NO178308B

NO178308B - Apparat og fremgangsmåte til fremstilling av etylenpolymer

Info

Publication number: NO178308B
Application number: NO913837A
Authority: NO
Inventors: John Douglas Vernon Hottovy; Frederick Christopher Lawrence; Barry W Lowe; James Stephen Fangmeier
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1995-11-20
Also published as: DE69107757D1; FI914601A; FI914601A0; PH31050A; JPH04258606A; JP2726179B2; ES2069162T3; YU159591A; KR920008072A; FI101710B1; FI101710B; CN1060658A; KR0150467B1; EP0479186A3; DE69107757T2; MX9101193A; HU210908B; DK0479186T3; YU47815B; US5565175A

Description

Oppfinnelsen angår et apparat og fremgangsmåte til fremstilling av etylenpolymer i en kretsreaktor som er avgrenset ved en ledning i form av et lukket kretsløp.

Alkenpolymerer, såsom polyetylen, blir typisk produsert ved sirkulering av monomer, katalysator og fortynningsmiddel i blanding gjennom en kretsreaktor. Polymerisasjonsreaksjonen er en eksoterm reaksjon som genererer en betydelig mengde varme. For å holde reaksjonstemperaturen på et ønsket nivå, blir derfor et kjølefluid såsom vann fortrinnsvis sirkulert rundt og i berøring med den utvendige overflate av visse rørlednings-seksjoner i kretsreaktoren.

Det er spesielt ønskelig å bringe på et optimum fjerningen av varme fra reaktorinnholdet enten for å bringe på et maksimum produksjonshastigheten for polymeren ved en spesifikk reak-sjons temperatur, eller bringe på et minimum reaksjonstemperaturen ved en spesifikk produksjonshastighet for polymeren for å tillate fremstillingen av polymerer med lavere tettheter.

Det er følgelig en hensikt med oppfinnelsen å skaffe et apparat og en fremgangsmåte til fremstilling av etylenpolymer i en kretsreaktor som representerer en forbedring over tidligere kjent teknikk med hensyn til fjerning av varme fra reaktorinnholdet .

Den ovenfor angitte hensikt oppnås ved et apparat til fremstilling av etylenpolymer som omfatter: a) et ledningsorgan for avgrensning av en strømningspassasje derigjennom for dannelse av

al) et lukket kretsløp, idet minst ett

parti av ledningsorganet omfatter

a2) minst ett rør, som har en utvendig

overflate, konstruert av valset plate som har to kanter føyet sammen langs en søm, særlig hvor den valsede plate omfatter et stål,

b) et kjøleorgan for føring av en strøm av kjølefluid i varmevekslingsforhold med den utvendige overflate av det nevnte

minst ett rør,

c) et organ for innføring av minst én monomer som omfatter etylen i den nevnte passasje, d) et organ for innføring av en polymerisasjonskatalysator og fortynningsmiddel i passasjen, e) et organ for opprettelse av en strøm av den nevnte minst én monomer, katalysator og fortynningsmiddel i blanding gjennom

den nevnte passasje og rundt det nevnte lukkede kretsløp, hvorved etylenpolymeren produseres i den nevnte passasje, og

f) et organ for uttagning av polymer fra passasjen.

I henhold til en annen side ved oppfinnelsen er der skaffet en

fremgangsmåte til fremstilling av etylenpolymer som omfatter: a) å skaffe et ledningsorgan som avgrenser en strømnings-passasje derigjennom for dannelse

al) av et lukket kretsløp, idet minst et

parti av ledningsorganet omfatter

a2) minst ett rør konstruert av valset

plate som har to kanter føyet sammen langs en søm,

b) å innføre minst én monomer som omfatter etylen i den nevnte passasje, c) å innføre en polymerisasjonskatalysator og fortynningsmiddel i den nevnte passasje, d) å opprette en strøm av minst én monomer, den nevnte katalysator og det nevnte fortynningsmiddel i blanding gjennom den nevnte passasje og rundt det nevnte lukkede kretsløp for derved å produsere etylenpolymer i den nevnte passasje,

e) å føre en strøm av kjølefluid i løpet av trinn (d) i varmevekslingsforhold med den utvendige overflate av det nevnte

minst ett rør i det nevnte ledningsorgan, og

f) å ta ut polymer fra den nevnte passasje.

