)レイアウトを形
成し、それぞれの圧縮シリンダの排出ラインおよび組合せされた排出ヘッダ(複数可)の
寸法を選択すること、e)圧縮排出ラインおよびヘッダ内の開口部の位置決めおよびサイ
ジング、ならびに他の手段のうちの1つ以上によって、低減および管理され得る。圧縮シ
ステム内およびその周囲での脈動および振動を防止および低減するための吸引、段間、お
よび排出システムの手段および設計を識別するために、音響学的および機械的研究を行う
ことが強く推奨される。例えば、以下の参考文献を参照されたい。E.Giacomel
li et al,Proceedings of PVP 2006(PVP2006
-ICPVT11-93234),Pressure vessels and pip
ing,23-27 July 2006,Vancouver,BC,Canada;
およびC.Maggi et al;GE Oil&Gas(GEA32031(08/
2015):Enhancing the design of Hyper comp
ressor system compressors and related LD
PE plant components.
管状反応器で生成される。高圧フリーラジカル重合は、以下の参考文献に開示されている
。米国特許第8,445,606号、第4,135,044号、第7,582,709号
、およびJP050534422(要約)。US9,120,880は、狭いMWD生成
物および広いMWD生成物を高転化率で製造するために反応器入口上の一次圧縮機から得
られるエチレン系供給流を分配することの重要性を示している。プロセス効率および生成
物の性能は、一次圧縮機から得られるエチレン系供給流の分配を、反応器の入口上のCT
A補給の分配と組み合わせることによって、さらに強化され得る。生成物の設計の最大限
の柔軟性を依然として維持しながら、一次圧縮機から得られるエチレンの分配および反応
器システム上の補給CTAの分配を十分に利用することは、反応器への3つ以上のエチレ
ン系供給流を使用する、革新的な二次圧縮機および反応器ラインナップの設計を必要とす
る。本発明の圧縮機および反応器のラインナップは、供給流におけるCTA濃度差の最大
化、CTA濃度差の反転、および反応器供給流におけるCTA濃度差の柔軟な制御を可能
にする。さらに、本発明は、過度の脈動および振動レベルを低減および回避しつつ、40
~450KTAまたはそれよりも高い範囲であり得るエチレン系処理量を有する高圧重合
プロセスで使用され得る。
、少なくとも以下のステップ、
少なくとも3つのエチレン系供給流を含む反応器システムおよび少なくとも4つの反応
区域を含む反応器構成を使用して、エチレンを含む反応混合物を重合するステップを含み
、
以下の分配a)~c)、
a)第1の反応区域への最大100重量%のエチレン系供給流が、高圧リサイクルから
得られ、かつ/もしくは反応区域への最大100重量%の最後のエチレン系供給流が、一
次圧縮機システムからの出力から得られる分配、および/または
b)第1の反応区域への最大100重量%のエチレン系供給流が、一次圧縮機システム
からの出力から得られ、かつ/もしくは反応区域への最大100重量%の最後のエチレン
系供給流が、高圧リサイクルから得られる分配、および/または
c)第1の反応区域へのエチレン系供給流および/または反応区域への最後のエチレン
系供給流のそれぞれが制御された組成を含む分配、のうちの少なくとも1つが満たされ、
反応区域への各エチレン系供給流が、独立して、ハイパー圧縮機システムの最後の圧縮
機の段の2つ以上のシリンダからの出力を受け取り、
第1の反応区域へのエチレン系供給流が、反応器構成への全エチレン系供給流の20重
量%~60重量%であり、
反応器構成への最後の2つのエチレン系供給流の合計が、反応器構成への全エチレン系
供給流の20重量%~80重量%である。
なくとも2つの圧縮段と、b)少なくとも2つの出力ラインと、c)少なくとも2つの別
個の吸引流と、およびd)少なくとも2つの別個の段間冷却システムを含む少なくとも1
つの段間と、e)任意に、別個の段間冷却システム間に少なくとも1つの均衡圧力ライン
、f)任意に、別個の出力ライン間に少なくとも1つの均衡圧力ラインを備える。
たは広いMWDのどちらかならびに溶融弾性およびG’のような関連レオロジー特性を有
するポリマーを生成するために非常に重要である。吸引、段間、および排出流に関するハ
イパー圧縮機システムの本発明のラインナップは、ポリマーMWDの所望の能力を拡張し
、維持する。さらに、本発明の圧縮機ラインナップと本発明のシステムとを組み合わせて
、一次圧縮機システム出力の分配およびHPRから得られる流れを制御することによって
、ポリマーMWDにおける最大の柔軟性および制御が、最大の狭いMWD能力と最大の広
いMWD能力との間で達成される。各々のハイパー圧縮機システム設計では、圧縮機シス
テム全体、第1の圧縮段、および/または後続の圧縮段におけるシリンダの数に関わらず
、CTA濃度における最大の能力および柔軟性ならびに結果としてMWDおよびレオロジ
ーのようなポリマー特性を達成するために、本発明の圧縮機のラインナップが定義され得
る。さらに、本発明のラインナップは、対向するシリンダを優先的に組み合わせることお
よび/または均衡ラインを使用することにより、圧縮機の段間および出口における組み合
わせられた吐出ラインにおける脈動および振動レベルの低減および最小化を可能にする。
配(b)が満たされる。一実施形態では、分配(c)が満たされる。一実施形態では、分
配(a)および(b)が満たされる。一実施形態では、分配(a)および(c)が満たさ
れる。一実施形態では、分配(b)および(c)が満たされる。一実施形態では、分配(
a)、(b)、および(c)が満たされる。
0重量%、または≦80重量%、または≦70重量%、または≦60重量%のエチレン系
供給流が、一次圧縮機システムからの出力から得られ、かつ/もしくは反応区域への最大
100重量%の最後のエチレン系供給流が、高圧リサイクルから得られる。さらなる実施
形態では、分配(b)が満たされ、任意に分配(a)が満たされ、任意に分配(c)が満
たされる。
~90重量%、または20~80重量%、または30~70重量%、または40~60重
量%のエチレン系供給流が、一次圧縮機システムからの出力から得られ、かつ/もしくは
反応区域への最大100重量%の最後のエチレン系供給流が、高圧リサイクルから得られ
る。さらなる実施形態では、分配(b)が満たされ、任意に分配(a)が満たされ、任意
に分配(c)が満たされる。
、または≧8の反応区域を含む。一実施形態では、第1の態様について、反応器システム
は、≧4、または≧5、または≧6、または≧7のエチレン系供給流を含む。
器構成への全エチレン系供給流の20重量%~50重量%、または20重量%~40重量
%、または30重量%~40重量%である。
の合計は、反応器構成への全エチレン系供給流の30~80重量%、または40~80重
量%、または50~80重量%、または60~70重量%である。
反応区域への供給における、エチレン系供給流の重量パーセントは、以下の範囲i)また
は範囲ii)、
i)一次圧縮機システムの出力からのエチレン系供給流が、0重量%~100重量%で
ある範囲、
ii)一次圧縮機システムの出力からのエチレン系供給流が、
0重量%~以下の等式によって決定される値
たは1.15であり、Xは、反応器構成へのエチレン系流の総量に基づいた、最初の反応
区域へのエチレン系供給流の割合であり、「転化率(重量%)」は、「ポリマー出力を反
応器構成への全供給流で割ったもの」であり、パージは重量%で表される)のより小さい
方を使用して変化させられる。
ン系供給流を受け取る最後の2つの反応区域への供給における、エチレン系供給流の重量
パーセントは、以下の範囲i)または範囲ii)、
i)一次圧縮機システムの出力からのエチレン系供給流が、0重量%~100重量%で
ある範囲、
ii)一次圧縮機システムの出力からのエチレン系供給流は、0重量%~以下の等式に
よって決定される値
たは1.15であり、Yは、反応器構成へのエチレン系流の総量に基づいた、エチレン系
供給を受け取る最後の2つの反応区域へのエチレン系供給流の割合であり、「転化率(重
量%)」は、「ポリマー出力を反応器構成への全供給流で割ったもの」であり、パージは
重量%で表される)のより小さい方を使用して変化させられる。
ン系供給流を受け取る最後の反応区域への供給における、エチレン系供給流の重量パーセ
ントは、以下の範囲i)または範囲ii)、
i)0重量%~100重量%の範囲、または
ii)0重量%~以下の等式によって決定される範囲
たは1.15であり、Wは、反応器構成へのエチレン系流の総量に基づいた、エチレン系
供給を受け取る最後の反応区域へのエチレン系供給流の割合であり、「転化率(重量%)
」は、「ポリマー出力を反応器構成への全供給流で割ったもの」であり、パージは重量%
で表される)のより小さい方を使用して変化させられる。
よって接続された第1段圧縮および第2段圧縮と、を備えるハイパー圧縮機システムを備
え、CTA補給流が、
