KR20010071291A - 연속적인 슬러리 중합반응의 휘발물질 제거 - Google Patents

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켄드릭제임스에이
토우레스토마스더블유
로거스코트티
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엑손 케미칼 패턴츠 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은, 중합반응 유출물을 슬러리 반응기로부터 배출 밸브 및 수송관을 통해, 슬러리/중합체 고형물의 경사각과 수평으로 동일하거나 상기 각보다 큰 각으로 경사진 실질적인 직선의 측면에 의해 한정된 원뿔형 저부, 및 출구 밀봉실내의 농축된 중합체 고형물/슬러리를 목적하는 체적으로 유지시켜 압력 밀봉을 형성하는 길이(l) 및 직경(d)의 출구 밀봉실을 갖는 제 1 중간압력 플래쉬 탱크내로 연속적으로 배출시키고; 연속적으로 상기 제 1 플래쉬 탱크의 농축된 중합체 고형물/슬러리 저부 생성물의 플러그 유동을 출구 밀봉실로부터 밀봉실 출구 리듀서(이는 불활성 희석제 증기의 약 50 내지 약 100%를 저압에서 제 2 플래쉬 탱크로 제거한 후 잔존하는 중합체 고형물의 각과 수평으로 동일하거나 상기 각보다 큰 각으로 경사진 실질적인 직선의 측면에 의해 한정된 경사진 측면을 갖는다)를 통해 배출시킴을 포함하는; 희석제 및 미반응 단량체를 포함하는 액체 매질을, 희석제, 미반응 단량체 및 중합체 고형물을 포함하는 중합반응 유출물로부터 연속 분리시키기 위한 장치 및 방법을 개시하고 있다.

Description

연속적인 슬러리 중합반응의 휘발물질 제거{CONTINUOUS SLURRY POLYMERIZATION VOLATILE REMOVAL}
중합체를 제조하는 많은 중합반응에서, 중합반응 유출물은 액체 매질, 통상적으로 반응 희석제 및 미반응 단량체중에 현탁된 미립형 중합체 고형물의 슬러리 형태로 존재한다. 이러한 방법의 전형적인 예는 참고로 본원에 인용되고 있는 호간(Hogan) 및 뱅크(Bank)의 미국 특허 제 2,285,721 호에 개시되어 있다. 상기 호간의 문헌에 기재된 중합반응은 크롬산화물을 함유하는 촉매 및 지지체를 사용하고 있지만, 본 발명은 희석제 및 미반응 단량체를 포함하는 액체 매질중에 현탁된 미립형 중합체 고형물의 슬러리를 포함하는 유출물이 생성된다면 어떠한 방법에도 적용가능하다. 이러한 반응 방법은 입자 형성 중합반응으로서 당해 분야에 공지되어 있는 것들을 포함한다.
대부분의 상업적 규모의 공정에서, 불활성 희석제 및 미반응 단량체를 포함하는 액체 매질이 정제단계가 있더라도 최소로 수행하면서 중합반응 대역으로 재순환될 수 있도록 오염에 노출되지 않는 방식으로 상기 액체 매질 및 중합체를 분리시키는 것이 바람직하다. 현재까지 사용되어 온 특히 선호하는 기법으로는 스코긴(Scoggin) 등의 미국 특허 제 3,152,872 호에 개시된 기법, 더욱 구체적으로는 상기 특허의 도 2를 참조하여 설명된 실시태양의 기법이 있다. 상기 방법에서, 반응 희석제, 용해된 단량체 및 촉매는 중합 반응의 압력이 약 100 내지 700psia인 루프 반응기내에서 순환된다. 이렇게 생성된 고형물 중합체는 다시 상기 반응기내에서 순환된다. 중합체와 액체 매질의 슬러리는, 상기 슬러리가 플래쉬 챔버로 주기적으로 배출되는 슬러리 루프 반응기의 하나 이상의 침강용 다리(settling leg)내에 수거되며, 여기서 혼합물은 약 20 psia와 같은 저압으로 플래슁된다. 상기와 같이 플래슁되면 중합체로부터 액체 매질이 실질적으로 완벽하게 제거되지만, 증발된 중합반응 희석제(즉, 이소부탄)를 재압축시켜 회수된 희석제를 중합반응 대역으로 재순환시키기에 적합한 액체로 응축시키는 단계를 필요로 하게 된다. 압축 장비 및 그의 작업에 필요한 설비의 비용은 종종 중합체를 제조하는데 포함되는 비용의 상당 부분을 차지하고 있다.
어떤 중합반응은 반응기로 재순환시키기 전 액화된 희석제를 증류시킨다. 상기 증류의 목적은 단량체 및 경-조각(light-end) 오염물의 제거에 있다. 이어서, 상기 증류된 액체 희석제는 처리제 층을 통과시켜 촉매 독을 제거한 후 반응기상으로 이동된다. 증류 및 처리를 위한 장비 및 설비에 대한 비용은 중합체 제조 비용의 상당 부분을 차지할 수 있다.
상업적 규모의 공정에서, 최소 비용으로 희석제 증기를 액화시키는 것이 바람직하다. 현재까지 사용되어 온 이러한 기법중 하나가 한슨(Hanson) 및 셔크(Sherk)의 미국 특허 제 4,424,341 호에 개시되어 있으며, 이 문헌에 따르면 희석제의 플래슁된 부분이 더욱 값비싼 압축 절차 대신에 열 교환에 의해 액화될 수 있는 온도 및 압력에서, 중간압력 플래슁 단계를 사용하여 희석제의 상당 부분을 제거한다.
발명의 요약
본 발명은 불활성 희석제 및 미반응 단량체를 포함하는 액체 매질로부터 중합체 고형물을 연속적으로 분리시키는 장치에 관한 것이다. 또 다른 태양에서, 본 발명은 액체 매질로부터 중합체 고형물을 연속적으로 분리시키고, 상기 중합체를 건조시키고, 중합공정에 재사용하기 위해 희석제 증기의 액체 희석제로의 응축에 필요한 압축 공정을 줄이면서 희석제 및 미반응 단량체를 회수하는 장치에 관한 것이다. 다른 실시태양에서, 본 발명은 액체 매질로부터 중합체 고형물을 연속적으로 분리시키는 방법에 관한 것이다. 또 다른 태양에서, 본 발명은 액체 매질로부터 중합체 고형물을 연속적으로 분리시키고, 상기 중합체를 건조시키고, 중합공정에 재사용하기 위해 불활성 희석제 및 미반응 단량체를 회수하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 불활성 희석제 및 미반응 단량체를 포함하는 액체 매질중의 중합체 고형물의 슬러리를 포함하는 중합반응 유출물로부터 중합체 고형물을 연속적으로 회수하는 장치가 제공된다.
본 발명의 장치는, 슬러리 반응기(예컨대, 슬러리 루프 반응기 및 교반형 탱크 슬러리 반응기를 포함함)의 내용물 일부를 상기 슬러리 반응기상에서 제 1 수송관으로 연속적으로 배출시키기 위한 배출 밸브;
슬러리/중합체 고형물의 경사각과 수평으로 동일하거나 상기 각보다 큰 각으로 경사진 실질적인 직선측면에 의해 한정된 저부를 갖는 제 1 플래쉬 탱크;
소정량의 농축된 중합체 고형물/슬러리를 축적하여 그 안에 압력 밀봉을 형성하도록 하는 길이(l) 및 직경(d)을 갖고 상기 제 1 플래쉬 탱크와 연통되어 있는 제 1 플래쉬 탱크 출구 밀봉실; 및
농축된 중합체 고형물/슬러리를 제 2 플래쉬 탱크내로 연통시키는 제 2 수송관으로 상기 농축된 중합체 고형물/슬러리의 플러그 유동을 연속적으로 배출시키는 밀봉실 출구 리듀서(reducer)를 포함하되,
상기 제 1 플래쉬 탱크의 압력 및 중합반응 유출물의 온도는, 예컨대 액체매질의 약 50 내지 약 100%가 증발되고 상기 증기중 불활성 희석제 성분이 약 65 내지 약 135℉의 온도를 갖는 유체와의 열 교환에 의해 압축시키지 않고서도 응축가능하도록 하는 압력 및 온도이고;
상기 제 2 플래쉬 탱크의 압력 및 농축된 중합체 고형물/슬러리의 온도는, 임의의 모든 잔존 불활성 희석제 및/또는 미반응 단량체가 필수적으로 증발되고 압축 및 열 교환에 의한 응축을 위해 오버헤드에서 제거되고, 상기 중합체 고형물은 추가 공정 또는 저장을 위해 상기 제 2 플래쉬 탱크의 저부로부터 배출되도록하는 압력 및 온도이다.
본 발명은, 또한 중합반응 유출물의 스트림을 슬러리 반응기로부터 배출 밸브를 통해 연속적으로 제거하기 위한 방법으로서,
중합반응 유출물을 상기 제 1 수송관을 통해 수송하는 동안, 상기 중합체의 융점 이하의 온도까지 가열하는 동시에, 농축된 중합체 고형물/슬러리의 경사각과 수평으로 동일하거나 상기 각보다 큰 각으로 경사진 실질적인 직선측면에 의해 한정된 저부를 갖는 제 1 플래쉬 탱크로 연속적으로 연통시키고;
상기 증기중 불활성 희석제 내용물이 약 65 내지 약 135℉의 온도를 갖는 유체와의 열 교환에 의해 압축시키지 않고서도 응축가능한 온도 및 압력에서, 가열된 상기 제 1 플래쉬 탱크내의 액체 매질의 약 50 내지 약 100%를 연속적으로 증발시켜 농축된 중합체 고형물/슬러리 및 증기 스트림을 수득하고;
농축된 중합체 고형물/슬러리를 제 1 플래쉬 탱크로부터, 상기 제 1 플래쉬 탱크 출구 밀봉실내에서 압력 밀봉을 형성하기 위해 소정 체적의 농축된 중합체 고형물/슬러리가 연속적으로 유지되도록 하는 길이(l) 및 직경(d)의 상기 제 1 플래쉬 탱크 출구 밀봉실로 연속적으로 배출시키고;
불활성 희석제의 약 50 내지 100%를 제거한 후에 잔존하는 중합체 고형물의 경사각과 수평으로 동일하거나 상기 각보다 큰 각으로 경사진 실질적인 직선측면에 의해 한정된 밀봉실 출구 리듀서를 통해, 상기 농축된 중합체 고형물/슬러리를 상기 제 1 플래쉬 탱크 밀봉실로부터 연속적으로 배출시키고;
농축된 중합체 고형물/슬러리의 연속적인 플러그 유동을, 상기 제 1 플래쉬 탱크 출구 밀봉실로부터 상기 밀봉실 출구 리듀서를 통해, 상기 농축된 중합체 고형물/슬러리의 연속적인 플러그 유동을 제 2 플래쉬 탱크로 연통시키는 제 2 수송관으로 연통시키고;
상기 제 1 플래쉬 탱크보다 낮은 압력에서 작동하는 제 2 플래쉬 탱크내의 임의의 모든 잔존 불활성 희석제 및/또는 미반응 단량체를 필수적으로 연속 증발시키고;
상기 증발된 불활성 희석제 및/또는 미반응 단량체를 상기 제 2 플래쉬 탱크로부터 압축 및 열 교환에 의해 응축시키고;
본질적으로 건조된 중합체 슬러리를 추가 공정 또는 저장을 위해 상기 제 2 플래쉬 탱크로부터 연속적으로 배출시키기 위한 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 순환 슬러리에 있는 고형물의 중량% 보다 높은 중량%의 중합체 고형물을 루프 반응기안에서 순환 슬러리로부터 포획하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 제 1 말단을 갖는 도관을 포함하며, 상기 제 1 말단은 상기 루프 반응기까지 일정 거리만큼 연장된다. 또한 상기 도관은 순환 슬러리 방향으로 위치된 개구를 한정하는 부분을 갖는다. 바람직하게, 상기 개구는 순환 슬러리 유동 방향을 향할 수 있다. 또한, 상기 도관의 일부는 루프 반응기로부터 중합체 고형물을 연속적으로 또는 다른 방법으로 배출하기 위해 루프 반응기로부터 밖으로 연장될 수 있다.