Som det skal angis i nærmere detalj nedenfor, tillater

anvendelsen av konstruksjonen av valset plate for den eller de ovenfor angitte rør bruken av en tynnere rørvegg sammenlignet med tidligere kjente rør med sømløs konstruksjon, slik det skal vises i et etterfølgende eksempel. Ved å bringe tykkelsen av veggen på et minimum i dette henseende, økes veggens varmegjennomgangskoeffisient, hvilket tillater'øket fjerning av varme fra reaktorinnholdet. Som angitt ovenfor tjener slik øket varmefjerningsevne til enten å bringe på et maksimum polymerens produksjonshastighet ved en spesifikk reaksjonstemperatur, eller bringe på et minimum reaksjonstemperaturen ved en spesifikk produksjonshastighet for å tillate produksjon av polymerer med lavere tettheter.

Kort beskrivelse av tegningen

Fig. 1 er en skjematisk og isometrisk representasjon av et apparat for fremstilling av etylenpolymer. Fig. 2 er et sideriss av én seksjon av apparatet ifølge fig. 1. Fig. 3 er et tverrsnitt av seksjonen på fig. 2 sett langs linjen 3-3 som viser den valsede plate-konstruksjon av rør i henhold til oppfinnelsen.

Den foreliggende oppfinnelse er generelt anvendelig på produksjonen av etylenpolymer hvor minst én monomer som omfatter etylen, en katalysator og et fortynningsmiddel i blanding bringes til å strømme gjennom en kretsreaktor. Monomermatningsmaterialet kan omfatte etylen, alene, eller i blanding med en mindre del (mindre enn 25 vektprosent av det samlede monomermatningsmateriale) av et annet alken. Et slikt annet alken kan være et 1-alken med 3-8 karbonatomer pr. molekyl såsom propylen, 1-buten, 1-penten, 1-heksen, 1-okten, 4-metyl-l-penten, 4-etyl-l-heksen og lignende, eller et konjugert dialken såsom butadien eller isopren.

Katalysatoren kan være en hvilken som helst egnet katalysator for polymerisering av de ovenfor angitte monomerer og er fortrinnsvis en kromoksidkatalysator som inneholder seksverdig krom.

Fortynningsmiddelet kan f.eks. være et hydrokarbon såsom normalpentan, normalbutan, isobutan, normalheksan, normaldekan, cykloheksan, metylcyklopentan, metylcykloheksan og lignende.

Etylenpolymeren fremstilles i partikkelform <p>g kan i henhold til visse sider ved oppfinnelsen være enten en homopolymer av etylen eller en kopolymer av etylen og et annet alken som angitt ovenfor. Uttrykkene "polymer av etylen" eller "etylenpolymer" slik de anvendes her og i de tilhørende krav innbefatter både homopolymerer av etylen fremstilt fra kun etylenmonomer og kopolymerer av etylen og et annet alken fremstilt fra etylen og et annet alken som beskrevet ovenfor.

Det henvises nå til fig. 1, hvor en kretsreaktor er angitt skjematisk ved henvisningstallet 10. Det viste lukkede kretsløp representerer skjematisk den passasje som er avgrenset ved et ledningsorgan som innbefatter en rekke generelt vertikalt orienterte seksjoner 12, 14, 16 og 18, og også en rekke generelt horisontalt orienterte seksjoner 20, 22, 24 og 26. Som vist er seksjonene 12 og 14 forbundet ved deres øvre ender med seksjon 20, og seksjonene 16 og 18 er på lignende måte forbundet ved deres nedre ender med seksjon 22. Seksjonene 14 og 16 er forbundet ved deres nedre ender med seksjon 26, og seksjonene 12 og 18 er på lignende måte forbundet ved deres nedre ender med seksjon 24. Hver av de forskjellige seksjoner er avgrenset av rør slik det skal beskrives nærmere med henvisning til fig. 2.