第1反応区域の前に、以下のように、a)ハイパー圧縮機システムの吸引側に通じるラ
イン、および/またはb)段間システムのライン、および/またはc)供給冷却器、およ
び/またはd)予熱器に供給され、a)~d)は各々第1の反応区域の上流にある。
縮機システムの最後の圧縮段から偶数の排出流を受け取り、各排出流はハイパー圧縮機シ
ステムの1つのシリンダから生成される。
量は、40~500KTA、または60~400KTA、または80~300KTA(キ
ロトン/年)である。
、アルコール、エステル、α-オレフィン、またはそれらの組み合わせから選択される少
なくとも1つのCTAをさらに含む。
の別個の段間冷却システムを備え、各々の段間冷却システムは入口流と出口流を備え、別
個の段間冷却システムの出口流は合流されていない。
を備える、反応器システムを提供する。
縮機システムは、吸引側と、段間システムによって接続された第1段圧縮および第2段圧
縮と、を備え、CTA補給流が、第1反応区域の前に、a)ハイパー圧縮機システムの吸
引側に通じるライン、および/またはb)段間システムのライン、および/またはc)ハ
イパー圧縮機システムから予熱器への出力ライン、および/またはd)予熱器、および/
またはe)第1の反応区域、および/またはf)1つ以上の連続する反応区域に供給され
得て、a)~d)は各々第1の反応区域の上流にある。
構成要素、a)少なくとも2つの圧縮段と、b)少なくとも2つの出力ラインと、c)少
なくとも2つの入口流と、d)少なくとも2つの別個の段間冷却システムを含む少なくと
も1つの段間と、e)任意で、別個の段間冷却システム間に少なくとも1つの圧力均衡ラ
インと、f)任意で、別個の出力ライン間に少なくとも1つの圧力均衡ラインと、を備え
る。
の出力ラインがスプリッタ弁によって2つの異なる反応区域に供給される。
区域に向かう前記エチレン系供給流の組成が、後で圧縮され、かつ/またはそれぞれの反
応区域に送達されるエチレン系供給流が流される弁システムを含む制御システムにより各
々制御される。さらなる実施形態では、弁システムは、3方弁システムを含む。
御システムは、少なくとも2つの弁を備える。
も1つの入口と少なくとも2つの出口、または少なくとも2つの入口と少なくとも2つの
出口を有する多方弁である。
制御システムの各弁は、フィードバックループを介して少なくとも1つの分析器に接続さ
れる。
する供給流の量を制御する弁を含む。一実施形態では、エチレン系供給流を反応区域に供
給する1つ以上のラインは、反応区域にわたってエチレン系供給流の分配を制御する弁を
含む。
は高圧重合プロセスにより生成されたエチレン系ポリマーの特性を判定するための、少な
くとも一つの分析器をさらに備える。さらなる実施形態では、分析器および制御システム
の弁システムは、フィードバックループを介して接続される。一実施形態では、分析器は
ガスクロマトグラフまたは赤外分光計のうちの少なくとも1つである。
ンである。
は≧31%、または≧32%である。
は、反応器構成は、少なくともオートクレーブ反応器を備える。
、反応器構成に供給される。
一次圧縮機システムの出力の濃度」は異なる。
圧縮機システムの出力の濃度」は、ハイパー圧縮機システムの段間および排出において維
持される。
一次圧縮機システムの出力の濃度」は、ハイパー圧縮機システムの段間流および排出流に
おいて、および反応器への供給流において維持される。
ー圧縮機の段間および排出において維持される。
A濃度は、ハイパー圧縮機システムの段間および排出において維持される。
ー圧縮機システムの段間流および排出流において、および反応器へのエチレン系供給流に
おいて維持される。
ー圧縮機システムの段間流および排出流において維持されるが、CTA補給供給の注入に
よって反応器への1つまたは2つのエチレン系供給流で変化される。
れ分配装置を介して2つ以上の反応区域にわたって分配される。流れ分配装置は、スプリ
ッタ弁システムを含むことができる。
均衡ラインは、ハイパー圧縮機システムの段間および/または排出部に配置される。さら
に、これらのラインは、圧力均衡ラインを使用する各圧縮ステップにおいて、5重量%未
満、または3重量%未満、または2重量%未満、または1重量%未満だけ、主な段間およ
び/または圧縮機排出流の組成に影響を及ぼす。「圧力均衡ライン」とは、2つの主な圧
縮排出ライン間の制限された流量を有する接続ラインを指し、2つの主な圧縮排出ライン
における圧力脈動を低減するために使用される。
4000バール以下、または≦3600バール、または≦3200バール、または≦3
000バール、または≦2800バール、または≦2600バール、または≦2400バ
ール、または≦2200バール、または≦2000バール、または≦1800バール、ま
たは≦1600バールである。
って各々処理される。一実施形態では、吸引、段間、および排出エチレン系流は、単一お
よび/または平行する流れラインを備える流れラインシステムによって各々処理される。
以上の供給冷却器を備える。一実施形態では、反応器システムは、反応器への少なくとも
1つのエチレン系供給流中に平行する予熱器または供給冷却器を備える。
および入口温度)を維持しながら、補給、およびリサイクルエチレン分配、および/また
はCTA分配を介してポリマー特性、特に溶融弾性、G’、および溶融強度などのレオロ
ジー特性を制御するためのプロセスを提供する。溶融弾性、溶融強度、および/またはレ
オロジー特性は、各々MWDの指標である。
は、反応器構成は、少なくとも1つのオートクレーブ反応器を備える。一実施形態では、
反応器構成は、少なくとも1つの管状反応器および少なくとも1つのオートクレーブ反応
器を備える。
域は、管状反応区域である。一実施形態では、第1の反応区域は、オートクレーブ反応区
域である。
ブースタ圧縮機を備える。一実施形態では、反応器システムは、2つ、または3つ、また
は4つ、または5つ、または6つまたはそれ以上のエチレン系供給流を含む。
給の1~99重量%(wt%)、または5~95重量%wt%、または10~90重量%
、または20~80重量%、または30~70重量%、または35~65重量%、または
40~60重量%、または45~55重量%を各々含む。
残留化合物以外の連鎖移動剤を含有しない。
実施形態では、補給CTAの総量は、すなわち、以下の反応区域1以外の、反応区域にの
み分配される。一実施形態では、補給CTAの総量は、全ての反応区域に分配される。
不純物のような「不純物」CTA化合物(複数可)、開始剤からの解離成分、溶媒、潤滑
油に由来する成分のみを有して動作する。
実施形態では、各供給のCTAシステムは、単一のCTAを含有する。
、少なくとも1つの他の反応区域へのCTAシステム(複数可)のうちの少なくとも1つ
とは異なるCTAシステムを含有する。一実施形態では、反応区域のうちの少なくとも1
つへの供給のうちの少なくとも1つは、他の反応区域へのCTAシステムのうちの少なく
とも1つとは異なるCTAシステムを含有する。一実施形態では、各CTAは、オレフィ
ン、アルデヒド、ケトン、アルコール、飽和炭化水素、エーテル、チオール、ホスフィン
、アセテート、アミノ、アミン、アミド、エステル、またはイソシアネートから独立して
選択される。
温度および1000MPa未満または500MPa未満の入口圧力を含む。一実施形態で
は、各反応区域での最大重合温度は、独立して、100~400℃である。
ムを備え、各々の段間冷却システムが、入口流と出口流を備え、別個の段間冷却システム
の出口流が、合流されていない。
本発明のハイパー圧縮機システムは、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせ
を含み得る。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、ポリエチレンホモポリマーである(例えば、L
DPE)。一実施形態では、エチレン系ポリマーは、少なくとも1つのコモノマーを含む
エチレン系インターポリマーである。エチレン系ポリマーとしては、LDPEホモポリマ
ー、ならびにエチレン/酢酸ビニル(EVA)、エチレンエチルアクリレート(EEA)
、エチレンブチルアクリレート(EBA)、エチレンアクリル酸(EAA)、エチレンビ
ニルシラン(EVS)、エチレンビニルトリメチルシラン(EVTMS)、および「シラ
ン含有」コモノマーで製造された他のコポリマー、ジエン(例えば、ENB)またはポリ
エンで製造されたコポリマー、および一酸化炭素エチレン(ECO)を含む高圧コポリマ
ーが挙げられる。他のコモノマーは、Ehrlich,P.;Mortimer,G.A
.;Adv.Polymer Science;Fundamentals of Fr
ee-radical Polymerization of Ethylene;Vo
l.7,pp.386-448(1970)に記載されている。
的には0.912~0.940、さらにより典型的には0.915~0.935の密度、
すなわち立方センチメートル当たりのグラム数(g/ccまたはg/cm3)を有する。
一実施形態では、本発明のエチレン系ポリマーは、0.1~100、より典型的には0.