또한 본 발명은 순환 슬러리에 있는 중합체 고형물의 중량%보다 높은 중량%의 중합체 고형물을 루프 반응기안에서 순환 슬러리로부터 포획하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 순환 슬러리까지 연장된 개구를 한정하는 부분을 갖는 도관을 루프 반응기까지 일정 거리만큼 연장시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 루프 반응기로부터 밖으로 연장된 도관 부분을 통해 루프 반응기로부터 중합체 고형물을 연속 또는 다른 방법으로 배출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 루프 반응기와 연결되고 이와 유체 연통되는 도관으로부터 중합체 고형물을 퍼징하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 감지기, 상기 도관과 유체 연통되는 제 1 밸브, 제 1 불활성 희석제와 상기 도관 사이에 위치한 제 2 밸브를 포함하고, 상기 제 1 불활성 희석제는 루프 반응기와 제 1 밸브에서 상기 도관과 유체 연통된다. 감지기에 의해 생성된 신호에 응답하여, 제 1 밸브가 닫히고 제 2 밸브가 열려, 충분한 양의 제 1 불활성 희석제가 상기 도관으로 들어오고, 충분한 압력하에 상기 도관으로부터 중합체 고형물이 제거된다. 상기 장치는 추가로 제 2 불활성 희석제와 도관 사이에 위치한 제 3 밸브를 포함하고, 상기 제 2 불활성 희석제는 루프 반응기와 제 1 밸브 사이에서 상기 도관과 유체 연통되어 있다. 이러한 방식으로, 제 1 밸브가 열리고 제 2 밸브가 닫히면 제 3 밸브가 열려 제 2 불활성 희석제가 도관으로 들어오게 된다.
또한 본 발명은 루프 반응기와 연결되고 상기 루프 반응기와 유체 연통된 도관으로부터 중합체 고형물을 퍼징하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 (1) 제 1 감지기로부터 생성된 제 1 신호에 응답하여, 도관과 연결되고 이와 유체 연통된 제 1 밸브를 닫는 단계, (2) 제 2 감지기로부터 생성된 제 2 신호에 응답하여, 제 1 불활성 희석제와 도관 사이에서 유체 연통되는 제 2 밸브를 열되, 상기 제 1 불활성 희석제가 루프 반응기와 제 1 밸브 사이에서 도관에 유체 연통되는 단계, (3) 충분한 압력 하에 충분한 양의 제 1 불활성 희석제를 도관으로 흐르게 하여 상기 도관으로부터 중합체 고형물을 퍼징하는 단계를 포함한다. 상기 방법에서, 제 1 감지기 및 제 2 감지기는 동일한 감지기일 수 있고 제 1 신호 및 제 2 신호는 동일한 신호일 수 있다.
또한 본 발명은 루프 반응기에서 미분(fines)을 중합반응 슬러리로 되돌리기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 중합반응 슬러리 부분을 루프 반응기로부터 제 1 수송관내로 배출하는 배출 밸브를 포함한다. 제 1 수송관은 중합반응 슬러리를 제 1 플래쉬 탱크로 연통시킨다. 제 1 플래쉬 탱크는 중합반응 슬러리 부분을 증기 상태의 제 1 유체로 전환시킨다. 제 1 유체는 중합반응 슬러리로부터 생성된 희석제 및 미분 일부를 포함한다. 제 2 수송관은 제 1 유체를 제 1 사이클론으로 연통시킨다. 제 1 사이클론은 제 1 유체 일부를 증기 상태의 제 2 유체로 전환시킨다. 제 2 유체는 희석제 및 미분 일부를 포함한다. 제 3 수송관은 제 2 유체를열 교환기로 연통시킨다. 열 교환기는 제 2 유체를 희석제 및 미분을 포함하는 액체로 전환시킨다. 제 4 수송관은 상기 액체를 루프 반응기내의 중합반응 슬러리로 되돌린다. 또한 상기 장치는 제 1 수송관 가열기와 중합반응 슬러리 사이의 열 교환을 위한 제 1 수송관 가열기를 포함한다.
또한 본 발명은 미분을 루프 반응기내의 중합반응 슬러리로 되돌리기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 (i) 루프 반응기로부터 중합반응 슬러리 부분을 배출하는 단계, (ii) 상기 배출된 중합반응 슬러리를 제 1 플래쉬 탱크내로 연통시키는 단계, (iii) 상기 플래쉬 탱크내에서 중합반응 슬러리 부분을 희석제 및 미분을 포함하는 제 1 유체로 전환시키는 단계, (iv) 상기 제 1 플래쉬 탱크로부터 제 1 유체를 제 1 사이클론으로 연통시키는 단계, (v) 상기 사이클론에 있는 제 1 유체 부분을 희석제 및 미분을 포함하는 제 2 유체로 전환시키는 단계, (vi) 상기 제 2 유체를 열 교환기로 연통시키는 단계, (vii) 상기 열 교환기내에서 상기 제 2 유체를 희석제 및 미분을 포함하는 액체로 전환시키는 단계 및 (viii) 상기 액체를 루프 반응기내의 중합반응 슬러리로 되돌리는 단계를 포함한다.
본 발명은 2.8 lbs/hr-gal 이상의 공간 시간 수율로 작동하는 루프 반응기내에서 중합반응 슬러리로부터 중합체를 제조하는 장치 및 방법을 추가로 제공한다. 이경우, 중합체는 액체 매질 및 고형물을 포함하는 중합반응 슬러리로 형성된다. 중합반응 슬러리는 제 1 수송관으로 배출된다. 중합반응 슬러리는 루프 반응기를 떠나면 중합반응 유출물로서 언급된다. 상기 중합반응 유출물을 제 1 수송관에서 상기 중합체 고형물의 융해 온도 미만의 온도까지 가열한다. 가열된 중합반응 유출물은 상기 제 1 수송관을 통해 제 1 플래쉬 탱크로 연통된다. 제 1 플래쉬 탱크에서, 약 50 내지 약 100 %의 액체 매질이 증발된다. 증기는 열 교환에 의해 응축된다. 중합체 고형물은 제 1 플래쉬 탱크로부터, 밀봉실에서 압력 밀봉을 유지하기에 충분한 중합체 고형물의 부피를 유지하기에 충분한 크기의 상기 밀봉실을 통해 제 2 플래쉬 탱크로 배출된다. 이어서, 중합체 고형물은 제 2 플래쉬 탱크로 연통된다. 제 2 플래쉬 탱크에서, 중합체 고형물은 제 1 플래쉬 탱크의 고압으로부터 제 2 플래쉬 탱크 저압까지 감소된 압력에 놓여진다. 이어서, 중합체 고형물은 제 2 플래쉬 탱크로부터 배출된다. 또한, 중합반응 슬러리중에 있는 고형물의 중량%는 47 이상일 수 있다. 루프 반응기는 0.15 ft/ft 이상의 총 재순환 펌핑 헤드/반응기 거리에서 작동될 수 있다. 또한 200 ft 이상의 재순환 펌핑 헤드와 함께 작동하고 8 개 이상의 수직 다리, 바람직하게는 10 내지 16 개의 수직 다리, 더욱 바람직하게는 10 내지 12 개의 수직 다리, 가장 바람직하게는 12 개의 수직 다리를 갖는다. 루프 반응기내의 중합반응 슬러리의 부피는 20,000 갤론 이상일 수 있다.
본 발명의 목적은, 불활성 희석제 및 미반응 단량체를 포함하는 액체 매질, 및 중합체 고형물을 포함하는 중합반응 유출물을 슬러리 반응기로부터 점 배출 밸브를 통해 연속적으로 제거한 후, 상기 중합체 고형물을 연속적으로 2단계 플래쉬 건조시키고; 제 1 플래쉬 탱크 출구 밀봉실내에서 고형물 양을 연속적으로 조절하여 중합체 고형물이 밀봉실 출구 리듀서를 통해 제 2 수송관으로 연속적으로 배출되고, 제 2 플래쉬 탱크내로 연속적으로 배출되는 동안, 상기 제 1 플래쉬 탱크를상기 제 2 플래쉬 탱크보다 실질적으로 큰 압력하에서 작동할 수 있게 하는 압력 밀봉을 제공하여 추가로 제 1 플래쉬 탱크내에서의 막힘을 제거하고; 압축보다는 오히려 열 교환에 의해 불활성 희석제 증기의 약 50 내지 약 100%를 연속적으로 액화시키기 위한 장치 및 방법 모두를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 슬러리 반응기상의 침강 다리 및 상기 침강 다리의 내용물을 주기적으로 배출시킴으로써 야기되는 슬러리 반응기내의 단속적 고압 펄스를 필요없게 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 침강 다리내에서의 막힘의 가능성을 제거시킴으로써 안전성을 개선시키는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 배출 밸브로부터 하류에 있는 장치의 막힘을 제거하는 것이다. 중합반응용 반응기의 침강 다리에서, 중합반응은 계속되고, 반응열은 추가로 액체 매질을 가열시키며, 일부 중합체 고형물을 용해시키거나 함께 융합시킬 가능성이 존재한다. 침강 다리의 내용물이 배출 밸브를 빠져나감에 따라, 이로 인한 압력 강하로 액체 매질 일부가 플래슁되고 결과적으로 잔존 액체 매질이 냉각되어 용해된 중합체가 침강되고 결국은 하류 장치를 막히게 한다. 침강 다리를 필요로 하지 않는 본 발명은 또한 중합체 고형물의 초기 용해 또는 융해가 일어나지 않으므로 하류 장치가 막힐 가능성이 없다.
본 발명의 다른 목적은 연속 배출 및 액체 매질중에 증가된 에틸렌의 농도를 사용함으로써 반응기의 처리량을, 예컨대 반응기 유출구에서 4중량% 이상, 바람직하게 4 내지 8 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 7 중량%로 증가시키는 것이다. 침강 다리는 그 안에서 가속화된 반응으로 야기되는 하류 장치의 막힘이 증가되려는 경향으로 인해 에틸렌의 농도를 제한시킨다. 연속식 중합반응에서의 유출물 슬러리의 유동은 단지 반응기내의 액체 희석제중의 에틸렌의 가용성에 의해서만 에틸렌의 농도를 제한시키며, 이로 인해 중합반응의 특정 반응 속도 및 반응기의 처리량을 증가시킨다.
본 발명의 또다른 목적은 루프 반응기내의 중합 대역에서 순환하는 중합반응 슬러리 중의 중합체 고형물의 중량%(wt%)를 증가시키는 것이다. 바람직하게, 중합체 슬러리 중의 중합체 고형물의 중량%는 45 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 45 내지 65 중량%, 더욱더 바람직하게는 50 내지 65 중량%, 가장 바람직하게는 55 내지 65 중량%이다.
본 발명의 또다른 목적은 시간-갤론 당 파운드(lbs/hr-gal)로 표현되는, 공간 시간 수율(space time yield; STY)을 증가시키는 것이다. 바람직하게, STY는 2.6 이상, 더욱 바람직하게는 2.6 내지 4.0, 가장 바람직하게는 3.3 내지 4.0 이다.
본 발명의 다른 측면, 목적 및 이점은 하기 개시내용 및 도 1 및 2로부터 자명해질 것이다.