Det skal forstås at utformingen av kretsreaktoren 10 som vist på fig. 1 er bare én mulig utførelsesform og at den kan anta andre utforminger og fasonger forutsatt at de forskjellige med hverandre forbundede seksjoner avgrenser et lukket kretsløp.

Som vist blir monomermatningsmaterialet i flytende form ført inn i seksjonen 14 på den viste utførelsesform som angitt ved 28, mens en oppslemming av fast partikkelformet katalysator og flytende fortynniingsmiddel føres inn i seksjonen 26 som angitt ved 30. Skjønt katalysator og fortynningsmiddel vises innført i seksjon 26 ved bare ett injeksjonspunkt, er der fortrinnsvis flere (f.eks. 3-10) slike injeksjonspunkter i en industriell reaktor.

En strøm av reaktorinnholdet opprettes i en på forhånd bestemt retning såsom den retning som er antydet ved pilene, ved hjelp av en intern propeller eller lignende organ (ikke vist) som drives av et drivledd 32 forbundet med en egnet drivkilde 34. Strømmen av reaksjonsblandingen blir fortrinnsvis holdt på en tilstrekkelig hastighet til å opprettholde faststoffene i suspensjon. Fluidstrømmen uttrykt ved Reynoldstallet ligger fortrinnsvis i området 1 000 000 - 35 000 000.

Med hensyn til andre prosessbetingelser blir temperaturen av innholdet i kretsreaktoren generelt opprettholdt i området 65,6-121,1°C. Trykket blir generelt holdt i området 3,10-5,50 MPa (fluidovertrykk målt i forhold til atmosfæretrykk).

Følgelig blir der i kretsreaktoren 10 produsert etenpolymer som tas ut ved hjelp av et bunnfellingsben 3 6 og en ventil 38. Etter hvert som reaktorinnholdet strømmer gjennom seksjonen 24, er polymer tilbøyelig til å felles ut i utfellingsbenet 36 på oversiden av ventilen 38 i dens lukkede stilling. Ventilen 38 blir periodevis åpnet ved et egnet styringsorgan (ikke vist) for å tillate utslipp av en meget tett oppslemming av polymer og fortynningsmiddel. Under antagelse av at de forskjellige rør som avgrenser reaktorpassasjen har en utvendig diameter på 25,4-76,2 cm og en nominell veggtykkelse på 1,27-1,90 cm, ligger produksjonshastighetene for polymeren generelt i området 13 600-22 700 kg/h. Polymertettheten kan ligge i området 0,89-0,97 g/ml avhengig av reaksjonstemperaturen, de monomerer som anvendes og matningshastigheten for monomeren. Generelt fører en reduksjon i reaksjonstemperaturen ved en konstant monomer matningshastighet til en polymer med en lavere tetthet.

Det henvises nå til fig. 2, hvor en seksjon 12 av kretsreaktoren er vist, idet et midtparti av seksjonen er brutt bort for illustrative formål. Seksjon 12 omfatter et rør 40 som mottar strømmen av monomer, fortynningsmiddel, katalysator og polymer derigjennom og som rager gjennom et rør 42, slik at det er generelt koaksialt med dette. Den nedre ende av røret 42 er forbundet til et utvidet parti 44 som har et kjølefluidinnløp 46, gjennom hvilket en strøm av kjølefluid såsom vann slippes inn som angitt ved 48. Den øvre ende av røret 42 er på lignende måte forbundet med ét utvidet parti 50 som har et utløp 52, gjennom hvilket kjølefluid slippes ut, som angitt ved 54. Følgelig bringes kjølefluid til å strømme i det generelt ringformede mellomrom som er avgrenset mellom rørene 40 og 42 for å strømme rundt og i berøring med den utvendige overflate av røret 40. Varmeveksling gjennom veggen av røret 40 mellom kjølefluidet og innholdet i røret 40 fører til fjerning av varme fra innholdet i røret 40.