15~50、さらにより典型的には0.2~20の典型的なメルトインデックス(I2)
、すなわち190℃/2.16kgでの10分当たりのグラム数(g/分)を有する。一
実施形態では、本発明のエチレン系ポリマーは、3~20、または3.5~16、または
4~14の典型的なMw/Mnを有する。一実施形態では、本発明のエチレン系ポリマー
は、0.1~40、または0.5~30センチニュートン(cN)の溶融強度を有する。
一実施形態では、本発明のエチレン系ポリマーは、これらの密度、メルトインデックス、
Mw/Mn、および溶融強度特性のうち2つ以上を有する。
、組成物は、別のエチレン系ポリマーをさらに含む。本発明の組成物は、本明細書に記載
の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。本発明はまた、本発明の組成物から形成
された少なくとも1つの成分を含む物品を提供する。一実施形態では、物品は、押出コー
ティング樹脂である。別の実施形態では、物品は、フィルムである。別の実施形態では、
物品は、金属ワイヤの周りの絶縁材料および/または保護層である。別の実施形態では、
物品は、発泡体である。本発明の物品は、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合
わせを含み得る。
反対のことが言及されない限り、文脈から黙示的に、または当該技術分野で慣習的でな
い限り、全ての部およびパーセントは重量に基づくものであり、全ての試験方法は本出願
の出願日現在のものである。
系供給流」または「エチレン供給流」という用語は、反応区域への供給流を指し、供給流
中の全成分のモル量に基づいてエチレンの大部分の量を含有する。場合によっては、より
多くの連鎖移動剤、コモノマー、他のプロセス成分(潤滑油、溶媒など)および/または
不純物(例えば、開始剤分解生成物)のうちの1つが供給流中に存在してもよい。
全てのエチレン系供給流の合計を指す。
区域に添加された、エチレン(補給および/またはリサイクル)、および任意にCTA(
補給および/またはリサイクル)、溶媒(補給および/またはリサイクル)、コモノマー
(複数可)(補給および/またはリサイクル)および/または他の成分(例えば、補給お
よび/またはリサイクルされた潤滑油(複数可)、酸化防止剤(複数可)、エタン、メタ
ン、および/または開始剤解離生成物)を指す。一実施形態では、エチレン系供給成分は
、以下の、エチレン(補給および/またはリサイクル)、および任意でCTA(補給およ
び/またはリサイクル)、溶媒(補給および/またはリサイクル)、コモノマー(複数可
)(補給および/またはリサイクル)、および/または以下の、補給および/またはリサ
イクルされた潤滑油(複数可)、酸化防止剤(複数可)、エタン、メタン、および/また
は開始剤解離生成物から選択される他の成分を含む。別の実施形態では、エチレン系供給
成分は、以下の、エチレン(補給および/またはリサイクル)、および任意でCTA(補
給および/またはリサイクル)、溶媒(補給および/またはリサイクル)、コモノマー(
複数可)(補給および/またはリサイクル)、および/または以下の、補給および/また
はリサイクルされた潤滑油(複数可)、酸化防止剤(複数可)、エタン、メタン、開始剤
(例えば、酸素)、および/または開始剤解離生成物から選択される他の成分を含む。
の等式によって定義される。
ンの大部分の量、および任意で少なくとも1つのコモノマーを含むポリマーを指す。「エ
チレン系コポリマー」という用語は、コポリマーの重量に基づいて、重合されたエチレン
の大部分の量、および唯一のモノマー型としてのコモノマーを含むコポリマーを指す。
(100MPa)の高圧で実行されるフリーラジカル重合プロセスを指す。
nlet flow)」、または「反応区域入口流」という用語は、反応区域の入口での
全質量流または全モル流を指し、前の反応区域から移動された質量流またはモル流、およ
び任意のエチレン系供給流、および任意のCTA供給流、および任意で単独でまたは別の
供給流と共に供給される任意の開始剤供給からなる。
への、エチレン系供給流、CTAシステム供給流、および/または開始剤システムを指す
。
るために使用される装置を指す。かかる装置としては、1つ以上の反応器、反応器予熱器
(複数可)、モノマー反応器冷却装置(複数可)、二次圧縮機(複数可)(またはハイパ
ー圧縮機システム(複数可))、一次圧縮機(複数可)、および/またはブースタ圧縮機
(複数可)が挙げられるが、これらに限定されない。
、ポリマーの重合に使用される1つ以上の反応器予熱器を指す。かかる反応器としては、
オートクレーブ反応器(複数可)、管状反応器(複数可)、およびオートクレーブと管状
反応器との組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
応区域の第1の入口における圧力レベルを指す。
という用語は、ハイパー圧縮機システムから排出されたエチレン系供給流が所望の開始温
度に加熱される管状反応器の初期部分を指す。
カルへと解離するおよび/またはフリーラジカルを生成する成分の添加によって、重合反
応が開始されるか、または再開される、反応区域を指す。典型的には、反応媒体は、反応
器の周りのジャケットを通って1つ以上の熱伝達媒体が流れることによって加熱および/
または冷却される。反応区域はまた、補給および/またはリサイクルされたエチレン、お
よび/またはフリーラジカル、もしくはフリーラジカルへと解離するおよび/またはフリ
ーラジカルを生成する成分の添加によって開始され得る。
ジカルへと解離するおよび/またはラジカルを生成する成分の添加によって重合が開始さ
れる、第1の反応区域を指す。第1の反応区域は、ラジカル、および/またはラジカルへ
と解離するおよび/またはラジカルを生成する成分、ならびに任意で補給および/または
リサイクルされたエチレンおよび/またはコモノマー(複数可)の新しい供給が存在する
地点で終了する。
縮機システムの吸入側の圧力を指す。
用語は、ガス状供給(例えば、エチレン系供給)を吸入圧力から二次圧縮機システムの段
間圧力へ、または段間圧力から二次圧縮システムの最終吐出圧力まで圧縮するシリンダア
センブリ内の往復動式加圧装置を指す。典型的には、プランジャおよびシリンダアセンブ
リのサイジングは、二次圧縮機システムの圧縮段(第1または第2)内では一様であるが
、二次圧縮機システムの第1および第2の圧縮段の間で異なる。
間プランジャアセンブリの充填および供給段を含む往復動式動作によって引き起こされる
、プランジャの排出における不均一な流れ状態を指す。不均一な流れパターンは、排出シ
ステム内で変化する圧力レベルをもたらし、それゆえ、圧縮機排出およびエチレン系供給
流における変動する圧力状態を引き起こす。2つ以上のプランジャ排出を組み合わせる場
合、異なるプランジャの排出によって引き起こされ、1つのエチレン系段間または反応器
供給流を形成するために使用される流れパターンが、組み合わされた排出中で重複せず、
したがって反応器への供給ラインでの最小の流れと最大の流れとの、および圧力変動にお
ける違いを最小化することを確実にするために注意しなければならない。好ましくは、流
れパターンは互いに相補的(または位相がずれている)である。好ましくは、1つのエチ
レン系反応器供給流に整列されたプランジャは、位相がずれているか、および/またはエ
チレン系反応器供給流に整列された多数の2つ、3つ、または4つのプランジャの組み合
わせでなければならない。
性によって引き起こされる流れの脈動による圧縮機装置(複数可)および/または流れラ
イン(複数可)における高速の繰返し運動を指す。
シリンダ、プランジャ、ならびに接続および駆動シャフトアセンブリに関連する構成要素
に添加され得る最大の機械的な力(負荷)を指す。「最大許容負荷」は、最も弱い構成要
素によって決定される。最大負荷は、構成要素の製造業者の設計圧力、ならびに動作中の
慣性力によって決定される。
いて、圧縮機を駆動する電気モータが連続運転で送達することができる最大電力を指す。
シリンダ、プランジャ、ならびに接続および駆動シャフトアセンブリに関連する構成要素
に添加され得る最大圧力を指す。「最大圧力」は、最も弱い構成要素によって決定される
。最大設計圧力は、二次圧縮機システムの製造業者によって指定される。
制御し、例えば、システムは、反応器への2つ以上の供給流にわたって、補給エチレン、
またはリサイクルエチレン、または補給CTAを含有する一次圧縮機システム出力の分配
を制御する。弁制御システムの例は、2つ以上のラインを有するシステムであり、独立し
た制御弁または多方制御弁を各々有し、2つ以上の出口流にわたって入口流を分配する。
流れることができる1つの入口と1つの出口を有する弁を指す。「複数ポート弁」または
「多方弁」という用語は、少なくとも1つの入口および少なくとも1つの出口を有し、入
口および出口の合計が弁のポートの数に等しい弁を指す。
ンを含有する一次圧縮システム出力の流量比が調製され、ターゲットMWDもしくは他の
ターゲット生成物特性またはCTA濃度のようなプロセス変数を取得するための閉鎖回路
制御のために使用され得る。あるいは、分析器からのポリマー品質測定、例えば、溶融強
度、溶融弾性、またはG’を制御システムによって使用して、反応区域へのエチレン供給
の組成を調整することができる。
を測定するための典型的な実験機器による生成物分析に応じて、流量比は手動で制御され
得る。流量比コントローラの設定点は、それに従って調整され得る。
「オンライン分析器」、または「アットライン分析器」という用語は、試薬(例えばCT
A)の濃度および/またはポリマー特性(例えば、溶融強度、または溶融弾性、または他
のレオロジー特性)を測定する反応器構成が組み込まれた装置を指す。例としては、ガス
クロマトグラム機器、赤外線検出機器、および溶融弾性、溶融強度、G’、光学特性など
を測定するための典型的な実験機器が挙げられるが、これらに限定されない。
高圧リサイクル(HPR)およびエチレン系供給流中の一次圧縮機から反応器への出力の
割合を指し、ハイパー圧縮機システムに供給する前に、HPR(高圧リサイクル)および
/または一次圧縮機システムの出力からの流れの分配によって決定され、流れは、ハイパ
ー圧縮機システムおよび/または反応区域(複数可)に供給される前に制御システムを介
して調整される。制御システムは、流れ制限装置および/または流れ制御装置であり、制
御システムは、典型的には、制御弁、スプリッタ弁、および/またはスロットル弁のうち
の1つ以上を含む。制御された組成は、一次圧縮機システムの出力の最小レベルと最大レ
ベルとの間、および/または第1の反応区域へのエチレン系供給流におけるHPR流と、
連続する反応区域への最後のエチレン系供給流におけるHPR流との間で変化され得る。
最小および最大レベルは、制御システムを使用せずに達成可能である。