본원에서 청구하는 장치 및 방법은, (1) 중합반응 슬러리 유출물의 배출 지점으로부터 배출 밸브, 제 1 플래쉬 탱크, 밀봉실 및 밀봉실 출구 리듀서를 통해 제 2 플래쉬 탱크로 슬러리 반응기의 내용물을 연속적으로 가공하고; (2) 루프 반응기에 있는 액체 매질중의 에틸렌 농도를 현저히 증가시킴으로써 반응기의 처리량을 증가시키고; (3) 중합반응 슬러리에 있는 중합체 고형물의 중량%를 상당히 증가시키고; (4) 반응기 공간 시간 수율을 상당히 증가시키고; (5) 반응기의 증기-액체 유출물을 압축시키고/시키거나 증류시킬 필요성을 감소시킴으로써 에너지 소비를 감소시킴을 포함하는, 종래 기술에서보다 나은 몇몇 이점들을 제공하고 있다. 재순환 압축기 및 다른 하류 장치는 그들의 크기가 감소되거나 아예 생략될 수 있다.
본 발명은 불활성 희석제 및 미반응 단량체를 포함하는 액체 매질로부터 중합체 고형물을 슬러리 중합방법으로 연속적으로 분리시키는 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 액체 매질로부터 중합체 고형물을 연속적으로 분리시키고, 상기 중합체를 건조시키고, 중합공정에 재사용하기 위해 희석제 증기의 액체 희석제로의 응축에 필요한 압축공정을 줄이면서 희석제 및 미반응 단량체를 회수하는 장치에 관한 것이다. 다른 실시태양에서, 본 발명은 액체 매질로부터 중합체 고형물을 연속적으로 분리시키는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 액체 매질로부터 중합체 고형물을 연속적으로 분리시키고, 상기 중합체를 건조시키고, 중합공정에 재사용하기 위해 불활성 희석제 및 미반응 단량체를 회수하는 방법에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따라 중합체 고형물을 희석제 및 미반응 단량체로부터 연속적으로 분리시키기 위한 장치를 설명하는 도식적 흐름도이다.
도 3은 루프 반응기 및 순환 중합반응 슬러리 안으로 소정의 거리만큼 연장된 개구를 갖는 배출 도관의 확대 단면도이다.
도 4는 압력 조절 시스템의 개략도이다.
본원에 사용된 바와 같이, "중합반응 슬러리"라는 용어는 실질적으로 루프 반응기 내에서 순환하는 중합체 고형물 및 액체를 포함하는 2상 조성물을 의미한다. 상기 고형물은 촉매 및 폴리에틸렌과 같은 중합화 올레핀을 포함한다. 상기 액체는 용해된 단량체, 공단량체, 수소와 같은 분자량 조절제, 정전기방지제, 오염방지제, 불순물제거제 및 다른 공정 첨가제와 함께 이소부탄과 같은 불활성 희석제를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, "공간 시간 수율"(STY)이라는 용어는 루프 반응기부피 또는 중합반응 슬러리 부피의 단위 당 중합체 생산 속도를 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, "촉매 생산성"이라는 용어는 루프 반응기 내로 혼입된 촉매 중량 당 생성된 중합체의 중량을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, "중합체 체류 시간"이라는 용어는 중합체 입자가 루프 반응기 내에 존재하는 평균 존속 시간을 의미한다.
본 발명은 올레핀 중합반응으로부터 생성된 슬러리를 포함하고, 불활성 희석제 및 미반응 중합가능한 단량체를 포함하는 액체 매질 및 중합체 고형물의 슬러리를 포함하는 임의의 혼합물에 적용가능하다. 이러한 반응에 일반적으로 사용되는 올레핀 단량체는 분자당 탄소수 2 내지 8인 1-올레핀이다. 그의 전형적인 예로는 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 헥센 및 옥텐이 포함된다. 다른 예는 스티렌 및 알킬-치환된 스티렌과 같은 비닐 방향족 단량체, 이소부틸렌과 같은 이중으로 치환된 단량체 및 노보넨 및 비닐 노보넨과 같은 고리 올레핀을 포함한다. 이러한 올레핀 중합반응에 사용되는 전형적인 희석제는 분자당 탄소수 3 내지 8, 바람직하게는 3 또는 4인 포화 지방족 탄화수소를 포함하며, 그의 예로는 프로판, 이소부탄, 프로필렌, n-부탄, n-펜탄, 이소펜탄, n-헥산, 이소옥탄 등이 있다. 이들 희석제중에서, 분자당 탄소수 3 또는 4의 희석제가 바람직하며, 이소부탄이 가장 바람직하다.
중합반응 유출물의 배출 속도는 슬러리 루프 반응기로부터 액화된 중합반응 유출물이 단일 점 배출 밸브를 통해 및 또한 제 1 플래쉬 탱크 및 이와 연관된 증기 회수용 및 고형물 회수용 시스템을 통해 배출되는 지점까지의 연속 공정을 허용하는 속도이다. 중합반응 유출물의 배출 속도는 예컨대 슬러리 반응기내에서 일정한 압력을 유지시키며, 슬러리 반응기상의 침강 다리에서 생성되는 반응기의 내용물 일부의 배출과 연관된 단속적 고압 펄스를 제거한다.
반응기로부터 배출된 중합반응 유출물 슬러리가 증발을 위해 제 1 플래쉬 탱크로 통과하는 동안 가열되는 온도는 중합체의 융점보다 낮다. 이는 상기 제 1 수송관의 적절한 가열에 의해 달성될 수 있다. 중합반응 유출물이 상기 제 1 수송관을 통해 제 1 플래쉬 탱크로 통과하는 동안에 공급되는 열량은, 제 1 플래쉬 탱크내에서 플래슁 증발되는 양의 불활성 희석제의 증발열과 적어도 동일해야 바람직하다. 이런 열량은 제 1 플래쉬 탱크내에 형성된 농축된 중합체 고형물을 높은 고형물의 온도에서 제 2 플래쉬 탱크로 진행시키기 위해 제공되고, 이로써 이러한 중합체 고형물의 세공들내의 잔존 희석제를 제 2 플래쉬 탱크의 작동에 의해 더욱 촉진적으로 제거한다. 중합반응 유출물이 제 1 수송관을 통해 제 1 플래쉬 탱크로 통과하는 동안 상기 중합반응 유출물로 전달되는 열량은 더욱 커질 수도 있지만, 단 이렇게 전달된 열량은 그 안의 중합체 고형물이 서로 융합되거나 응집되는 온도로는 가열되지 않을 것이다.
농축된 중합체 고형물/슬러리는 제 1 플래쉬 탱크로부터 제 1 플래쉬 탱크 출구 밀봉실내의 압력 밀봉을 유지하기에 충분한 체적의 농축된 중합체 고형물/슬러리를 유지시키기에 충분한 체적을 제공하는 길이(l) 및 직경(d)의 상기 제 1 플래쉬 탱크 출구 밀봉실내로 배출된다. 상기 농축된 중합체 고형물/슬러리는 출구 밀봉실로부터 출구 밀봉실 리듀서를 통해 제 2 수송관으로 배출되어, 농축된 중합체 고형물/슬러리가 플러그 유동으로서 제 2 플래쉬 탱크로 연통된다. 상기 출구 밀봉실 리듀서는 농축된 중합체 고형물/슬러리의 경사각과 수평으로 동일하거나 상기 각보다 큰 각으로 경사진 실질적인 직선의 측면에 의해 한정된다.
제 1 플래슁 단계를 위한 압력은 희석제 및 미반응 단량체의 속성 및 중합반응 유출물의 온도에 따라 달라질 것이다. 전형적으로, 약 140 내지 약 315psig, 더욱 바람직하게는 약 200 내지 약 270psig, 가장 바람직하게는 약 225 내지 약 250psig의 압력이 사용될 수 있다.
상기 제 1 플래슁 단계로부터의 증기를 응축시키는데 사용된 열 교환용 유체는 약 65 내지 약 150℉의 온도를 갖는다. 바람직한 실시태양은 약 75 내지 약 140℉의 온도에서 열 교환용 유체를 사용하는 것이다. 가장 바람직한 실시태양은 약 85 내지 약 130℉의 온도에서 열 교환용 유체를 사용하는 것이다.
본 발명은 또한 본 발명의 실시태양을 포함하는 시스템을 설명하고 있는 도 1을 참고하여 이해될 것이다.
도 1에 기술된 실시태양에서, 중합반응은 루프 반응기(1)에서 수행된다. 루프 반응기(1)가 4 개의 수직 다리를 갖는 것으로 기술되지만, 루프 반응기(1)은 더 많은 다리, 바람직하게 8 개 이상의 다리, 바람직하게 8 내지 20 개, 더욱 바람직하게 8 내지 16 개, 가장 바람직하게 12 개의 다리가 장착될 수 있다. 중합반응 슬러리는 직접 수직 유동 펌프 (2A) 및 (2B)와 같은 하나 이상의 펌프에 의해, 화살표 A 내지 D에 의해 기술된 바와 같이, 루프 반응기(1)를 통해 직접 순환된다. 바람직하게, 루프 반응기(1)는 각각의 펌프가 짝수개의 다리, 예를 들어 4 개, 6개, 8 개를 갖는 다수의 펌프가 장착된다. 희석제 공단량체 및 단량체는 희석제 저장 용기(40), 공단량체 저장 용기(41) 및 단량체 공급원(42)으로부터 각각의 처리제 층(37), (38), (39)을 통하고, 도관 (5), (4), (3)을 거쳐 모두 도관 (6)으로 연결되어 루프 반응기(1)내로 혼입된다. 촉매는 하나 이상의 촉매 공급 시스템(7A) 및 (7B)를 통해 루프 반응기(1)에 첨가된다. 통상적으로, 촉매는 탄화수소 희석제로 도입된다.
중합반응 슬러리는 배출 도관(8A)을 통해 연속 배출에 의해 루프 반응기로부터 제거될 수 있다. 루프 반응기(1)는 하나 이상의 배출 도관(8A)을 갖도록 장착될 수 있다. 또한 배출 도관(들)(8A)은 연속 또는 불연속 모드로 작동될 수 있지만, 연속 모드가 바람직한 것으로 인지될 것이다. 배출 도관(8A)은 루프 반응기(1) 벽 부분을 통해 순환 중합반응 슬러리 안으로 소정 거리만큼 연장된다. 중합반응 슬러리 안으로 소정거리만큼 연장함으로써, 배출 도관(8A)은 루프 반응기(1)의 내벽 근처 또는 인접부근으로부터 순환 중합반응 슬러리 안으로 소정 거리만큼 연장된 대역에 걸쳐 순환 중합반응 슬러리로부터 중합반응 유출물을 제거할 수 있다. 상기 방법으로, 다른 순환 중합반응 슬러리내의 중량%의 중합체 고형물보다 더 높은 중량%의 중합체 고형물이 도관(8A) 내에서 형성되고 루프 반응기(1)로부터 즉시 제거될 수 있다. 압력 조절 시스템(도 1에 나타나 있지 않음)은 배출 도관(8A)과 함께 작동한다. 배출 도관(8A) 및 압력 조절 시스템(410)은 도 3 및 도 4에 좀더 명백히 기술되어 있고 하기 더 자세히 기술할 것이다.
중합반응 유출물은 배출 도관(8A)로부터 배출 밸브(8B), 선형 가열기(10)와연결된 도관(9)을 거쳐, 중합체 슬러리/고형물로부터 증발된 액체 매질을 분리시키는 제 1 플래쉬 탱크(11)까지 통과한다. 도관(9)은 플래쉬 선형 가열기(10)와 같은 직접 열 교환 수단을 갖는다.
희석제 및 미반응 단량체를 포함하는 증발된 액체 매질은 수송관(12)을 거쳐 제 1 플래쉬 탱크(11)로부터 방출되고, 상기 수송관(12)을 통해 증기로부터 동반된 중합체 고형물을 분리시키는 참고 번호 13으로 기술된 사이클론과 같은 분리기로 전달된다. 사이클론(13)에 의해 분리된 중합체 고형물은 도관(14)을 거쳐 압력 밀봉을 사이클론(13) 압력 미만으로 유지하기 위해 고안된 이중 밸브 조립을 통해 저압 제 2 플래쉬 탱크(15)로 전달된다.