De utvidede partier 44 og 50 har forbundet dermed enderinger henholdsvis 56 og 58, gjennom hvilke røret 40 rager. For ytterligere å stabilisere røret 40 er avstivningskomponenter 60 og 62 skaffet for å forbinde ringene henholdsvis 56 og 58 til røret 40. Til slutt er de nedre og øvre ender av røret 40 forbundet til respektive albuer 64 og 66 gjennom tilsvarende flenskonstruksjoner. Albu 64 strekker seg til seksjon 24 (fig. 1), og albu 66 strekker seg til seksjon 20 (fig. 1). En flens 68 er synlig på fig. 2, denne er anordnet mellomliggende langs I/oouo den horisontalt orienterte seksjon 20 som ikke er synlig på fig. 2.

Det henvises nå til fig. 3 hvor et tverrsnitt av rørene 40 og 42 er vist, såvel som det generelt ringformede mellomrom 70 som er avgrenset mellom den utvendige overflate av røret 40 og den innvendige overflate av røret 42.

Røret 40 er konstruert av valset plate som har to kanter sammenføyet langs en longitudinelt ragende søm 72. Røret 40 er fremstilt ved bruk av kjente og vanlige prosesser, hvor en plate valses til den ønskede rørformede fasong. Kanter av den valsede plate blir fortrinnsvis føyet sammen ved en hvilken som helst egnet sveiseteknikk, såsom elektrisk buesveising, for fremstilling av en sveiset søm. Fortrinnsvis er det til-settmateriale som anvendes for fremstilling av sveisen metallurgisk forenlig med og ekvivalent hva angår strekkfasthet med den sveisede plate, og rager også fortrinnsvis fra den utvendige overflate av røret 40 til den innvendige overflate av røret 40 for å utgjøre en "fullstendig" buttskjøt. En slik "fullstendig" buttskjøt kan være i form av f.eks. en dobbelt-sveiset buttskjøt som underkastes en fullstendig radiografisk undersøkelse. Dette skaffer en relativ skjøtstyrke (joint efficiency), dvs. forholdet mellom den tillate spenning i sveisen og den tillate spenning for den valsede plate, på 100%,

. hvilket er i henhold til ASME Pressure Vessel Code, Section VIII, Div. I. Den valsede plate i rør 40 omfatter fortrinnsvis et stål som har en varmeledningsevne på minst 34,6 W/m°C [(20 Btu/(h) ('F) (ft)] og en minimumstrekkfasthet på minst 345 MPa (50 000 psi). Som eksempler er noen spesifikke karbonstål og lavlegerte stål som har slike egenskaper og er egnet til bruk i oppfinnelsen, angitt i tabell I sammen med deres tilhørende varmeledningsevner og minimumsstrekkfasthet.

Tallene for varmeledningsevne i tabell I ble regnet ut for hvert stål på den måte som er beskrevet i detalj i et etterfølgende eksempel, og svarende til et temperaturområde på 56,7-111,7*C. Alle varmeledningsevner som er angitt her og i de tilhørende krav skal forstås å svare til et slikt temperaturområde. Minimums strekkfasthetene er tatt fra "Lukens 1988-89 Plate Steel Specification Guide", Lukens Steel Company, Coatesville, Pennsylvania, 1988. Det skal bemerkes at for at kretsreaktoren skal kunne merkes med ASME Code, må det stål som anvendes være et som er oppført i tabell UCS-23 i ASME Pressure Vessel Code.

Med hensyn til sammensetningen av det stål som anvendes for den valsede plate av røret 40, foretrekkes det at stålet er kjennetegnet ved mindre enn 0,5 vektprosent karbon, mindre enn 1,5 vektprosent mangan, mindre enn 1,0 vektprosent silisium, mindre enn 2,5 vektprosent krom og mindre enn 1,0 vektprosent nikkel. Hvert av de stål som er angitt i tabell I har slike sammensetningsegenskaper. Det er funnet at hvert av de ovenfor angitte grunnstoffer i alminnelighet reduserer stålets varmeledningsevne. Omvendt er det også funnet at kobolt, molybden, kobber, svovel og fosfor i et stål øker dets varmeledningsevne.