制限装置および/または流れ制御装置を指し、それぞれ、反応区域への供給および/また
は供給流の組成を制御および/または調整するために使用される。制御システムの例とし
ては、1つ以上の制御弁、スプリッタ弁、および/またはスロットル弁が挙げられるが、
これらに限定されない。各弁は、少なくとも1つの入口と1つの出口を有し、一方弁およ
びより多くの多方弁(例えば、三方または四方弁)を含む。
流入エチレン、および/またはb)ブースタ圧縮システムから得られる低圧リサイクル、
および/またはc)リサイクルされた圧縮機充填漏れを、各々ハイパー圧縮機システムの
入口側で必要とされる圧力レベルに圧縮する装置を指す。この圧縮は、1つまたは多数の
圧縮段で行うことができ、中間冷却と組み合わせることができる。一次圧縮機システムは
、単一または複数の圧縮機フレームからなり得て、ブースタ圧縮機フレーム(複数可)と
潜在的に組み合わせ得る。一次圧縮機システムは、1つの出力流を生成する。出力は、低
圧分離器(複数可)からの補給エチレン流を加えたエチレン系流、および任意で重合中に
使用される圧縮機システム(複数可)からの再圧縮された充填漏れである。一次圧縮機シ
ステムは、1つ以上の一次圧縮機からなり得る。典型的には、一次圧縮機システムは、4
0バールから300バールの排出圧力まで流れを圧縮する。単一のフレームを含有する一
次圧縮機システムを、「一次圧縮機」と呼ぶこともできる。
出力」または「一次圧縮機システムの出力」または「一次圧縮機システムの出力からのエ
チレン系流」という語句、または同様の用語は、補給エチレン流および任意で重合中に使
用される圧縮機システム(複数可)からの再圧縮された充填漏れを加えた低圧分離器(複
数可)からのエチレン系流を指す。
テム(Hyper compressor system)」「ハイパー圧縮機システム
(Hyper comp. system)」もしくは同様の用語は、供給流、例えば、
以下のうちの少なくとも1つ、a)HPR(高圧リサイクル)から得られるエチレン系構
成要素、および/またはb)一次圧縮機システムから各々得られるエチレン系構成要素を
、その入口圧力で反応器に供給するのに必要な各々の圧力レベルに圧縮する装置を指す。
この圧縮は、1つまたは多数の圧縮段で行うことができ、中間冷却と組み合わせることが
できる。ハイパー圧縮機システムは、往復動式プランジャ圧縮機を備え、単一または複数
の圧縮機フレーム(複数可)からなり得る。単一のフレームを含有するハイパー圧縮機シ
ステムは、「ハイパー圧縮機システム」と呼ぶこともできる。
供給される供給成分、例えばエチレン系供給成分の正味量を指す。二次処理量は、吸入側
での圧縮体積および供給成分、例えばエチレン系成分の密度の関数である。二次圧縮機の
吸入側の圧力および温度条件は、圧縮されるべき供給成分、例えばエチレン系成分の密度
を定義する。
器)から得られる低圧リサイクル、およびb)任意で、リサイクルされた圧縮機充填漏れ
を、各々一次圧縮機システムの入口側で必要とされる圧力レベルに圧縮する装置である。
この圧縮は、1つまたは多数の圧縮段で行うことができ、中間冷却と組み合わせることが
できる。ブースタ圧縮機システムは、単一または複数の圧縮機フレームからなり得て、一
次圧縮機フレーム(複数可)と潜在的に組み合わせ得る。単一のフレームを含有するブー
スタ圧縮機システムを、「ブースタ圧縮機」と呼ぶこともできる。典型的には、ブースタ
圧縮機システムは、1バールから40バールの排出圧力または補給エチレンの供給圧力ま
で流れを圧縮する。
圧縮機段のプランジャの出口(流)を指し、ハイパー圧縮機システム-圧縮機システムの
第1圧縮段と第2圧縮段との間の段間冷却器(複数可)を含む。段間システムは、第1の
圧縮段の排出(複数可)を第2の圧縮段の吸引部(複数可)に、またはさらなる圧縮段の
排出部から後続の圧縮段の吸引部(複数可)に移送する。
パー圧縮機システムの圧縮段のプランジャからの排出流を冷却するために使用される冷却
器を指す。
TAを含む一次圧縮機出力からの所定の組成を有するエチレン系流を指す。ハイパー圧縮
機システムの入口側に供給する少なくとも2つのハイパー圧縮機システムの吸引流があり
、各入口側が第1圧縮段で少なくとも2つのシリンダに供給している。
流を指し、それぞれが同じ組成または異なる組成を有する。
システムの出口側を指す。ハイパー圧縮機システムの出口側は、少なくとも2つのエチレ
ン系反応器供給流からなり、各々最後の圧縮段で動作する少なくとも2つのシリンダから
得られる。
流(discharge flow)」という用語は、圧縮機(例えば、二次圧縮機)の
排出から得られる流れを指す。
なわち、「補給エチレン」、「補給CTA」)に関して、外部供給源(複数可)から提供
される反応物を指し、リサイクルされた供給源(複数可)から内部的に提供されるもので
はない。例えば、一実施形態では、補給エチレンは、重合によって消費された、および/
または、例えばプロセスからのエチレンパージによって失われたエチレンならびにポリマ
ー中の残留エチレンを補うために必要とされる「補給エチレン」として使用される。
サイクルされたCTA」)に関する、「リサイクルされた」という用語は、高圧分離器(
複数可)及び/または低圧分離器(複数可)でポリマーから分離され、反応器に戻される
/圧縮される未反応の反応物を指す。
らの不純物、開始剤からの解離成分、高圧分離器(複数可)のガス上排出中で分離された
溶媒などの未反応反応体を指す。典型的には、パージ流をHPRから採取して、重合プロ
セスにおける不活性成分(複数可)および/または低反応成分の蓄積を防止する。
らの不純物、解離成分開始剤、低圧分離器(複数可)のガス上排出中で分離された溶媒な
どの未反応反応体を指す。
供給流(feed stream)」という用語は、入口で反応区域に添加される補給の
および/またはリサイクルされた成分(例えば、エチレン、開始剤、CTA、および/ま
たは溶剤)を指す。
成分の全モルに対するモル比を指す。モル分率は、モル量またはモル流の比を計算するこ
とによって決定することができる。
成分の総量に対する重量比を指す。
率」という語句は、第1の反応区域に(前部流を介して)供給されるエチレン足す任意の
コモノマー(複数可)足す任意のCTA(複数可)の量で割った第1の反応区域に(前部
流を介して)供給される補給エチレンの量を指す。
率」という語句は、第nの反応区域に(側部流を介して)供給されるエチレン足す任意の
コモノマー(複数可)足す任意のCTA(複数可)の量で割った第nの反応区域に(側部
流を介して)供給される補給エチレンの量を指す。
の総量で割った、反応区域iに供給された一次圧縮機システムの出力からのエチレン系供
給流の量を指す。
への最後の2つのエチレン系供給流の総量を指す。例えば、25重量%、25重量%、お
よび50重量%の3つのエチレン系供給流を示す25/25/50/0の反応器構成では
、最後の2つのエチレン系供給流の合計は25重量%+50重量%=75重量%。
重合プロセスに添加される単一のCTAまたはCTAの混合物を含む。CTAシステムは
、ラジカルを含有する成長中のポリマー分子に水素原子を移動させることができる成分を
含み、CTA分子上にラジカルが形成され、次にそれが新しいポリマー鎖を開始すること
ができる。CTAは、テロゲンまたはテロマーとしても知られている。本明細書で使用さ
れる「CTA活性」または「連鎖移動活性係数(Cs値)」という用語は、「連鎖移動速
度」と「エチレン移動速度」との間の比を指す。以下の実験セクションで提供されている
Mortimerの参考文献を参照されたい。本明細書で使用される用語「Z1/Zi」
は以下のように決定される。「反応器区域i([CTA]ji)におけるCTAjの反応
器区域モル濃度」は、「反応器区域k=1~k=iへのCTA供給(前の反応区域からの
移動は除く)の総モル量」を、「反応区域1~iへのエチレン供給(前の反応区域からの
移動は除く)の総モル量」で割ったものとして定義される(i≧1)。Z1/Ziの例示
的な計算を表2に示す。この関係は、以下に等式ACで示される。
TA補給のモル量(k=1~i)」であり、
り、
各CTAの反応器区域モル濃度の合計」にその連鎖移動活性定数(Cs)を掛けたものと
して定義される-等式BCを参照されたい。連鎖移動活性定数(Cs)は、基準圧力(1
360気圧)および基準温度(130℃)における反応速度比Ks/Kpである。この関
係は、以下に等式BCで示されており、ncompiは、反応区域iにおけるCTAの総
数である。i≧1、およびncompi≧1であることに留意する。
の反応区域(RZ1)に供給される補給エチレンの重量分率」対「反応区域n(Zi)に
供給される補給エチレンの重量分率」(i>1)の比を指す。FE1/FEiの例示的な
計算を表2に示す。本明細書で使用される「供給条件」という用語は、反応器に供給され
る成分、例えばエチレン、CTA、開始剤、および/またはコモノマー(複数可)のモル
(または重量)における流れを指す。
重合用CTAシステム。本発明の動作のための潜在的なCTAシステム:
表1は、高(プロピオンアルデヒド)、中(プロピレン)、および低(イソブタン)C
TAの実施例を含む。より多くのCTA候補が、Mortimerの参考文献内に見出さ
れ得る。典型的には、反応器中のCTAの転化レベルは、CTA活性およびエチレン転化
レベルの関数である。典型的には、反応器中のモルCTA消費量は、生成物のメルトイン
デックスおよび反応器条件の関数であり、CTA活性の影響を受けないが、反応器中で必
要とされるCTAレベルはCTA活性の関数であり、低活性CTAのものがより高く、高
活性CTAのものがより低く、低活性CTAの場合は低い転化レベル、高活性CTAの場
合は高転化レベルとなる。その結果、CTA補給流は、低い活性のCTAの場合の低い影
響に対して、高いCTAの場合のCTA濃度の分配へのより大きな影響を有する。
岐をもたらす。これらの追加のメチル分岐は、典型的にはポリマーの密度を0.001~
0.004g/ccまで低下させる。さらに、コモノマー活性は、反応器パス当たりの全
体的な消費レベルを増加させ、CTAおよびコモノマーとしての消費量を補うために、よ
り多くのプロピレンを添加しなければならない。
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960-969.過酸化物効率:T.van der Molen et al.,In
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consumption of 16 initiators in LDPE pro
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.連鎖移動活性およびコモノマー反応性スキームデータは、以下に記載されている:P.