이중 밸브 조립(14A)은 밸브(14B) 및 밸브(14C)를 포함한다. 도관(14)에 연결된 밸브 조립(14A)은 작동하여 사이클론(13)으로부터 도관(14)에 수집된 중합체 고형물을 주기적으로 배출한다. 또한 밸브 조립(14A)은 사이클론(13)의 고압 환경과 제 2 플래쉬 탱크(15)의 저압 환경 사이의 압력 차이를 유지한다. 밸브 조립(14A)의 작동시, 밸브(14B) 및 밸브(14C)가 연속적으로 열리고 닫힌다. 상기 과정의 시작은 밸브(14B)가 열리고 밸브(14C)가 닫혀 사이클론(13)으로부터 중합체 고형물이 도관(14)내에 모이게 된다. 도관(14)내의 통과 시간 및/또는 충분한 중합체 고형물의 수집량에 따라, 밸브(14B)가 닫혀 사이클론(13)으로부터 도관(14)내에 고압 환경 부분을 포획한다. 밸브(14B)가 닫힌 후, 밸브(14C)가 열려, 도관(14)내에 모인 중합체 고형물이 도관(14)에서의 고압 환경과 플래쉬 탱크(15)에서의 저압 환경 사이의 충분한 압력 차이에 의해 플래쉬 탱크(15)내로 강하게 배출된다. 중합체 고형물을 도관(14)으로부터 플래쉬 탱크(15)내로 배출한 후에, 밸브(14C)를 닫는다. 일단 밸브(14C)가 닫히면, 밸브(14B)가 열려 중합체 고형물이 다시 사이클론(13)으로부터 도관(14)에 모이게 될 것이다. 이어서, 상기 과정이 반복된다.
제 1 플래쉬 탱크(11)에 대해 다시 살펴보면, 제 1 플래쉬 탱크(11)의 저부에 있는 농축된 중합체 고형물/슬러리는 일직선 저부 표면(16)을 따라 슬라이딩 함으로써 밀봉실(17)내로 연속적으로 보내지는데, 이는 도 2에 확대 도시되어 있다. 중합체 고형물/슬러리 수준(43)을 밀봉실(17)내에서 유지하여 제 1 플래쉬 탱크(11)에서 막힘 경향을 제거하고 제 1 플래쉬 탱크(11)가 제 2 플래쉬 탱크(15)보다 실질적으로 고압하에 작동할 수 있도록 압력 밀봉을 형성한다. 중합체 슬러리/고형물은 밀봉실(17)로부터 저압 제 2 플래쉬 탱크(17)로 연속 배출된다. 밀봉실(17)의 길이(l), 직경(d) 및 부피와 밀봉실 출구 리듀서(18)의 입체구조는 "사(dead)" 공간을 최소화하고 막힘 경항을 줄이기 위해 가변적인 체류시간을 제공하고 농축된 중합체 고형물/슬러리의 연속 플러그 유동을 제공하도록 선택된다. 밀봉실(17) 길이는 입자(중합체 고형물) 수준의 측정 및 조절이 가능하도록 충분해야 한다.
입자 수준 측정 및 조절은 핵 레벨 지시 시스템(18D)에 의해 수행될 수 있다. 핵 레벨 지시 시스템(18D)은 핵 방사원(미도시) 및 수용기 또는 레벨 지시 조절기(18B)와 신호 전달되는 레벨 요소(18A)를 포함한다. 작동시, 레벨 요소(18A)가 밀봉실(17)의 미립자 수준에 비례하여 신호를 발생시킨다. 상기 신호는 레벨지시 조절기(18B)로 전달된다. 상기 신호 및 미리설정된 값에 응답하여, 레벨 지시 조절기(18B)는 도관(점선 18C로 표시됨)을 통해 신호를 도관 밸브(18E)로 보내고, 이는 도관(19)으로 중합체 고형물의 배출을 선택적으로 조절한다.
밀봉실(17)에서 농축된 중합체 고형물/슬러리의 전형적인 체류시간은 5 초 내지 10 분, 바람직하게는 10 초 내지 2 분, 가장 바람직하게는 15 초 내지 45 초이다. 농축된 중합체 고형물/슬러리의 연속 플러그 유동은 압력 밀봉을 형성하고, 농축된 중합체 고형물/슬러리는 밀봉실(17) 내부에서 전형적으로 1.5 내지 8, 바람직하게는 2 내지 6, 가장 바람직하게는 2.2 내지 3의 l/d 비율을 갖는다. 전형적으로, 밀봉실 출구 리듀서(18) 경사각은 수평면에 대해서 60 내지 85 도, 바람직하게는 65 내지 80 도, 가장 바람직하게는 68 내지 75 도이다. 밀봉실 출구 리듀서(18) 입체구조는 농축된 중합체 고형물/슬러리의 경사각과 수평으로 동일하거나 상기 각보다 큰 각으로 경사진 실질적으로 직선인 측면에 의해 한정되고, 플래쉬 탱크(15)의 공급물 유입구와 연통된 제 2 수송관(19)로 농축된 중합체 고형물/슬러리를 연통시킨다. 플래쉬 탱크(15)에서, 농축된 중합반응 유출물 중 남아있는 불활성 희석제 및 미반응 단량체 모두가 실질적으로 증발되고 도관(20)을 거쳐 제 2 사이클론(21)로 오버헤드된다.
사이클론(13)에 대해 살펴보면, 중합반응 유출물 중 액체 매질 대부분은 증기 상태로 사이클론(13)으로 전달될 수 있다. 수반된 촉매 및 중합체 고형물 부분을 제거한 후, 압축이 필요하지 않도록 약 140 psia 내지 약 315 psia의 압력하에서 열 교환 유체를 사용하여 직접 열 교환에 의해 응축시킨 증기를 도관(22)을 거쳐 열 교환 시스템(23A)을 통과시킨다. 사이클론(13)에 의해 제거되지 않은 수반된 촉매 및 중합체 고형물 부분은 일반적으로 크기가 더 작고 "미분", "중합체 미분" 및/ 또는 촉매 미분"이라 부를 수 있다. 상기 미분은 일반적으로 미반응 및/또는 반응 중 촉매를 포함한다.
열 교환기 시스템(23A)은 열 교환기(23E) 및 도관(23C)에 의해 열 교환기(23E)와 연결된 조절된 물 순환 펌프(23B)를 포함한다. 조절된 물 온도 조절 밸브(23D)는 도관(23F) 및 도관(23G)에 의해 각각 열 교환기(23E) 및 물 순환 펌프(23B)에 연결된다. 냉각수 공급원(미도시)으로부터 냉각수는 냉각수 도관(23H)을 거쳐 조절 밸브(23D)와 순환 펌프(23B) 사이의 도관(23G)로 전달된다. 온도 표시 조절기(TIC)(23J)는 조절 밸브(23D)와 도관(23C) 사이로 연결된다. 조절기(23J)와 도관(23C) 사이에, 온도 요소(23K)가 존재한다.
열 교환기 시스템(23A)는 작동하여 열 교환기(23E)에 응축된 증기의 양을 조절한다. 이는 열 교환기(23E)에서 형성된 가열된 물을 배출함으로써 도관(23H)으로부터 도관(23G)내로 유입된 냉각수 유동을 조절함으로써 수행된다. 열 교환기(23E)로부터 가열된 물은 도관(23F)을 거쳐 조절 밸브(23D)로 전달된다. 가열된 물은 도관(23I)를 거쳐 조절 밸브(23D)로부터 배출된다.
특히, 도관(23H)으로부터 도관(23G)으로 들어온 냉각수는 도관(23G)에서 순환 조절된 물과 혼합되고, 이들의 혼합물은 펌프(23B)로 들어온다. 펌프(23B)로부터 방출된 물은 도관(23C)으로 들어오고, 그중 일부가 열 교환기(23E) 루트에 있는 온도 요소(23K)와 접촉하게 된다. 온도 요소(23K)는 도관(23C)내의 온도에 비례하여 신호를 생성한다. 신호는 온도 표시 조절기(23J)로 전달된다. 상기 신호 및 미리설정된 온도에 응답하여, 온도 표시 조절기(23J)는 신호 도관(점선 23L)을 통해 신호를 선택적으로 열 교환기 시스템(24A)으로부터 도관(23I)을 통해 방출된 가열된 물의 부피를 조절하는 조절 밸브(23D)로 보낸다.
열 교환기(23E)에서 형성된 응축된 액체 매질은 희석제, 미반응/반응 중 촉매, 중합체 고형물 및 미반응 단량체를 포함한다. 이어서, 상기 응축된 액체 매질은 도관(22A)을 거쳐 어큐뮬레이터(accumulator)(24B)로 전달된다.
열 교환기(23E)에 응축된 증기 양을 조절하고 어큐뮬레이터(24B)에 충분한 증기 압력을 유지시키는 것이 바람직하다. 상기 방법에서, 압력 조절 밸브(24A)는 어큐뮬레이터(24B)상에서 충분한 배압을 유지할 수 있다. 어큐뮬레이터(24B)상에서 충분한 배압을 유지함으로써, 적합한 작동 압력이 제 1 플래쉬 탱크(11)에서 유지된다. 압력 조절 밸브(24A)는 압력 요소(24D)에 대해서 압력 표시 조절기(24C)에 의해 작동된다. 압력 요소(24D)는 감지되면서 어큐뮬레이터(24B)로 연통된다. 압력 요소(24D)는 어큐뮬레이터(24B)내의 압력에 비례하여 신호를 생성한다. 상기 신호 및 미리설정된 압력 값에 응답하여, 압력 표시 조절기(24C)는 신호 도관(점선24E)을 통해 신호를 선택적으로 어큐뮬레이터(24B)상에서 배압을 조절하는 조절 밸브(24A)로 보낸다.
펌프(25)는 응축된 액체 매질이 어큐뮬레이터(24B)로부터 도관(26)에 의해 중합반응 대역 뒤로 전달되도록 한다. 상기 방법에서, 미반응/반응 중 촉매 및 사이클론(13)에 의해 제거되지 않은 중합체 고형물은 추가 중합반응을 위해 루프 반응기(1)로 되돌려 보내진다. 저압 제 2 플래쉬 탱크(15)내의 중합체 고형물은 도관(27)을 거쳐 통상적인 건조기(28)로 보내진다. 여과 장치(29)에서 여과된 후, 제 2 사이클론(21)으로부터 방출된 증기는 도관(30)을 통해 압축기(31)로 전달되고, 압축된 증기는 도관(32)을 통해 응축기(33)로 보내지고, 증기가 응축되고 응축물은 도관(34)을 통해 저장 용기(35)로 보내진다. 저장 용기(35)에 있는 응축된 액체 매질은 전형적으로 경-조각 오염물의 제거를 위해 오버헤드로 빠져나간다. 불활성 희석제는 촉매 독을 제거하기 위해 처리제 층(37)을 통과하여 공정으로 되돌려 보내지거나 경-조각물을 더 완벽하게 제거하기 위해 장치(36)에서 증류된 후, 처리제 층을 통과하여 공정으로 되돌려 보내질 수 있다.
도 3을 참조하면, 배출 도관(8A)이 연장되어 통과한 루프 반응기(1)의 벽 부분(310)이 도시되어 있다. 배출 도관(8A)은 다양한 각도로 반응기내로 연장될 수 있다. 바람직하게, 배출 도관(8A)은 상기 벽(310)의 실질적으로 오른쪽 각도로 루프 반응기내로 연장된다.