En spesielt foretrukket avveining av varmeledningsevne, minimumstrekkfasthet, sveisbarhet og omkostninger kan realiseres med stål som har en varmeledningsevne på 43,3-51,9 W/n^C og en minimumsstrekkfasthet på 414-621 MPa, og som dessuten er karakterisert ved de ovenfor angitte grenser for sammensetningen med hensyn til karbon, mangan og silisium, mindre enn 0,25 vektprosent krom og mindre enn 0,25 vektprosent nikkel. Av de stål som er angitt i tabell I er A516 Gr 70 et særlig foretrukket stål som oppfyller disse kriterier.

Hva angår dimensjonene av røret 40, når røret 40 har en utvendig diameter på 25,4-76,2 cm, har den valsede plate av slikt rør fortrinnsvis en nominell veggtykkelse på 1,27-1,90 cm under antagelse av typiske prosessbetingelser for etylen-polymerisasjon, og en tilhørende valsetoleranse som er den minste verdi av 0,0254 cm (dimensjonen variasjon) eller 6%

(fraksjonen variasjon) i henhold til ASME Pressure Vessel Code Section VIII, Div. 1. Slik valsetoleranse for valset plate er tilstrekkelig liten til at den kan anses å være null i henhold til ASME Code for det formål å beregne konstruksjonstykkelsen (minste tillatte tykkelse). Uttrykket "nominell tykkelse" slik det anvendes her og i kravene er veggtykkelsen av den valsede plate som fremstillingsprosessen er konstruert for å produsere. Uttrykket "valsetoleranse" slik det anvendes her og i kravene er den maksimale variasjon i den faktiske veggtykkelse sammenlignet med den nominelle tykkelse. Uttrykket "konstruk-sjons tykkelse" slik det skal angis nærmere i et etterfølgende eksempel, er verdien av den tykkelse som er beregnet å være nødvendig for et bestemt på forhånd fastlagt konstruksjons-trykk.

Røret 42 kan også være av en valset plate-konstruksjon med en longitudinell sveiset søm 74 som vist på fig. 3. Av hensyn til enkel fremstilling kan røret 42 fabrikeres fra det samme materiale som røret 40.

De rør som avgrenser horisontalt orienterte seksjoner 20, 22, 24 og 26 (fig. 1) kan være av en sømløs konstruksjon snarere enn en valset plate-konstruksjon. En slik sømløs konstruksjon krever en større konstruksjonstykkelse enn en konstruksjon med den valsede plate på grunn av store valsetoleranser, slik det vil fremgå fra det eksempel som er angitt nedenfor. I de horisontalt orienterte seksjoner som ikke har noen kjølemantler forbundet dermed, er imidlertid større konstruksjonstykkelse og dertil forbundet lavere varmegjennomgangskoeffisient av mindre viktighet.

Et beregnet eksempel skal nå beskrives for ytterligere å illustrere oppfinnelsen og vise dens fordeler i forhold til en tidligere kjent kretsreaktor som anvender sømløst rør. Eksempelet skal ikke anses å begrense oppfinnelsen på noen som helst måte.

Konstruksjonstykkelsen for veggen i et sylindrisk reaktorrør er gitt ved den følgende ligning:

hvor t er konstruksjonstykkelsen i tommer, p er konstruksjonstrykket (internt) i pund pr. kvadrattomme absolutt (psia)

(absolutt fluidtrykk målt i forhold til null trykk), R er den innvendige radius av røret i tommer, S er den tillatte spenning i pund pr. kvadrattomme, E er skjøtens styrkefaktor (joint efficiency factor) som er dimensj onsløs, Cj_ er den innvendige korrosjonstoleranse i tommer for rørets innvendige overflate, C er den samlede korrosjonstoleranse i tommer (summen av den innvendige korrosjonstoleranse Cj_ og den utvendige korrosjonstoleranse C0, hvor C0 er korrosjonstoleransen for den utvendige overflate av røret), og M er valsetoleransen som i denne ligning er en fraksjon og dimensjonsløs.