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free radical polymerization of ethylene
,Adv.Polymer Sci.,Vol.7,386-448(1970);G.
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A-1;Chain transfer in ethylene polymeri
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0℃;Vol.8,p1513-1523(1970);G.Mortimer,Jou
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.Goto et al.,Journal of Applied Polymer
Science:Applied Polymer Symposium,36,21-
40,1981(Title:Computer model for commerc
ial high pressure polyethylene reactor b
ased on elementary reaction rates obtain
ed experimentally)におけるシミュレーションモデルを参照されたい
。
は、全エチレン系供給流が第1の反応区域にのみ分配される略系統図を示す。高圧リサイ
クル(HPR)流(ライン1)は、組み合わされた低圧リサイクルと補給エチレンとを混
合して(ライン2)、形成され(ライン6)、ハイパー圧縮機システムの吸引部に送られ
る。ハイパー圧縮機システム(ライン11)からの排出流は、反応器の第1の反応区域に
送られる。補給CTAは、ハイパー圧縮機システムの吸引時にプロセスに添加され、任意
で、第1段と第2段の間の断面で、またはハイパー圧縮機システムの排出時に供給され得
る。
めに使用される管状反応器を有する高圧重合プロセスの略系統図を示すCP2を示す。エ
チレン補給流(1)は、一次圧縮機システムによってブースタ圧縮システムの出口と共に
圧縮され、流れ(3)を生じる。流れ(3)は、ライン5を通じて反応器の側部(8)に
供給するハイパー圧縮機システムの部分に高圧リサイクル流(19)からの追加のエチレ
ンと共に供給される。前部流(9)に供給するハイパー圧縮機システムの部分は、ライン
(19)および(5)を介して高圧リサイクル流(19)からエチレン供給を受け取る。
ライン(6)およびライン(7)は、CTAをそれぞれライン(4)および/またはライ
ン(5)に個別に供給するためのそれぞれの個別ラインを示す。反応器システムについて
の情報は、以下に見出され得る。反応器では、フリーラジカル開始系の補助を得て重合が
開始され、各反応区域の入口で注入及び/または活性化される。各反応区域の最高温度は
、各反応区域の開始時の開始系の濃度及び/または供給量を調節することによって設定点
で制御される。反応を終了し、複数の冷却ステップを適用した後、反応混合物を、(10
)で減圧および/または冷却し、ステップに分離する。
タ圧縮システムの出力と共に圧縮され、流れ(2)および(3)をもたらすCP3流(1
)、エチレン補給を製造するために使用される管状反応器を用いた高圧重合プロセスの略
系統図を示す。流れ(3)は、高圧リサイクル流(19)と合流し、ライン(5)を通じ
て反応器の前部(9)に供給するハイパー圧縮機システムの部分に供給される。側流(8
)に供給するハイパー圧縮機システムの部分は、ライン(4)を通じてエチレン供給を受
ける。ライン(4)は、ライン(18)からエチレン供給を受ける。CTAは、ライン(
23)を通じて供給される。ライン22は、CTA成分を供給する任意のラインだが、こ
の実施例では使用されていない。ハイパー圧縮機システムは、高圧管状反応器(反応器)
に供給するのに十分なレベルまでエチレン供給流を加圧する。反応器では、フリーラジカ
ル開始系の補助を得て重合が開始され、各反応区域の入口で注入及び/または活性化され
る。各反応区域の最高温度は、各反応区域の開始時の開始系の濃度及び/または供給量を
調節することによって設定点で制御される。反応を終了し、複数の冷却ステップを適用し
た後、反応混合物を、(10)で減圧および/または冷却し、手順に分離する。
)は、3つのエチレン系反応器供給分配(33/33/33/0)を有する略系統図を示
す。ハイパー圧縮機システムは10個のシリンダを有し、そのうちの4個のシリンダが第
1段に導入され、6個のシリンダが第2段にある。吸引ライン5および7ならびに段間ラ
イン8および10は、それぞれ、全エチレン系流の50%を処理するが、排出ラインまた
は反応器供給ライン11、12、および13は、それぞれ、全エチレン系流の1/3また
は33%を処理する。任意で、圧力均衡ライン(b1、b2、またはb3)を導入し、ラ
イン8、10、11、12、または13の圧力および/または流れの脈動を低減すること
ができる。ライン8および10は、段間冷却器を有するハイパー圧縮機システム段間ライ
ンを示す。高いCTA濃度を有するHPR流(ライン1)は、ライン6を作製するために
、低いCTA濃度を有するLPRおよび補給エチレン(ライン2)と組み合わされる。補
給CTAは、例えば、CTA1、CTA2、CTA4、および/またはCTA3を介して
異なる場所に添加され得る。この構成では、反応器供給物中のCTAレベルは、供給場所
あたりの補給CTA供給物の量によってのみ影響され得る。
使用されるプロセス流れ図(図4b)-図4b(IP4.1、IP4.2、IP4.3、
IP5.1、IP5.2、およびIP5.3)は、3つのエチレン系反応器供給分配(3
3/33/33/0)を有する略系統図を示す。ハイパー圧縮機システムは10個のシリ
ンダを有し、そのうちの4個のシリンダが第1段に導入され、6個のシリンダが第2段に
ある。吸引ライン5および7ならびに段間ライン8および10は、それぞれ、全エチレン
系流の50%を処理するが、排出ラインまたは反応器供給ライン11、12、および13
は、それぞれ、全エチレン系流の1/3または33%を処理する。任意で、均衡ライン(
b1、b2、またはb3)を導入し、ライン8、10、11、12、または13の圧力お
よび/または流れの脈動を低減することができる。ライン8および10は、段間冷却器を
有するハイパー圧縮機システムの段間ラインを示す。
V3、およびCV4。高濃度のCTA(ライン1および1a)を有するHPR流は、主に
、ライン5を介してハイパー圧縮機システムの吸引部に送られる。残存するHPR流(ラ
イン6)は、LPR流/補給エチレン(低CTA濃度、ライン2および2a)と合流され
、ライン7を介してハイパー圧縮機システムの吸引部に送られる。ライン8からの排出流
は、ライン11(全エチレン系供給分配の33.3%からなる)が第1の反応区域に送ら
れる2つの流れに分割される。排出流11、12、および13は、それぞれ2つのシリン
ダから圧縮されたエチレンを受ける。補給CTAは、ハイパー圧縮機システム(CTA2
および/またはCTA3)の吸引に添加し得るか、第1の反応区域(CTA4)に直接供
給され、従って第1の反応区域でCTAレベルを向上する。CTA2および/またはCT
A4を介したCTA注入と組み合わせたこの構成は、狭いMWDポリマーの作製に好まし
い。
システム(図4b)は、導入して使用され得る。このシステムは、ライン1および2から
のエチレン系流がライン5および7を通ってどのように分配されるかを制御することがで
きる。CV1、CV2、CV3、およびCV4は、ライン1およびライン2をライン5お
よびライン7を通って分配する、ライン1a、2b、1b、および2a内の制御弁である
。5および6を通ってライン1bおよび2bによる1および2のこの潜在的な逆の分配は
、MWD能力を非常に狭いものから非常に広く、MWDポリマー間で広げる。補給CTA
は、ハイパー圧縮機システム(CTA2および/またはCTA3)の吸引に添加され得る
か、または第1の反応区域(CTA4)に直接供給され得る。
P7)は、3つのエチレン系供給分配(33/33/33/0)を有する略系統図を示す
。ハイパー圧縮機システムは、12個のシリンダを有し、そのうちの6個のシリンダが第
1段に、6個のシリンダが第2段にある。吸引ライン5、6a、および7、ならびに段間
ライン8、9、および10ならびに排出または反応器供給ライン11、12、および13
は、それぞれ、全エチレン系流の1/3または33%を処理する。任意で、均衡ライン(
b1、b2、b3、およびまたはb4)を導入し、ライン8、9、10、11、12、ま
たは13の圧力および/または流れの脈動を低減することができる。ライン8、9、およ
び10は、段間冷却器を有するハイパー圧縮機システム段間ラインを示す。高いCTA濃
度を有するHPR流(ライン1)は、ライン6を作製するために、低いCTA濃度を有す