상기 벽(310)은 내부 표면(312) 및 외부 표면(314)를 포함한다. 내부 표면 (312)은 화살표 방향(318)으로 표시된 순환 중합반응 슬러리를 지지한다. 배출 도관(8A)은 상부(316A) 및 연속 측부(316B)를 포함한다. 측부(316B)의 부분은 개구(320)를 한정한다. 개구(320)는 측부(316B)의 벽(320A) 및 벽(320B)에 의해 한정된 수직 개구 크기 v1 및 v2를 갖는다. 바람직하게, v1의 크기가 v2의 크기보다 크다. 개구(320)는 수평 개구 크기 h1 및 h2(미도시)를 갖는다. 개구(320)는 사각형, 타원형, 또는 이들의 조합과 같은 임의의 적합한 모양으로 형성될 수 있다. 한 실시태양에서, 개구(320)는 원뿔형 또는 스푼 모양일 수 있다.
개구(320)는 상부(316A) 및 측부(316B)의 내부 표면에 의해 한정된 채널(322)과 연통된다. 채널(322)은 포획된 중합반응 슬러리를 화살표 방향(324)으로 표시된 바와 같이 배출 밸브(8B)(미도시)로 전달한다.
개구(320)는 순환 중합반응 슬러리(318)의 이동 방향에 대해 크기 및 위치가 정해진다. 바람직하게, 개구(320)는 실질적으로 순환 중합반응 슬러리(318)의 방향으로 향하는 지점에 위치한다. 더욱 바람직하게는, 개구(320)는 순환 슬러리(318)의 방향으로 향한다. 상기 방법에서, 중합체 고형물을 함유한 중합반응 슬러리(324) 부분을 루프 반응기(1)의 내부 벽(312) 근처 또는 인접 부근으로부터 순환 중합반응 슬러리(318) 안으로 소정 거리만큼 연장된 대역에 걸쳐 순환 중합반응 슬러리(318)로부터 제거된다. 상기 방법에서, 다른 순환 중합반응 슬러리내의 중합체 고형물의 중량%보다 높은 중량%의 중합체 고형물을 도관(8A)내에서 형성시킬 수 있다.
상기 중합체 고형물의 중량% 증가량은 루프 반응기(1)를 따라 배출 도관(8A)의 위치, 루프 반응기내로 삽입된 배출 도관(8A)의 깊이, 개구(320)의 크기 및 형태, 순환 중합반응 슬러리 방향에 대한 개구(320)의 방향 및 순환 중합반응 슬러리(318)에 있는 중합체 고형물의 중량%에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 대략 5 인치의 v1 및 대략 1 인치의 h1를 갖는 배출 도관(8A)에 대해서 1 내지 5 중량%의 증가가 관측되었다. 배출 도관(8A)은 바닥에 인접한 루프 반응기 벽(314) 부분에서 루프 반응기(1)와 90 도를 이루면서 10 ft 떨어진 하류에 위치한다. 배출 도관(8A)은 순환 중합반응 슬러리 스트림의 대략 5.5 인치만큼 연장된다. 48 내지 53 중량% 범위의 중합체 고형물을 갖는 순환 중합반응 슬러리의 속도는 28 내지 34 ft/초이다.
도 4를 참조하면, 압력 조절 시스템(410)이 도시되어 있다. 압력 조절 시스템(410)은 루프 반응기(1)로부터 배출 도관(8A)을 거쳐 중합반응 유출물의 배출을 조절함으로써 루프 반응기(1)내에서 실질적으로 균일한 압력을 유지하게 한다. 또한 조절 시스템(410)은 루프 반응기(1) 내에서 압력이 변하는 동안 및/또는 배출 도관(8A)으로부터 도관(9)으로 중합반응 유출물의 흐름이 중단되고/되거나 멈출 때, 중합체 고형물에 의한 배출 도관(8A)의 막힘을 방지하여 준다.
압력 조절 시스템(410)은 이소부탄과 같은 제 1 불활성 희석제 공급원(412) 및 루프 반응기 도관(416)과 연통된 불활성 희석제 도관(414)을 포함한다. 불활성 희석제 도관(414)을 통해 루프 반응기 도관(416)으로의 불활성 희석제의 유동은 유동 요소(420)와 연결된 조절 밸브(410) 및 유동 표시 조절기(422)에 의해 조절된다. 제 1 불활성 희석제 공급원(412)으로부터 루프 반응기(1)로 흐르는 불활성 희석제 유동을 계량하는 목적은 중합체 고형물에 의한 도관(416)의 막힘을 방지하기 위함이다. 상기 방법에서, 루프 반응기 도관(416)과 연통된 루프 반응기 압력 요소(441)(하기 기술됨)는 루프 반응기(1)내의 압력을 좀더 정확하게 모니터링할 수 있다.
압력 조절 시스템(410)은 추가로 제 2 불활성 희석제 공급원(424) 및 제 3 불활성 희석제 공급원(426)을 포함한다. 이소부탄과 같은 불활성 희석제는 제 2불활성 희석제 공급원(424)으로부터 도관(432)과 유체 연통된 조절 밸브(430)를 향하는 도관(428)내로 흐른다. 유동 요소(431) 및 유동 표시 조절기(433)와 연결된 조절 밸브(430)는 제 2 불활성 희석제 공급원(424)으로부터 도관(432)으로 흐르는 불활성 희석제의 유동을 측정한다. 도관(432)은 도관(434) 및 배출 도관(8A)과 유체 연통되어, 루프 반응기(1)와 배출 밸브(8B) 사이 지점에서 배출 도관(8A)을 차단시킨다. 제 2 불활성 희석제 공급원(424)으로부터 도관(432)내로 흐르는 불활성 희석제의 유동을 측정하는 목적은 배출 도관(8A)으로부터 도관(432)내로 역행할 수 있는 중합체 고형물에 의한 도관(432)의 막힘을 방지하는 것이다. 또한, 제 2 불활성 희석제 공급원으로부터 흐르는 불활성 희석제의 유동은 도관(434) 및 배출 도관(8A)으로부터 도관(432)내로 역행할 수 있는 중합체 고형물에 의한 조절 밸브(440)의 막힘을 방지한다.
제 3 불활성 희석제 공급원(426)으로부터 불활성 희석제가 도관(434)과 유체 연통된 조절 밸브(440)로 향하는 도관(438)내로 흐른다. 하기에 좀더 자세히 설명될 바와 같이, 루프 반응기(1)내에서 충분한 압력 변화가 있는 경우, 조절 밸브(440)가 작동하여 불활성 희석제의 충분한 압력하에 충분한 유동을 제 3 불활성 희석제 공급원(426)으로부터 개시하여 중합체 고형물을 퍼징하고/하거나 중합체 고형물을 배출 도관(8A)으로부터 루프 반응기내로 배출시킨다. 이 경우, 일반적으로 제 3 불활성 희석제 공급원(426)으로부터 도관(432)내로 흐르는 불활성 희석제의 유동은 제 2 불활성 희석제 공급원(424)으로부터 도관(432)내로 흐르는 불활성 희석제 유동보다 많을 것이다. 예를 들어, 제 2 불활성 희석제 공급원(424)으로부터 배출 도관(8A)내로 흐르는 불활성 희석제의 유동은 0.5 내지 2.0 갤론/분 미만일 수 있다. 제 3 불활성 희석제 공급원(426)으로부터 배출 도관(8A)내로 흐르는 불활성 희석제의 유동은 2.0 내지 20 갤론/분일 수 있다.
루프 반응기 압력 요소(441) 및 압력 표시 조절기(442)는 여러가지 기능을 수행한다. 상기한 바와 같이, 압력 요소(441)는 도관(416)을 거쳐 루프 반응기(1) 압력을 측정한다. 상기 압력에 응답하여, 루프 반응기 압력 요소(441)는 도관(416)의 압력에 비례하여 신호를 생성한다. 상기 신호는 압력 표시 조절기(442)로 전달된다. 상기 신호 및 미리설정된 압력 밸브에 응답하여, 압력 표시 조절기(442)는 신호를 신호 도관(점선 444)을 통해 배출 밸브(8B) 및 조절 밸브(440)로 보낸다.
통상 루프 반응기 작동 중에, 배출 밸브(8B)는 중합반응 유출물이 배출 도관(8A)으로부터 도관(9)내로 흐르도록 위치한다. 동시에, 조절 밸브(440)가 닫혀서, 불활성 희석제가 제 3 불활성 희석제 공급원(426)으로부터 배출 도관으로 흐르는 것을 방지한다. 충분한 압력 변화가 일어날 때 및/또는 루프 반응기(1) 내에서 부분 감압이 루프 반응기 압력 요소(441)에 의해 검출될 때, 압력 표시 조절기(442)에 의해 생성된 신호에 의해 배출 밸브(8B)가 닫히고 조절 밸브(440)가 열리게 된다. 배출 밸브(8B)가 닫힘으로써, 루프 반응기(1)로부터의 배출이 차단되고, 루프 반응기(1) 내의 압력이 회복될 수 있다. 조절 밸브(440)를 열고 충분한 부피의 불활성 희석제를 충분한 압력하에 제 3 불활성 희석제 공급원(426)으로부터 배출 도관(8A)내로 흐르게 함으로써, 배출 밸브(8B)와 루프 반응기(1) 사이의배출 도관(8A)에 남아있는 중합체 고형물이 플러슁되고/되거나 배출 도관(8A)으로부터 루프 반응기(1) 안으로 제거될 수 있다. 또한, 배출 밸브(8B)가 닫혀서 연속적으로 또는 다른 방법으로 배출 도관(8A) 안으로 및/또는 배출 도관(8A)을 통해 불활성 희석제의 충분한 유동을 유지함으로써, 루프 반응기(1) 안에서 중합체 고형물이 배출 도관(8A) 내로 들어오고/들어오거나 실질적으로 모이고/모이거나 배출 도관(8A)을 막는 것을 방지한다. 정상적인 작동으로 되돌아왔을 때, 조절 밸브(440)가 닫혀 제 3 불활성 희석제 공급원(426)으로부터 불활성 희석제의 유동이 차단되고, 배출 밸브(8B)가 열려 배출 도관(8A)을 통해 도관(9) 안으로 흐르는 중합반응 유출물의 유동이 다시 시작된다.
이상에서 본 발명을 폭넓게 기술하지만, 본 발명은 하기 실시예를 참조하면 더욱 자명할 것으로 여겨진다. 실시예는 단지 예시적인 목적으로 제시된 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1
전형적인 에틸렌 중합반응은 약 215℉의 온도 및 565psia의 압력에서 수행된다. 예컨대, 이러한 방법을 수행하면, 약 45,000파운드/시의 폴리에틸렌 중합체 고형물, 약 38,000파운드/시의 이소부탄 및 미반응 단량체를 포함하는 약 83,000파운드/시의 중합반응 유출물을 생성시킨다. 연속적으로 배출된 중합반응 유출물을 약 240psia의 압력 및 약 180℉의 온도에서 제 1 플래쉬 탱크내에서 플래슁하여 희석제, 미반응 단량체 증기 및 함침된 미립자를 약 35,000파운드/시로 오버헤드로 제거한다. 추가의 열량을 중합반응 유출물에 부여하는 보조 열을, 배출 밸브와 제 1 플래쉬 탱크 사이로 통과시키는 동안 적합한 가열 수단에 의해 공급한다. 상기 미세물질을 제거한 후, 이소부탄 증기를 약 240psia의 압력 및 약 135℉의 온도에서 압축시키지 않고서 열 교환에 의해 응축시킨다. 제 1 플래쉬 탱크의 저부로부터 밀봉실내로 배출하는 중합체 슬러리/고형물은 농축된 중합체 슬러리/고형물의 연속적인 플러그 유동을 형성하며, 이는 5.5의 l/d 비율을 갖는 8'4" 길이의 밀봉실내에서 2.5의 중합체 슬러리/고형물의 플러그의 l/d 비율을 갖고 밀봉실 출구 리듀서상에서 약 68o의 원뿔각을 갖는 압력 밀봉을 제공한다. 농축된 중합체 슬러리/고형물의 연속적인 플러그 유동의 체류 시간은 약 16초이다. 상기 농축된 중합체 슬러리/고형물을 약 180℉의 온도 및 약 240psia의 압력에서 제 1 플래쉬 탱크의 저부로부터 밀봉실, 밀봉실 출구 리듀서 및 제 2 수송관을 통해 제 2 플래쉬 탱크상의 공급물 유입구내로 연속적으로 배출시킨다. 제 2 플래쉬 탱크로 연통된 농축된 중합체 슬러리/고형물중의 잔존 액체 매질을 약 175℉의 온도 및 약 25psia의 압력에서 플래슁하여, 압축 및 열 교환에 의해 응축되는 미반응 단량체 및 이소부탄을 약 4,300파운드/시로 제거한다.