Tabell II angir antatte verdier for variablene i ligningen (1) og den beregnede verdi for t med hensyn til et tidligere kjent reaktorrør av A106 Gr B stål som har en sømløs konstruksjon (angitt som "tidligere kjent teknikk") og et reaktorrør av A516 Gr 70 stål som har en valset og sveiset platekonstruksjon i henhold til oppfinnelsen (angitt som "oppfinnelsen"). I tabell II er der også angitt den nominelle tykkelse tn for tilgjenge-lig plate eller sømløst rør som ligger nærmest over konstruk-sj onstykkelsen t.

I hvert tilfelle er det antatt at konstruksjonstrykket P er betydelig høyere enn det maksimale driftstrykk for en etylen-polymerisasjonsreaktor og hydrostatisk trykk og pumpedifferen-sialtrykk tatt i betraktning. Den tillatte spenning S antas å være 1/4 av minimumsstrekkfast: cen for hver type stål. I/oouo Skjøtens relative styrke E for det sømløse rør blir selvsagt regnet som 1 (eller 100%), da der ikke er noen skjøt, og E for røret av valset plate antas å være 1 (100%) basert på en fullstendig buttsveis som underkastes en full radiografisk undersøkelse. Valsetoleransen M på 0,125 (12,5%) for det sømløse rør er i overensstemmelse med ASME Pressure Vessel Code Section VIII, Div. 1. Denne store valsetoleranse for det sømløse rør skyldes produksjonsprosessen for fremstilling av slikt sømløst rør, f.eks. ved ekstrudering. Rør av valset plate produseres fra en flat rektangulær plate som kan fabrikkeres med svært liten variasjon i tykkelse, hvorved valsetoleransen for røret av den valsede plate kan antas å være null i henhold til ASME Pressure Vessel Code som angitt ovenfor. Den samlede korrosjonstoleranse C i hvert tilfelle ble beregnet ved at man tillot 1/32 tommes tap av tykkelse på utsiden (CQ = 1/32 tomme), 1/32 tommes tap tykkelse på innsiden på grunn av korrosjon, og ytterligere 1/32 tommes tap av tykkelse på innsiden på grunn av periodevis rengjøring (Cj_ = 1/16 tomme) for å gi en samlet verdi på 3/32 tomme (0,0938 tomme, dvs. 0,238 cm).

Konstruksjonstykkelsen t for det sømløse rør kan ses fra tabell II å være betydelig større enn konstruksjonstykkelsen for røret av valset plate, hvilket fører til en nominell tykkelse tn som også er større enn den nominelle tykkelse for røret av den valsede plate. Skjønt en del av forskjellen i konstruksjonstykkelse skyldes forskjellen i verdiene for tillatt spenning, skyldes mesteparten av denne forskjell den store toleranseverdi for det sømløse rør.

Det følgende uttrykk er en god tilnærmelse for varmegjennomgangskoeffisienten for reaktorrørveggen under antagelse av at diameteren av røret er stor sammenlignet med rørets tykkelse, hvilket er tilfelle i dette spesielle eksempel:

i/«dua hvor hr er varmegjennomgangskoeffisienten for reaktorrørveggen i Btu/(h)(ft^)("F), hvor K er varmeledningsevnen av reaktor-rørveggen i Btu/(h)(ft)("F) og tn er den nominelle tykkelse for reaktorrørveggen i fot. Uttrykt i de tilsvarende Si-enheter er det tilsvarende uttrykk for varmegjennomgangskoeffisienten også

For å beregne hr for hver type reaktorrør angitt ovenfor, var det nødvendig å bestemme nøyaktig varmeledningsevnen K. Dette ble gjort ved utledning av en ligning for K som var en funksjon av sammensetningen av det spesielle stål som anvendes:

hvor C er vektprosent karbon, Mn er vektprosent mangan, Cr er vektprosent krom, Ni er vektprosent nikkel, Si er vektprosent silisium, CoMo er summen av kobolt og molybden i vektprosent og PS er summen av fosfor og svovel i vektprosent.