るLPRおよび補給エチレン(ライン2)と組み合わされる。補給CTAは、例えば、C
TA1、CTA2、CTA4、および/またはCTA3を介して異なる場所に添加され得
る。この構成では、反応器供給物中のCTAレベルは、場所あたりの補給CTA供給物の
量によってのみ影響され得る。
使用されるプロセス流れ図(図5b)-図5b(IP6.1、IP6.2、IP6.3、
IP7.1、IP7.2、およびIP7.3)は、3つのエチレン系反応器供給分配(3
3/33/33/0)を有する略系統図を示す。ハイパー圧縮機システムは、12個のシ
リンダを有し、そのうちの6個のシリンダがそれぞれ第1段および第2段に導入される。
吸引ライン5、6a、および7、ならびに段間ライン8、9、および10ならびに排出ま
たは反応器供給ライン11、12、および13は、それぞれ、全エチレン系流の1/3ま
たは33%を処理する。ライン3と4は、流れ均衡接続である。任意で、均衡ライン(b
1、b2、b3、および/またはb4)を導入し、ライン8、9、10、11、12、お
よび/または13の圧力および/または流れの脈動を低減することができる。ライン8、
9、および10は、段間冷却器を有するハイパー圧縮機システム段間ラインを示す。分配
制御システム無しの説明1a、1b、2a、2b、CV1、CV2、CV3、およびCV
4。
ハイパー圧縮機システムの吸引部に送られ、一方で、LPR流/補給エチレン(低CTA
濃度、ライン2および2a)は、ライン6aを介して、ハイパー圧縮機システムの吸引部
に送られる。残存するHPR流(ライン3)は、残存するLPR流/補給エチレン(ライ
ン4)と合流され、ライン6aを介してハイパー圧縮機システムの吸引部に送られる。排
出流11、12、および13は、それぞれ2つのシリンダから圧縮されたエチレンを受け
る。補給CTAは、ハイパー圧縮機システム(CTA2および/またはCTA3)の吸引
に添加し得るか、第1の反応区域(CTA4)に直接供給され、従って第1の反応区域で
CTAレベルを向上する。CTA2および/またはCTA4を介したCTA注入と組み合
わせたこの構成は、狭いMWDポリマーの作製に好ましい。
システム(図5b)は、導入して使用され得る。CV1、CV2、CV3、およびCV4
は、ライン1およびライン2をライン5、6a、および7を通って分配する、ライン1a
、2b、1b、および2a内の制御弁である。5、6a、および7を通ってライン1bお
よび2bによる1および2のこの潜在的な逆の分配は、MWD能力を非常に狭いものから
非常に広く、MWDポリマー間で広げる。補給CTAは、ハイパー圧縮機システム(CT
A2および/またはCTA3)の吸引に添加され得る。
P9)は、3つのエチレン系供給分配(25/25/50)を有する略系統図を示す。ハ
イパー圧縮機システムは、14個のシリンダを有し、そのうちの6個のシリンダが第1段
に、8個のシリンダが第2段にある。吸引ライン5、6a、および7ならびに段間ライン
8、9、および10は、それぞれ、全エチレン系流の1/3または33%を処理するが、
排出ライン11、12、および13は、全エチレン系供給流の25%、25%、および5
0%を処理する。任意で、均衡ライン(b1、b2、b3、およびまたはb4)を導入し
、ライン8、9、10、11、12、または13の圧力および/または流れの脈動を低減
することができる。ライン8、9、および10は、段間冷却器を有するハイパー圧縮機シ
ステム段間ラインを示す。ライン9は、9aと9bに分かれる。高いCTA濃度を有する
HPR流(ライン1またはライン1a)は、ライン6aを作製するために、低いCTA濃
度を有するLPRおよび補給エチレン(ライン2またはライン2a)と組み合わされる。
補給CTAは、例えば、CTA1、CTA2、CTA4、および/またはCTA3を介し
て異なる場所に添加され得る。この構成では、反応器供給物中のCTAレベルは、補給C
TA供給物の場所によってのみ影響され得る。
使用されるプロセス流れ図(図6b)-図6b(IP8.1、IP8.2、IP8.3、
IP9.1、IP9.2、およびIP9.3)は、3つのエチレン系反応器供給分配(2
5/25/50/0)を有する略系統図を示す。ハイパー圧縮機システムは、14個のシ
リンダを有し、そのうちの6個のシリンダがそれぞれ第1段に導入され、8個のシリンダ
が第2段にある。吸引ライン5、6a、および7ならびに段間ライン8、9、および10
は、それぞれ、全エチレン系流の1/3または33%を処理するが、排出ライン11、1
2、および13は、全エチレン系流の25%、25%、および50%を処理する。ライン
3および4は、ハイパー圧縮機システムの吸引に送る前の均衡流ラインである。任意で、
均衡ライン(b1、b2、b3、および/またはb4)を導入し、ライン8、9、10、
11、12、および/または13の圧力および/または流れの脈動を低減することができ
る。ライン8、9、および10は、段間冷却器を有するハイパー圧縮機システム段間ライ
ンを示す。ライン9は、9aと9bに分かれる。
V3、およびCV4。高濃度のCTA(ライン1および1a)を有するHPR流は、主に
、ライン5を介してハイパー圧縮機システムの吸引部に送られ、一方で、LPR流/補給
エチレン(低CTA濃度、ライン2および2a)は、ライン7を介して、ハイパー圧縮機
システムの吸引部に送られる。残存するHPR流(ライン3)は、残存するLPR流/補
給エチレン(ライン4)と合流され、ライン6aを介してハイパー圧縮機システムの吸引
部に送られる。排出流11、12は、それぞれ、2つのシリンダからの全圧縮エチレン系
の25%を受け取り、一方、排出流13は、4つのシリンダからの全圧縮エチレン系流の
50%を受け取る。補給CTAは、ハイパー圧縮機システム(CTA2および/またはC
TA3)の吸引に添加し得るか、第1の反応区域(CTA4)に直接供給され、従って第
1の反応区域でCTAレベルを向上する。CTA2および/またはCTA4を介したCT
A注入と組み合わせたこの構成は、狭いMWDポリマーの作製に好ましい。
システム(図b)は、導入して使用され得る。CV1、CV2、CV3、およびCV4は
、ライン1およびライン2をライン5、6a、および7を通って分配する、ライン1a、
2b、1b、および2a内の制御弁である。5、6a、および7を通ってライン1bおよ
び2bによる1および2のこの潜在的な逆の分配は、MWD能力を非常に狭いものから非
常に広く、MWDポリマー間で広げる。CV1、CV2、CV3、およびCV4は、ライ
ン1およびライン2をライン5、6a、および7を通って分配する、ライン1a、2b、
1b、および2a内の制御弁である。5、6a、および7を通ってライン1bおよび2b
による1および2のこの潜在的な逆の分配は、MWD能力を非常に狭いものから非常に広
く、MWDポリマー間で広げる。補給CTAは、ハイパー圧縮機システム(CTA2およ
び/またはCTA3)の吸引に添加され得る。
チレン系供給分配(25/25/50)を有する略系統図を示す。ハイパー圧縮機システ
ムは、14個のシリンダを有し、そのうちの6個のシリンダが第1段に、8個のシリンダ
が第2段にある。吸引ライン5および7ならびに段間ライン8および10は、それぞれ、
全エチレン系流の50%を処理するが、排出ライン11、12、および13は、反応器シ
ステムに供給される全圧縮エチレン系供給流の25%、25%、および50%を処理する
。任意で、均衡ライン(b1、b2、b3、および/またはb4)を導入し、ライン8、
10、11、12、および/または13の圧力および/または流れの脈動を低減すること
ができる。ライン8および10は、段間冷却器を有するハイパー圧縮機システムの段間ラ
インを示す。
るために、低いCTA濃度を有するLPRおよび補給エチレン(ライン2またはライン2
a)と組み合わされる。補給CTAは、例えば、CTA1、CTA2、CTA4、および
/またはCTA3を介して異なる場所に添加され得る。この構成では、反応器供給物中の
CTAレベルは、補給CTA供給物の場所によってのみ影響され得る。
P11.3のプロセス流れ図(図7b)-図7bは、3つのエチレン系反応器供給分配(
25/25/50/0)を有する略系統図を示す。ハイパー圧縮機システムは、14個の
シリンダを有し、そのうちの6個のシリンダがそれぞれ第1段に導入され、8個のシリン
ダが第2段にある。吸引ライン5および7ならびに段間ライン8および10は、それぞれ
、全エチレン系流の50%を処理するが、排出ライン11、12、および13は、全エチ
レン系流の25%、25%、および50%を処理する。ライン6は、ハイパー圧縮機シス
テムの吸引に送る前の均衡流ラインである。任意で、均衡ライン(b1、b2、および/
またはb3)を導入し、ライン8、9、10、11、12、および/または13の圧力お
よび/または流れの脈動を低減することができる。ライン8および10は、段間冷却器を
有するハイパー圧縮機システムの段間ラインを示す。