실시예 2
또한 전형적인 에틸렌 중합반응은 약 215℉의 온도 및 565psia의 압력에서 수행된다. 예컨대, 이러한 방법을 수행하면, 약 45,000파운드/시의 폴리에틸렌 중합체 고형물, 약 38,000파운드/시의 이소부탄 및 미반응 단량체를 포함하는 약 83,000파운드/시의 중합반응 유출물을 생성시킨다. 연속적으로 배출된 중합반응 유출물을 약 240psia의 압력 및 약 175℉의 온도에서 제 1 플래쉬 탱크내에서 플래슁하여 희석제, 미반응 단량체 증기 및 함침된 미립자를 약 23,000파운/시로 오버헤드로 제거한다. 상기 미세물질을 제거한 후, 이소부탄 증기를 약 240psia의 압력 및 약 112℉의 온도에서 열 교환에 의해 압축시키지 않고서 응축시킨다. 제 1 플래쉬 탱크의 저부로부터 밀봉실내로 배출하는 중합체 슬러리/고형물은 농축된 중합체 슬러리/고형물의 연속적인 플러그 유동을 형성하며, 이는 5.5의 l/d 비율을 갖는 8'4" 길이의 밀봉실내에서 2.5의 중합체 슬러리/고형물의 플러그의 l/d 비율을 갖고 밀봉실 출구 리듀서상에서 약 68o의 원뿔각을 갖는 압력 밀봉을 제공한다. 밀봉실에서 농축된 중합체 슬러리/고형물의 연속적인 플러그 유동의 체류 시간은 약 16초이다. 약 60,000파운드/시의 상기 농축된 중합체 슬러리/고형물을 약 175℉의 온도 및 약 240psia의 압력에서 제 1 플래쉬 탱크의 저부로부터 밀봉실, 밀봉실 출구 리듀서 및 제 2 수송관을 통해 제 2 플래쉬 탱크상의 공급물 유입구내로 연속적으로 배출시킨다. 제 2 플래쉬 탱크로 연통된 농축된 중합체 슬러리/고형물중의 잔존 액체 매질을 약 125℉의 온도 및 약 25psia의 압력에서 플래슁하여, 압축 및 열 교환에 의해 응축되는 미반응 단량체 및 이소부탄을 약 16,000파운드/시로 제거한다.
실시예 3
전형적인 에틸렌 중합반응의 예는 전체 길이가 833 ft이고 부피가 11,500 갤론이고 8 개의 침상 다리를 갖는 20 인치 반응기에서 수행되었다. 상기 반응기는 한 개의 플라스틱 탱크(반응기로부터 배출된 모든 희석제의 100 % 압축이 필요함), 85 내지 110 ft의 펌프 헤드를 갖고 21,000 내지 28,000 갤론/분(gpm)의 순환 속도를 내며 불연속 배출 모드에서 작동하는 한 개의 460 내지 480 KW 순환 펌프가 장착되어 있다. 반응기 내에서 중합반응 온도 및 압력은 약 215oF 내지 218oF이고 565 psia 압력일 것이다.
실시예 3의 방법에서, 0.83 내지 0.92 시간의 중합체 체류 시간을 갖고 46 내지 48 중량%의 반응기 고형물 농도를 유지하면서, 반응기 슬러리 밀도가 0.555 gm/cc 내지 0.565 gm/cc이고, 중합체 생산 속도가 28,000 내지 31,000 파운드/시이다. 공간 시간 수율(STY)는 2.4 내지 2.7이었다. 실시예 3의 데이터 및 결과는 표 1에 추가로 제시된다.
실시예 4
높은 중합체 고형물 적재를 보여주는 전형적인 에틸렌 중합반응의 또다른 예는 전체 길이가 833 ft이고 및 부피가 11,500 갤론인 8 개 다리를 갖는 20 인치 반응기에서 수행되었다. 실시예 4의 반응기는 이중 플래쉬 탱크, 단일 배출 도관 및 2개의 순환 폄프가 일련적으로 장착되어 있고, 총 890 내지 920 KW를 소비하여 총 190 내지 240 ft의 펌핑 헤드를 생성하고, 23,000 내지 30,000 gpm의 순환 속도를 내며, 불연속 배출 모드로 작동된다. 반응기 내에서 중합반응 온도 및 압력은 각각 약 217oF 내지 218oF 및 565 psia일 것이다.
실시예 4의 방법에서, 중합반응 유출물은 0.68 내지 0.79 시간의 중합체 체류 시간을 갖고 54 내지 57 중량%의 반응기 고형물 농도를 유지하면서, 0.588 gm/cc 내지 0.592 gm/cc의 반응기 슬러리 밀도, 38,000 내지 42,000 파운드/시의 중합체 생산 속도를 갖도록 생성된다. 공간 시간 수율(STY)는 3.3 내지 3.7이었다. 실시예 4의 데이터 및 결과는 표 1에 추가로 제시된다.
연속 배출된 중합반응 유출물은 약 240 paia 압력 및 약 175oF의 온도의 제 1 플래쉬 탱크에서 플래슁되고 약 16,000 파운드/시의 희석제 및 미반응 단량체 증기 및 수반된 미립자를 오버헤드로 제거한다. 미분을 제거한 후, 이소부탄 증기를 약 240 psia의 압력 및 약 112oF의 온도에서 열 교환에 의해, 압축하지 않고 응축시킨다. 제 1 플래쉬 탱크 저부로부터 밀봉실 안으로 배출된 중합체 슬러리/고형물은 농축된 중합체 슬러리/고형물의 연속 플러그 유동을 형성하며, 이는 5.5의 l/d 비율을 갖는 8'4" 길이의 밀봉실내에서 2.5의 중합체 슬러리/고형물의 플러그의 l/d 비율을 갖고 밀봉실 출구 리듀서상에서 약 68o의 원뿔각을 갖는 압력 밀봉을 제공한다. 농축된 중합체 슬러리/고형물의 연속 플러그 유동의 체류 시간은 약 16초이다. 상기 농축된 중합체 슬러리/고형물을 약 175 ℉의 온도 및 약 240 psia의 압력에서 제 1 플래쉬 탱크의 저부로부터 밀봉실, 밀봉실 출구 리듀서 및 제 2 수송관을 통해 제 2 플래쉬 탱크상의 공급물 유입구내로 연속적으로 배출시킨다. 제2 플래쉬 탱크로 연통된 농축된 중합체 슬러리/고형물중의 잔존 액체 매질을 약 125℉의 온도 및 약 25 psia의 압력에서 플래슁되어, 압축 및 열 교환에 의해 응축된 미반응 단량체 및 이소부탄이 약 1,600파운드/시로 제거된다.
에틸렌 중합반응 데이터
실시예 3 실시예 4
공정 펌프(들) 크기, 인치 20 20
반응기 고형물 농도, 중량% 46-48 54-57
중합체 생산 속도, K lbs./시 28-31 38-42
반응기 순환 펌프 파워, KW 460-480 890-920
순환 펌프 헤드, ft 85-110 190-240
순환 속도, GPM 21,000-28,000 23,000-30,000
반응기 슬러리 밀도, gm/cc 0.555-0.565 0.588-0.592
반응기 온도,oF 215-218 217-218
에틸렌 농도, 중량% 4.0-4.4 5.0-6.0
헥센 농도, 중량% 0.13-0.19 0.13-0.19
열 교환 계수, btu/hr-f-ft 215-225 230-245
반응기 부피, 갤론 11,500 11,500
반응기 길이, ft 833 833
반응기 길이 당 순환 펌프 헤드, ft/ft 0.100-0.132 0.228-0.288
촉매 생산성, lb/lb 2,700-3,000 2,700-3,000
중합체 체류 시간, 시간 0.83-0.92 0.68-0.79
공간 시간 수율, lbs/hr-gal 2.4-2.7 3.3-3.7
압축되고 재순환된 이소부탄, % 100 45-60
토의
상기한 설명 및 실시예로부터, 본 발명의 장치 및 방법에 대해 다음과 같은 여러 가지 점들을 알 수 있다.
루프 반응기 순환 펌프(들)의 헤드 및 유동 용량을 증가시킴으로써, 고 중량%의 고형물이 반응기 안에서 순환될 수 있는 것으로 관측되었다. 또한 고형물의 중량%가 45 중량% 이상으로 증가되고/되거나 반응기 길이가 증가되면 한 개의 펌프로부터 필요한 헤드 및 유동을 달성하는 것이 점점 어렵게 되는 것으로 관측되었다. 따라서, 연속적인 두 개의 펌프를 사용함으로써 펌핑 헤드의 용량이 두 배가 되어 생성되는 고형물의 중량%가 증가한다. 루프 반응기 내에서 고형물의 증가된 중량%는 촉매 체류 시간을 증가시키고, 크롬 산화물 및 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매의 경우 촉매 생산성을 증가시킨다. 감소된 촉매 공급 속도에서 생산 속도를 일정하게 유지함으로써 더 높은 중량%의 고형물 및 긴 체류 시간의 이점을 이용할 수 있고 촉매 수율을 개선시킬 수 있다. 또다른 선택은 촉매 공급원 속도를 일정하게 유지하고 반응기 처리량을 증가시켜 거의 일정한 촉매 생산성을 가지면서 STY를 증가시키는 것이다. 또한 더 높은 중량%의 고형물은 반응기로부터 제거된 고형물의 중량%를 증가시켜 재순환 장비에 있어서 이소부탄 처리 비용을 절감한다. 바람직하게, 더 높은 중량%의 고형물이 연속 제거된다. 연속 배출은 단일 지점 배출 라인을 통해 일어날 수 있다.
루프 반응기에서, 연속 배출 라인을 최상의 위치에 놓고 원심력을 이용하여 고형물의 중량%를 증가시키고 중합체 고형물과 함께 수반된 이소부탄의 양을 감소시키는 것이 항상 가능하지는 않다. 도 3에 기술된 바와 같이, 루프 반응기 안에 삽입되도록 특별히 고안된 파이프는 반응기로부터 제거된 고형물의 중량%를 증가시킬 수 있는 것으로 관측되었다. 상기 삽입된 파이프는 루프 반응기의 임의의 부분 및 직선 부분에서 작용할 것이고, 고형물의 중량%를 상기 위치에서의 중량%와 동일한 정도까지 증가시키고, 원심력을 이용하여 고형물을 농축시킬 것이다.
낮은 고형물 순환, 일단계 플래쉬, 연속 배출 라인 등을 갖는 종래의 루프 반응기 작동과 비교해 볼 때, 루프 반응기 및 이단계 플래쉬에서의 고 중량%의 고형물 순환 용량이 향상된 반응기 배출에서 고형물을 농축시켜야 할 필요성이 감소된다. 따라서, 배출 이전에 중합체 고형물의 농도가 최대가 되도록 고안된 종래의 루프 반응기 침강 다리가 연속 배출 라인으로 대치됨으로서 시스템이 기계적으로 간략화되고, 자본 비용이 절감되고, 안전성이 개선되고, 관리가 줄어들고 반응기 조절이 개선될 수 있다. 침강 다리는 이의 막힘 경향 때문에 일정한 관리가 필요하고 하류의 중합체 처리 장치를 막는 물질을 형성할 수 있다. 중합체가 배출 중에 증가된 에틸렌 농도만큼 상기 다리에서 증가하여 다리를 막는 경향 때문에, 최대 루프 반응기 에틸렌 농도는 침강 다리에 의해 제한된다. 연속 배출에서는 상기와 같은 경향은 없다. 연속 배출의 또다른 이점은 에틸렌 유동이 갑자기 감소되면 일어날 수 있는, 반응기 압력에서의 갑작스런 감소에 더 잘 응답하는 것이다. 상기 조건하에, 침강 다리는 배출을 멈추게 할 것이고, 몇 분 후 중합체를 막을 수 있다.
이단계 플래쉬 시스템 효율을 개선시킨 것이 연속 플래쉬 라인 가열기이다. 가열기는 반응기로부터 배출된 희석제 100 %를 중합체와 함께 증발시켜 중간압력 응축기에 의해 희석제를 더 많이 회수하도록 할 것이다. 제 1 플래쉬 탱크를 통한 희석제 회수는 유용성 및 자본 비용을 감소시킬 것이다. 종래의 저압 일-단계 희석제 회수 시스템은 압축, 증류 및 처리과정을 포함하고 더 많은 자본 비용 및 처리 비용을 갖는다. 플래쉬 라인 가열기는 하류 건조기 시스템에서 중합체 온도를 증가시키고 최종 생성물에서 낮은 수준의 휘발물질을 생성하여, 변동가능한 비용을 낮추고, 안정성을 개선시키고 환경 기준의 달성을 촉진할 것이다.
제 1 플래쉬 탱크는 중간압력 플래쉬 단계를 제공하여 희석제를 간단히 응축시켜 반응기로 되돌려보내게 한다. 플래쉬 라인 가열기는 충분한 열을 공급하여 제 1 플래쉬 탱크 안에서 희석제 100 %를 증발시킬 수 있다.
희석제 증기 및 미반응/반응 중 촉매/중합체 미분은 플레쉬 탱크로부터 사이클론으로 오버헤드된다. 중합체 다량이 제 1 플래쉬 탱크 저부로부터 밀봉실을 통해 제 2 플래쉬 탱크로 보내진다.
제 1 플래쉬 탱크 저부와 연결된 밀봉실은 플러그 유동 대역의 낮은 체류 시간을 제공하여 중합체 수준을 조절하고 제 1 플래쉬 탱크안의 압력을 유지한다. 밀봉실은 농축된 슬러리에서 건조 중합체에 이르기까지 다양한 상태의 중합체를 조절하도록 고안된다.
제 1 플래쉬 탱크로부터 오버헤드된 스트림은 사이클론에 의해 수용되고, 상기 사이클론은 대부분의 중합체 미분을 제거하고 이들을 제 2 밸브 시스템을 통해 제 2 플래쉬 탱크에 있는 다량의 중합체 유동으로 되돌려 보내고 밸브 사이에서 미분을 축적하고 제 1 플래쉬 시스템에서 압력을 유지하는 동안 저부 밸브을 통해 미분을 배출시킨다.
사이클론으로부터 오버헤드된 스트림은 약간의 미반응/반응 중 촉매 및 중합체 미분을 포함한다. 상기 입자는 희석제 증기와 함께 응축기에서 수행되고, 응축과정 후 액체 희석제와 수반되어 어큐뮬레이터에 모이고 희석제와 함께 반응기로 되돌려 보내진다. 응축과정 및 조절 시스템이 고안되고 작동하여 미분을 조절한다.
응축기는 적은 변화가능성 및 중합체와 함께 제 1 플래쉬 탱크를 통해 반응기로부터 제거된 희석제의 적은 액화 비용을 제공한다. 종래의 단일 플래쉬 탱크 시스템은 주변 압력보다 약간 높은 압력에서, 중합반응 유출물을 플래슁하고 루프 반응기로 재순환하기 이전에 희석제의 액화를 위해 압축을 필요로 한다. 중간압력 플래쉬는 공장 냉각수(Plant cooling water)와 같은 허용가능한 통상의 냉각 매개물을 갖는 응축과정을 제공한다. 응축기 시스템은 희석제와 함께 플래슁되고 축적 또는 막힘 없이 미분의 양을 조절하도록 고안된다. 응축기는 조절된 물 시스템에 의해 냉각되어 응축 온도를 조절하고 어큐뮬레이터에서의 적합한 증기 압력을 달성하여 압력 조절 밸브에 의해 어큐뮬레이터 구멍상에서 효율적으로 압력을 조절한다. 수 시스템이 조절된 응축기는 둘레가 루프 형태의 냉각수인 펌프이고, 온도는 필요에 따라 새로운 냉각수를 계량함으로써 조절된다.
어큐뮬레이터는 응축된 희석제 및 촉매/중합체 미분을 수용하고, 펌핑하여 어큐뮬레이터내의 수치 조절을 기준으로 하여 혼합물을 루프 반응기로 되돌려 보낸다. 어큐뮬레이터는 미분을 조절하도록 고안된 저부 모양을 갖는다. 어큐뮬레이터상의 구멍은 경-조각/응축될 수 없는 축적된 희석제를 제거하고 제 1 플래쉬 시스템상에서 압력을 조절한다.
주변 압력보다 약간 높은 압력에서 작동하는 제 2 플래쉬 탱크는 제 1 플래쉬 탱크 밀봉실로부터 중합체를 수용한다. 완벽한 증발과정이 제 1 플래쉬 탱크에서 수행되지 않았다면, 제 2 플래쉬 탱크에서 일어날 것이다. 중합체는 제 2 플래쉬 탱크 저부를 떠나 건조기 시스템으로 보내진다. 플래쉬-라인 가열기는 중합체온도를 증가시켜 건조기 시스템이 잔존하는 휘발물질을 더욱 효율적이고 효과적으로 제거할 수 있도록 한다. 제 2 플래쉬 탱크로부터 오버헤드된 물질은 제 1 플래쉬 시스템에서 회수되지 않은 희석제 증기일 것이고 루프 반응기로 되돌려 보내기 위해 여과되고 응축될 것이다.
이상에서 본 발명을 구체적인 실시태양으로 기술하고 설명하였지만, 본 발명의 설명으로부터 본원에 설명되지 않은 다른 다수의 변화를 제공하는 것은 당해 기술분야의 숙련자에게는 자명할 것이다. 이와 같은 이유로, 본 발명의 진정한 범위를 결정하기 위해서는 오로지 첨부된 청구범위를 참조하여야 한다.
청구범위의 종속항은 미국 특허 실무에 따라 단일항을 인용하고 있지만, 임의의 종속항에 기재된 특징은 다른 종속항 또는 독립항의 각 특징들과 함께 결합될 수 있다.

Claims (27)

  1. 루프 반응기내에서 일정한 방향으로 순환하는 순환 슬러리로부터 그 순환 슬러리중의 중합체 고형물의 중량%보다 더 높은 중량%의 중합체 고형물을 포획하기 위한 장치로서, 제 1 말단을 갖는 도관을 포함하고, 상기 제 1 말단은 상기 루프 반응기 안으로 소정 거리만큼 연장되고, 상기 도관은 상기 순환 슬러리의 방향에 대해 위치된 개구를 한정하는 부분을 갖는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    개구가 순환 슬러리의 방향으로 향하고 있는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    도관의 일부가 루프 반응기의 외부로 연장된 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    중합체 고형물이 루프 반응기의 외부로 연장된 도관 부분을 통해 루프 반응기로부터 배출되는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    중합체 고형물이 루프 반응기의 외부로 연장된 도관 부분을 통해 루프 반응기로부터 연속 배출되는 장치.
  6. 루프 반응기내에서 일정한 방향으로 순환하는 순환 슬러리로부터 그 순환 슬러리중의 중합체 고형물의 중량% 보다 더 높은 중량%의 중합체 고형물을 포획하기 위한 방법으로서, 상기 순환 슬러리 안으로 연장되는 개구를 한정하는 부분을 갖는 도관을 상기 루프 반응기 안으로 소정 거리만큼 연장시키는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    개구를 순환 슬러리의 유동 방향으로 실질적으로 향하도록 위치시키는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    도관의 일부를 루프 반응기의 외부로 연장시키는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    루프 반응기의 외부로 연장된 도관 부분을 통해 루프 반응기로부터 중합체 고형물을 배출시키는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    루프 반응기의 외부로 연장된 도관 부분을 통해 루브 반응기로부터 중합체 고형물을 연속 배출시키는 단계를 포함하는 방법.
  11. 루프 반응기와 연결되고 이와 유체 연통되는 도관으로부터 중합체 고형물을 퍼징하기 위한 장치로서, 감지기, 상기 도관과 유체 연통되는 제 1 밸브, 제 1 불활성 희석액과 상기 도관 사이에 위치하는 제 2 밸브를 포함하되, 제 1 불활성 희석액은 상기 루프 반응기와 제 1 밸브 사이의 도관과 유체 연통되고, 상기 감지기에 의해 발생된 신호에 응답하여, 상기 제 1 밸브는 닫히고 상기 제 2 밸브는 열려서 상기 제 1 불활성 희석액으로 하여금 충분한 양 및 압력으로 도관내로 들어오게 하여 상기 도관으로부터 중합체 고형물을 퍼징시키는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    감지기가 압력 감지기인 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    도관이 루프 반응기안으로 소정 거리만큼 연장된 제 1 말단을 갖고, 상기 제 1 말단에 인접한 부분이 개구를 한정하는 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    제 2 불활성 희석액과 도관 사이에 위치하는 제 3 밸브를 추가로 포함하되, 상기 제 2 불활성 희석액이 루프 반응기와 제 1 밸브 사이의 도관과 유체 연통되고, 제1 밸브는 열리고 제 2 밸브가 닫히면 제 3 밸브가 열려 제 2 불활성 희석액이 도관으로 들어오게 하는 장치.
  15. 루프 반응기에 연결되어 이와 유체 연통되는 도관으로부터 중합체 고형물을 퍼징하기 위한 방법으로서,
    제 1 감지기로부터의 제 1 신호에 응답하여, 상기 도관에 연결되어 이와 유체연통되어 있는 제 1 밸브를 닫는 단계,
    제 2 감지기로부터의 제 2 신호에 응답하여, 상기 루프 반응기와 상기 제 1 밸브 사이의 상기 도관과 유체 연통되는 제 1 불활성 희석제와 도관사이를 유체 연통시키는 제 2 밸브를 열어 주는 단계,
    충분한 압력하에 충분한 양의 제 1 불활성 희석제를 상기 도관으로 유동시켜 상기 도관으로부터 중합체 고형물을 퍼징하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제 1 감지기 및 제 2 감지기가 동일한 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    제 1 신호 및 제 2 신호가 동일한 방법.
  18. 루프 반응기중의 중합 슬러리로 미분을 되돌려보내기 위한 장치로서,
    상기 루프 반응기로부터 제 1 수송관으로 중합 슬러리의 일부를 배출하기 위한 배출 밸브를 포함하되, 상기 제 1 수송관에 의해 상기 중합 슬러리가 제 1 플래쉬 탱크 안으로 유체 연통되고, 상기 제 1 플래쉬 탱크에 의해 상기 중합 슬러리 부분이 희석제와 미분을 포함하는 제 1 유체로 전환되고,
    상기 제 1 유체를 제 1 사이클론에 유체연통시키는 제 2 수송관을 포함하되, 상기 제 1 사이클론에 의해 상기 제 1 유체 부분이 희석제 및 미분을 포함하는 제 2 유체로 전환되고,
    상기 제 2 유체를 열 교환기에 연통시키는 제 3 수송관을 포함하되, 상기 열 교환기에 의해 상기 제 2 유체가 희석제 및 미분을 포함하는 액체로 전환되고,
    상기 액체를 상기 루프 반응기중의 중합 슬러리에 연통시키는 제 4 수송관을 포함하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    제 1 수송관 가열기와 중합반응 슬러리 사이에 열 교환을 위한 제 1 수송관 가열기를 추가로 포함하는 장치.