V3、およびCV4。高濃度のCTA(ライン1および1a)を有するHPR流は、主に
、ライン5を介してハイパー圧縮機システムの吸引部に送られ、一方で、LPR流/補給
エチレン(低CTA濃度、ライン2および2a)は、HPRからの残存流(ライン6)と
組み合わされ、ライン7を介してハイパー圧縮機システムの吸引部に送られる。排出流1
1、12、および13は、全圧縮エチレン系供給流の25%、25%、および50%を受
けている。補給CTAは、ハイパー圧縮機システム(CTA2および/またはCTA3)
の吸引に添加し得るか、第1の反応区域(CTA4)に直接供給され、従って第1の反応
区域でCTAレベルを向上する。CTA2および/またはCTA4を介したCTA注入と
組み合わせたこの構成は、狭いMWDポリマーの作製に好ましい。例えば、1b、2b、
CV1、CV2、CV3、およびCV4からなる任意の分配制御システム(図7b)は、
導入して使用され得る。CV1、CV2、CV3、およびCV4は、ライン1およびライ
ン2をライン5および7を通って分配する、ライン1a、2b、1b、および2a内の制
御弁である。5および7を通ってライン1bおよび2bによる1および2のこの潜在的な
逆の分配は、MWD能力を非常に狭いものから非常に広く、MWDポリマー間で広げる。
補給CTAは、ハイパー圧縮機システム(CTA2および/またはCTA3)の吸引に添
加され得る。
チレン系供給分配(25/25/50)を有する略系統図を示す。ハイパー圧縮機システ
ムは、16個のシリンダを有し、そのうちの各8個のシリンダが第1段および第2段に導
入される。吸引ライン3a、5、7、および4aならびに段間ライン8および10は、そ
れぞれ、全エチレン系流の25%を処理するが、排出ライン11、12、および13は、
全エチレン系供給流の25%、25%、および50%を、それぞれ処理する。任意で、均
衡ライン(b1、b2、b3、および/またはb4)を導入し、ライン8、9、10a、
10、11、12、または13の圧力および/または流れの脈動を低減することができる
。ライン8、9、10a、および10は、段間冷却器を有するハイパー圧縮機システム段
間ラインを示す。高いCTA濃度を有するHPR流(ライン1またはライン1a)は、ラ
イン6を作製するために、低いCTA濃度を有するLPRおよび補給エチレン(ライン2
またはライン2a)と組み合わされる。補給CTAは、例えば、CTA1、CTA2、C
TA4、および/またはCTA3を介して異なる場所に添加され得る。この構成では、反
応器供給物中のCTAレベルは、補給CTA供給物の場所によってのみ影響され得る。
P13.3用のプロセス流れ図(図8b)-図8bは、3つのエチレン系反応器供給分配
(25/25/50/0)を有する略系統図を示す。ハイパー圧縮機システムは、6個の
シリンダを有し、そのうちの8個のシリンダがそれぞれ第1段および第2段に導入される
。吸引ライン3a、5、7、および4aならびに段間ライン8、9、10a、および10
は、それぞれ、全エチレン系流の20%を処理するが、排出ライン11、12、および1
3は、全エチレン系流の25%、25%、および50%を処理する。ライン3b、6、お
よび4bは、ハイパー圧縮機システムの吸引に送る前の均衡流ラインである。任意で、均
衡ライン(b1、b2、b3、および/またはb4)を導入し、ライン8、9、10a、
10、11、12、および/または13の圧力および/または流れの脈動を低減すること
ができる。ライン8、9、10a、および10は、段間冷却器を有するハイパー圧縮機シ
ステム段間ラインを示す。ライン8、9、10a、および10は、段間冷却器を有するハ
イパー圧縮機システム段間ラインを示す。分配制御システム無しの説明(図8b)1a、
1b、2a、2b、CV1、CV2、CV3、およびCV4。高濃度のCTA(ライン1
および1a)を有するHPR流は、主に、ライン3aおよび5を介してハイパー圧縮機シ
ステムの吸引部に送られ、一方で、LPR流/補給エチレン(低CTA濃度、ライン2お
よび2a)は、主に、ライン4aを介して、ハイパー圧縮機システムの吸引部に送られる
。HPRからの残存流(ライン6)は、LPR流/補給からの残存流と合流され、ライン
7を介してハイパー圧縮機システムの吸引部に送られる。排出流11、12、および13
は、全圧縮エチレン系供給流の25%、25%、および50%を受けている。補給CTA
は、ハイパー圧縮機システム(CTA2および/またはCTA3)の吸引に添加し得るか
、第1の反応区域(CTA4)に直接供給され、従って第1の反応区域でCTAレベルを
向上する。CTA2および/またはCTA4を介したCTA注入と組み合わせたこの構成
は、狭いMWDポリマーの作製に好ましい。例えば、1b、2b、CV1、CV2、CV
3、およびCV4からなる任意の分配制御システム(図8b)は、導入して使用され得る
。CV1、CV2、CV3、およびCV4は、ライン1およびライン2をライン3a、5
、7、および4aを通って分配する、ライン1a、2b、1b、および2a内の制御弁で
ある。3a、5、7、および4aを通ってライン1bおよび2bによる1および2のこの
潜在的な逆の分配は、MWD能力を非常に狭いものから非常に広く、MWDポリマー間で
広げる。補給CTAは、ハイパー圧縮機システム(CTA2および/またはCTA3)の
吸引に添加され得る。
CV1、CV2、CV3、およびCV4は、制御弁である。1aおよび1bは、ハイパ
ー圧縮機システムレベルの吸引流5、6a、および7を通る流れ1および流れ5の分配を
変更/制御するためのラインである。ハイパー圧縮機システムの吸引流5、6a、および
7を介して流れ1および2を分配する以下の制御シナリオが可能である。
・CV2およびCV3が閉じているとき、ライン5はライン1からエチレン系流を受
け取り、ライン7は流れ2からエチレン系流を受け取る。流れ6aは、流れ1および任意
で流れ2からエチレン系流を受け取る。
・CV1およびCV4が閉じているとき、ライン5はライン2からエチレン系流を受
け取り、ライン7は流れ1からエチレン系流を受け取る。流れ6aは、流れ1および任意
で流れ2からエチレン系流を受け取る。
・CV1、CV2、CV3、およびCV4の位置が制御されるとき、流れ1および流
れ2がライン5および7にわたって自由に分配され得る一方、流れ6aは流れ1および流
れ2からエチレン系流を受け取る。
給エチレンおよび全体的なCTAの相対分配の導出(代表的な実施例としてのIP8.1
の実施例)
表2は、IP8.1の実施例で使用されているような、反応器供給流にわたるエチレン
およびCTA分配の導出を示す。この実施例は、3つのエチレン系供給流分配(25/2
5/50/0)を有する14個のシリンダのハイパー圧縮機システムに対して、図5cに
示されるプロセス略系統図を利用する。第1段は6個のシリンダを含み、3つのグループ
の2個のシリンダに分割され、各グループは全エチレン系供給分配の33%を受け取る。
しかし、その後、HPRおよびLPRからの主な流れはライン5およびライン7に続いて
送られ、一方、組み合わされた残りの流れはライン6aに送られる。ライン5、6a、お
よび7は、その後、異なる反応区域に送られ、分化したCTAレベルをもたらす。
100%に設定した。相対質量バランス計算では、反応器に送られたエチレンおよびCT
Aの総量を両方とも100%に設定した。エチレンの相対的な補給量は、反応器内の転化
率+パージしたエチレン%に等しい。CTAについても同様の計算を行った。FE1、F
E2、およびFE3は、補給C2=の相対重量分率を表し、一方でFRZ1、FRZ2、
およびFRZ3は反応器供給流中に供給される補給CTAの相対重量分率を表す。反応器
供給流中のCTAの相対量の助けにより、反応区域に供給される累積CTA中の相対濃度
を計算することができる。Z1、Z2、およびZ3は、対応する反応区域に対するCTA
の累積相対濃度を表す。IP8.1の実施例では、28%、2%、および6.2%のLP
R(ポリマーへの22%エチレンエントレインメント×28%C2=転化率)へ送られる
ポリマー中のエチレン転化率、エチレンパージ、およびエントレインメントの仮定がなさ
れている。補給エチレンは、ポリマーに転化されたC2、パージ、およびLPRに送られ
るC2=流れの全流れである。補給CTAは、転化されたCTAおよびパージ流の全流れ
である(各流のCTAは表2に見出すことができる)。
配の導出(IP8.1)。
CP2およびCP3重合では、3つの反応区域システム(50/35/15)にわたっ
て分配された3つのエチレン系供給を使用する。CP2では、LPR/補給エチレンは主
に反応区域2および3にわたって分配し、一方で補給CTAと一緒のHPRからの大部分
は主に第1反応区域に送られ(図2参照)、反応器システムの前部で高いCTA濃度をも
たらす。全LPR/補給エチレンを第1反応区域に送り、一方で補給CTAを有する全H
PR流を次の反応区域に送る逆の操作は、第1反応区域での低いCTA濃度をもたらす。