  20. 루프 반응기중 중합 슬러리로 미분을 되돌려보내기 위한 방법으로서,
    상기 중합 슬러리 부분이 상기 루프 반응기로부터 배출되는 단계,
    상기 배출된 중합 슬러리가 제 2 플래쉬 탱크 안으로 연통되는 단계,
    상기 플래쉬 탱크에 의해 상기 중합 슬러리 부분이 희석제 및 미분을 포함하는 제1 유체로 전환되는 단계,
    상기 제 1 유체가 상기 제 1 플래쉬 탱크로부터 제 1 사이클론에 연통되는 단계,
    상기 사이클론에 의해 제 1 유체 부분이 희석제 및 미분을 포함하는 제 2 유체로 전환되는 단계,
    상기 제 2 유체가 열 교환기에 연통되는 단계,
    상기 열 교환기에 의해 상기 제 2 유체가 희석제 및 미분을 포함하는 액체로 전환되는 단계,
    상기 액체를 루프 반응기에서 중합 슬러리로 되돌려보내는 단계를 포함하는 방법.
  21. 2.8 lbs/hr-gal보다 큰 공간 시간 수율로 작동하는 루프 반응기에서 중합 슬러리로부터 중합체를 제조하는 방법으로서,
    액체 매질 및 고형물을 포함하는 상기 중합 슬러리에서 중합체를 형성하는 단계,
    상기 중합 슬러리가 배출 밸브를 통해 제 1 수송관으로 배출되는 단계(배출 이후의 중합 슬러리는 중합 유출물로 칭함),
    상기 중합 유출물을 제 1 수송관에서 중합체의 융점 이하의 온도까지 가열하는 단계,
    상기 중합 유출물이 상기 제 1 수송관으로부터 제 1 플래쉬 탱크로 연통되는 단계,
    상기 제 1 플래쉬 단계에서 수득된 증기를 열 교환기에 의해 응축시키는 단계,
    상기 제 1 플래쉬 탱크 중합체 고형물로부터 제 2 플래쉬 탱크까지, 중합체 고형물을 밀봉실에서 압력 밀봉을 유지하기에 충분한 부피의 중합체 고형물을 유지하기에충분한 크기의 밀봉실을 통해 배출시키는 단계,
    상기 중합체 고형물이 제 2 플래쉬 탱크로 연통되는 단계,
    상기 중합체 고형물이 제 1 플래쉬 탱크에서의 고압으로부터 제 2 플래쉬 탱크의 저압까지 감소된 압력에 노출되는 단계; 및
    상기 중합체 고형물이 상기 제 2 플래쉬 탱크로부터 배출되는 단계를 포함하되,
    상기 제 1 플래쉬 탱크에서의 압력 및 상기 가열된 중합 유출물의 온도는 액체 매질의 약 50 내지 약 100%로부터 증기를 생성하도록 하는 압력 및 온도인 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    중합반응 슬러리에서 47 중량% 이상의 고형물을 갖는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    루프 반응기가 0.15 ft/ft 이상의 총 순환 펌핑 헤드/반응기 길이에서 작동하는 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    루프 반응기가 200 ft이상의 재순환 펌핑 헤드와 함께 작동하는 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    중합반응 슬러리가 다수의 펌프에 의해 루프 반응기내에서 순환되고 부피가 20,000갤론 이상인 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    루프 반응기가 8 개 이상의 수직 다리를 갖는 방법.
  27. 제 21 항에 있어서,
    응축 단계에서 열 교환이 온도 조절된 열 전달 매체가 장착된 열 교환기에 의해 수행되는 방법.
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Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6239235B1 (en) 1997-07-15 2001-05-29 Phillips Petroleum Company High solids slurry polymerization
US6815511B2 (en) * 1997-07-15 2004-11-09 Chevron Phillips Chemical Company, Lp Continuous withdrawal from high solids slurry polymerization
US7268194B2 (en) 1998-03-20 2007-09-11 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Continuous slurry polymerization process and apparatus
US6281300B1 (en) 1998-03-20 2001-08-28 Exxon Chemical Patents, Inc. Continuous slurry polymerization volatile removal
US20020111441A1 (en) 1998-03-20 2002-08-15 Kendrick James Austin Continuous slurry polymerization volatile removal
KR100531628B1 (ko) 1998-03-20 2005-11-29 엑손모빌 케미칼 패턴츠 인코포레이티드 연속적인 슬러리 중합반응의 휘발물질 제거
EP1344563B1 (en) * 1998-03-20 2007-10-03 Chevron Phillips Chemical Company LP Continuous slurry polymerisation volatile removal
CA2379424A1 (en) * 1999-07-15 2001-01-25 Phillips Petroleum Company Slotted slurry take off
DE10118182A1 (de) * 2001-04-11 2002-10-17 Basf Ag Verfahren zur Aufarbeitung eines flüssigen Reaktionsaustrages der kationischen Polymerisation von Isobuten
WO2003040197A1 (en) * 2001-11-06 2003-05-15 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Continuous slurry polymerization volatile removal
MXPA04008051A (es) * 2002-02-19 2004-11-26 Exxonmobil Chem Patents Inc Proceso de polimerizacion continua en lechada usando un reactor de espira.
AU2002240549A1 (en) * 2002-02-28 2003-09-16 Exxonmobile Chemical Patents Inc. _____________________________G Continuous slurry polymerization process in a loop reactor
CN100475851C (zh) * 2002-09-17 2009-04-08 切夫里昂菲利普化学有限责任公司 改进的用于环管反应器内淤浆聚合的泵送装置和方法
EP1549680B1 (en) 2002-09-17 2013-06-05 Chevron Phillips Chemical Company Lp Improved pumping apparatus and process for slurry polymerization in loop reactors
KR20060095981A (ko) 2003-09-24 2006-09-05 바젤 폴리올레핀 게엠베하 올레핀 중합을 위한 다양한 직경을 가지는 루프 반응기
SA04250276B1 (ar) 2003-09-24 2009-02-07 باسيل بوليوليفين جي ام بي اتش عملية بلمرة لوسط معلق مع تركيزات عالية للمواد الصلبة خلال مفاعل حلقي
EP1586590A1 (en) * 2004-02-13 2005-10-19 Total Petrochemicals Research Feluy Transfer vessel between flash tank and purge column for recovering polymer solids
MX2007002216A (es) 2004-08-27 2007-05-04 Chevron Phillips Chemical Co Procedimiento de poliolefina eficiente de energia.
GB0426059D0 (en) * 2004-11-26 2004-12-29 Solvay Chemical process
GB0426057D0 (en) * 2004-11-26 2004-12-29 Solvay Chemical process
GB0426058D0 (en) 2004-11-26 2004-12-29 Solvay Chemical process
CN100355835C (zh) * 2005-02-02 2007-12-19 何光临 高分子聚合物合金的制备方法及专用的微闪蒸挤出机
US7615596B2 (en) * 2005-09-30 2009-11-10 Chevron Phillips Chemical Company Lp Multiple component feed methods and systems
US7629421B2 (en) * 2005-12-21 2009-12-08 Chevron Phillips Chemical Company Lp Monomer recovery by returning column overhead liquid to the reactor
EP1825910A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-29 Total Petrochemicals Research Feluy Method for transforming a loop reactor
EP2033976A1 (en) * 2007-09-03 2009-03-11 INEOS Manufacturing Belgium NV Slurry phase polymerisation process
WO2010071653A1 (en) 2008-12-18 2010-06-24 Exxonmobil Chemical Patents Inc. High pressure polymerization process
WO2011078856A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-30 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Separation vessels for use in polymerization processes and methods for cleaning same
MX337727B (es) * 2010-12-17 2016-03-16 Univation Tech Llc Sistemas y metodos para recuperar hidrocarburos a partir de un producto de gas de purga de poliolefinas.
EP3789409A1 (en) 2012-03-16 2021-03-10 Ineos Europe AG Process
US8987390B2 (en) * 2012-12-18 2015-03-24 Chevron Phillips Chemical Company, Lp Chain transfer agent removal between polyolefin polymerization reactors
RU2653536C2 (ru) 2013-08-14 2018-05-11 Инеос Юроуп Аг Способ полимеризации
US10029230B1 (en) 2017-01-24 2018-07-24 Chevron Phillips Chemical Company Lp Flow in a slurry loop reactor
BR112019021591A2 (pt) * 2017-04-17 2020-05-12 Chevron Phillips Chemical Company Lp Sistema e método para processar efluente de polimerização de reator
EP3479896A1 (en) * 2017-11-03 2019-05-08 Borealis AG Polymerization reactor system comprising at least one withdrawal valve
CN112334203B (zh) * 2018-05-31 2023-02-28 陶氏环球技术有限责任公司 脱挥发分器设计
WO2021050231A1 (en) * 2019-09-13 2021-03-18 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Processes and apparatus for bimodal slurry polymerization
US11673975B2 (en) * 2021-08-24 2023-06-13 Chevron Phillips Chemical Company Lp System and method for improving dump tank purge time

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3293000A (en) * 1962-10-05 1966-12-20 Phillips Petroleum Co Withdrawal of solids from a flowing stream comprising a slurry of same
US3324093A (en) * 1963-10-21 1967-06-06 Phillips Petroleum Co Loop reactor
FR1585028A (ko) * 1968-05-14 1970-01-09
DE2212611B2 (de) * 1972-03-16 1977-08-04 BUhler-Miag GmbH, 3300 Braunschweig Vorrichtung zum fortlaufenden bilden von gutportionen und einbringen derselben in eine pneumatische foerderleitung
DE2409839C2 (de) * 1974-03-01 1982-11-18 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zum Herstellen kleinteiliger Olefinpolymerisate
US4121029A (en) * 1976-12-06 1978-10-17 Phillips Petroleum Company Polyolefin reactor system
US4395523A (en) * 1978-03-16 1983-07-26 Chemplex Company Method of making and recovering olefin polymer particles
US4303771A (en) * 1978-12-14 1981-12-01 Union Carbide Corporation Process for the preparation of high density ethylene polymers in fluid bed reactor
US4461889A (en) * 1980-09-17 1984-07-24 Phillips Petroleum Company Separation of solid polymers and liquid diluent
US4424341A (en) * 1981-09-21 1984-01-03 Phillips Petroleum Company Separation of solid polymers and liquid diluent
US4690804A (en) * 1983-07-15 1987-09-01 Phillips Petroleum Company Catalyst feed system
US4613484A (en) * 1984-11-30 1986-09-23 Phillips Petroleum Company Loop reactor settling leg system for separation of solid polymers and liquid diluent
US5183866A (en) * 1989-08-30 1993-02-02 Phillips Petroleum Company Polymer recovery process
US5565175A (en) * 1990-10-01 1996-10-15 Phillips Petroleum Company Apparatus and method for producing ethylene polymer
US5575979A (en) * 1991-03-04 1996-11-19 Phillips Petroleum Company Process and apparatus for separating diluents from solid polymers utilizing a two-stage flash and a cyclone separator
US5229480A (en) * 1992-09-03 1993-07-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Vinyl fluoride polymerization
US5558472A (en) * 1993-10-07 1996-09-24 Sumitomo Chemical Company, Limited Method and apparatus for transporting particles
US6239235B1 (en) * 1997-07-15 2001-05-29 Phillips Petroleum Company High solids slurry polymerization

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Publication number Publication date
EA200200081A3 (ru) 2002-10-31
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EA002729B1 (ru) 2002-08-29
CA2330967A1 (en) 1999-11-25
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EA200200079A1 (ru) 2002-06-27
EP1080116A2 (en) 2001-03-07

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