表10aおよび10bに示すように、最初のエチレン系流と最後のエチレン系流(Z1/
Z3)との間の反応区域への最終的なCTA分配は、4.8~5.8のMWD(Mw/M
n)、1.2~2.3cNの溶融弾性、および170℃での67~99PaのG’におけ
る増加に対応するCP2およびCP3について、それぞれ1.37および0.71である
。HPRおよび一次圧縮機システム(LPR/補給エチレン)から得られる第1の反応区
域へのエチレン系流の分配はMWDパラメータおよび溶融弾性およびG’のようなレオロ
ジー特性に関して生成ポリマーに強く影響することが結論付けられ得る。プロセス条件お
よび生成物の特徴付けの結果を表6aおよび6bに示す。
縮段のために配置された複数のシリンダ(CP4およびCP5用の10個のシリンダ、C
P6およびCP7用の12個のシリンダ)を含むハイパー圧縮機システムを使用し、33
/33/33の反応器構成に適用される(図4aおよび図5a参照)。CP8~CP11
は、図6aおよび図7aを参照して、14個のシリンダ(第1段の6個のシリンダと第2
段の8個のシリンダ)を含むハイパー圧縮機システムを示し、一方でCP12およびCP
13については16個のシリンダ(各段は8個のシリンダを含む)が使用される(図8a
参照)。実施例CP8~CP13は、25/25/50/0反応器構成のために使用され
る。図4a~7aに示すように、HPRおよびLPR/補給エチレン流は、ハイパー圧縮
機システムの第1段に分配される前にライン6に組み合わされる。補給CTA(CTA1
)がライン6に添加され、均等なCTA分配をもたらす。しかしながら、補給CTA(C
TA3、CTA4)は、第1の反応区域におけるCTA濃度を区別するために添加される
。各流の(CTA1を有する)質量バランスの詳細計算は、それぞれ28%および38%
のエチレン転化率について表3~表7に見出すことができる。
略系統図でCTA2およびCTA4を有する本発明のポリマー実施例に使用されるIP
x.1およびx.2。
略系統図でCTA3を有する本発明のポリマー実施例に使用されるIPx.3。
P4.2、IP6.1、IP6.2、IP6.3、IP8.1、IP8.2、IP8.3
、IP10.1、IP10.2、IP10.3、IP12.1、IP12.2、IP12
.3の場合、転化率は28.0%である。
5.2、IP7.1、IP7.2、IP7.3、IP9.1、IP9.2、IP9.3、
IP11.1、IP11.2、IP11.3、IP13.1、IP13.2、IP13.
3の場合、転化率は38.0%である。
および反応区域3(供給3-請求項4)にわたる一次出力供給分配値は最大100%であ
り得る。
IP4.1~IP13.3に記載されているハイパー圧縮機システムの吸引、段間、お
よび排出流の本発明のラインナップは、ポリマーMWDおよびレオロジー特性において所
望の能力および柔軟性を達成する第1および第3の反応区域への極端なHPRおよびLP
R/補給エチレン系分配を示す。例えば、第1の反応区域へのCTA濃度を最大にするこ
とは(補給CTA分配と組み合わされたHPRから受け取る、表3のZ1/Z2およびZ
1/Z3比についてより高い値(>1)を参照)、非常に狭いMWDポリマーを可能にす
る一方で、第1の反応区域でCTA濃度を低下することは(表3のZ1/Z2およびZ1
/Z3比についてより低い値(<1)を参照)、非常に広いMWDポリマーをもたらす。
IP6.2、IP7.1、IP7.2、IP8.1、IP8.2、IP9.1、IP9.
2、IP10.1、IP10.2、IP11.1、IP11.2、IP12.1、IP1
2.2、IP13.1、IP13.3)が行われ、CV1とCV4は完全に開かれ、一方
でCV2とCV3は完全に閉じている。他方で、広いMWDポリマーは、CV2およびC
V3の完全な開放によって生成される一方で、IP4.3、IP5.3、IP6.3、I
P7.3、IP8.3、IP9.3、IP10.3、IP11.3、IP12.3、IP
13.3に関する限りはCV1およびCV4の閉鎖によって生成される。ハイパー圧縮機
システム、例えば、第1段および第2段のシリンダのラインナップの設計は、MWDおよ
びレオロジー特性における最大の能力および柔軟性を達成するために、反応区域へのハイ
パー圧縮機システム段間および排出を通してHPRエチレンおよびLPR/補給エチレン
混合物の好ましい分配を維持するために重要である。相対的補給エチレンおよび全CTA
分配の要約-表3、4、および5を参照。Z1/Zn比の重要性は、上記のシミュレーシ
ョン例ならびに実際の重合例に示されている。
ハイパー圧縮機システムレベルの吸引流5、6、および7を通る流れ1および流れ5の分
配を変更/制御するためのラインである。流れ1および2をハイパー圧縮機システム吸引
流5、6、および7にわたって分配する以下の制御シナリオ:A)CV2およびCV3が
閉じられるとき、ライン5がライン1からエチレン系流を受け取り、ライン7は流れ2か
らエチレン系流を受け取る。流れ6aは、流れ1および任意で流れ2からのエチレン系流
である。B)CV1およびCV4が閉じているとき、ライン5はライン2からエチレン系
流を受け取り、ライン7は流れ1からエチレン系流を受け取る。流れ6aは、流れ1およ
び任意で流れ2からのエチレン系流を受け取る。C)CV1、CV2、CV3、およびC
V4の位置が制御されるとき、流れ1および流れ2がライン5および7にわたって自由に
分配され得る一方、流れ6aは流れ1および流れ2からエチレン系流を受け取る。シナリ
オA、B、またはCを介して、生成物特性(光学、レオロジー溶融強度、MWD)を満た
すプラントの所望の能力は、好ましいラインナップの他に、プランジャの数および圧力範
囲などのハイパーシステムの設計にも影響する。
5に示す。これは、驚くべきことに、各圧縮機システムが第1および第2の圧縮段の吸引
および排出側に異なる数のシリンダ、流れラインナップを有する一方で、同じ反応器構成
を使用して、Z1/Ziの範囲をCP2およびCP3を超えて広げることができることを
示す。これは、広いMWD側(Z1/Z3<1)とならんで狭いMWD側(Z1/Z3>
1)の両方で改善されたMWD能力を示す。本発明のラインナップは、より高い転化率で
同じMWDポリマーを作製するために使用されることもできる。Z1/Z3および任意の
Z1/Z3動作範囲の詳細については、表5を参照されたい。また、本発明のハイパー圧
縮機システムラインナップを本発明の制御と組み合わせることで、最小および最大境界値
の間のZ1/Z3値を制御することが可能になる。これは、他のプロセス条件を変更する
ことなく、最小および最大Z1/Z3値で得られたMWD値の範囲で完全な制御を与える
。一次圧縮機システムの出力、HPRの流れ、および補給CTA分配の分配は、狭いMW
Dまたは広いMWD能力および関連レオロジー特性(例えば、溶融弾性およびG’)を達
成するために非常に重要である。吸引、段間、および排出流に関するハイパー圧縮機シス
テムの本発明のラインナップは、MWDの所望の能力を向上し、維持する。さらに、本発
明の圧縮機ラインナップと本発明のシステムとを組み合わせて、一次圧縮機システム出力
の分配およびHPRから得られる流れを制御することによって、MWDにおける最大の能
力が、最大の柔軟性および全MWD(最小の狭いMWDから最大の広いMWDまで)の制
御とならんで達成される。各々のハイパー圧縮機システム設計では、システム全体、第1
の圧縮段、および/または後続の圧縮段におけるシリンダの数に関わらず、CTA濃度に
おける最大の能力および柔軟性ならびに結果としてMWDおよびレオロジーのようなポリ
マー特性を達成するために、本発明の圧縮機のラインナップが定義され得る。また、本発
明のラインナップは、対向するシリンダを優先的に組み合わせることおよび/または均衡
ラインを使用することにより、圧縮機の段間および排出部分からの組み合わせられた吐出
ラインにおける脈動および振動レベルの低減および最小化を可能にする。
Claims (3)
- 少なくとも以下の構成要素
a)少なくとも2つの圧縮段と、
b)少なくとも2つの出力ラインと、
c)少なくとも2つの別個の吸引流と、
d)少なくとも2つの別個の段間冷却システムを備える少なくとも1つの段間システムと、
e)前記別個の段間冷却システム間に少なくとも1つの均衡圧力ラインと、
f)前記少なくとも2つの出力ライン間に少なくとも1つの均衡圧力ラインと
を備えるハイパー圧縮機システム。 - 前記ハイパー圧縮機構成が、少なくとも3つの別個の段間冷却システムを備え、各々の段間冷却システムが、入口流と出口流を備え、これら別個の段間冷却システムの前記出口流は、合流されない、請求項1に記載のハイパー圧縮機システム。
- 反応器構成および請求項1または2に記載のハイパー圧縮機システムを備える、反応器システム。
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