I alt 71 datapunkter tatt fra Boyer, H.E. og Gall, T.L., red., ASM Metals Handbook, American Society for Metals, Metals Park, Ohio, 1984 og Touloukian, Y.S. et al., "Thermal Conductivity-Metallic Elements and Alloys", vol. 1 av Thermophysical Properties of Matter, IFI/Plenum, 1970, hvor hvert datapunkt inkluderte en verdi for varmeledningsevnen i watt/(cm)(•K) og vektprosentverdier for hver av C, Mn, Cr, Ni, Si, CoMo og PS. De datapunkter som ble tatt var primært for karbonstål og lavlegerte stål og utelukket eventuelle stål som var hurtigavkjølt (quenched) eller fremstilt ved herding ved lav temperatur. Dessuten var alle verdier for varmeledningsevne for datapunktene for temperaturer mellom 134"F (330°K) og 233°F (385°K). En ligning ble tilpasset datapunktene, og et omreg-ningstall på 57,7789 ble anvendt for å omregne fra watt/(cm)(°K) til Btu/(h)(ft)('F). Den resulterende ligning er som følger: K = 57,77891-0,184145C+0,103058C<2->0,090918Mn +0,004656Mn<2->0,019635C/Mn-0,08088Cr-0,040108Ni +0,029689COMO+0,083686CuC/Mn-0,118106Si +0,136711PS+0,640509), (4)

hvor K er angitt i Btu/(h) (ft) CP) .

Verdier for varmeledningsevnen K ble beregnet fra ligningen (4) for hver av de typer reaktorrør (Al0 6 Gr B og A516 Gr 70) som er angitt ovenfor ved anvendelse av vektprosentverdier for sammensetningen fra Lukens (se ovenfor). En midlere vekt-prosentverdi ble brukt dersom et område var gitt i Lukens, og en verdi på 75% av det maksimale ble brukt dersom en maksimal verdi var gitt. De beregnede K-verdier og nominell tykkelse tn-verdier for hver type reaktorrør ble deretter brukt i ligningen (2) for å oppnå verdier for varmegjennomgangskoeffisienten hr. Verdiene for K, tn og hr for hver type reaktorrør er angitt i tabell III.

Det kan ses fra tabell III at skjønt det sømløse reaktorrør har en noe høyere varmeledningsevne enn reaktorrøret fra den valsede plate, har røret fra den valsede plate en betydelig større varmegjennomgangskoeffisient (nesten 37% større). Denne større varmegjennomgangskoeffisient hr, slik den benyttes i varmeoverføringsberegninger i samband med en varmegjennom-

, I /oouo gangskoeffisient for reaktorinnholdet på ca. 2850 W/m<z>'K

(500 Btu/(h)(ft<2>)(<*>F)) for en oppslemmingsfilm og ca. 5415 W/m<2*>K (950 Btu/(h)(ft<2>)(°F)) for en filmvarmegjennomgangs-koeffisient for et kjølemiddel (vann), svarer til en anslått 12,8% økning i produksjonshastigheten for polymer ved en reaksjonstemperatur på 218°F (103,3°C) eller en anslått reduksjon på 6, 6°F (3,7°C) i reaksjonstemperatur ved en produksjonshastighet på 38,270 pund/h (17,375 kg/h) i henhold til oppfinnelsen under antagelse av at der produseres en etylen/heksen-kopolymer (mindre enn 1 vektprosent heksen) som har en tetthet på 0,955 g/ml med de følgende prosessbetingelser: reaktortrykk på 4,39 MPa, en hastighet for reaktorinnholdet på 8,32 m/s, en hastighet for vannkjølémiddelet på 2,68 m/s, en innløpstemperatur for vannkjølémiddelet på 70°C og med et reaktorinnhold som har et 62 volumprosent faststoffinnhold i et isobutan-fortynningsmiddel.

Claims

1. Apparat for fremstilling av etylenpolymer, karakterisert ved at det omfatter: a) et ledningsorgan for avgrensning av en strømningspassasje derigjennom for dannelse av al) et lukket kretsløp, idet minst ett parti av ledningsorganet omfatter a2) minst ett rør, som har en utvendig overflate, konstruert av valset plate som har to kanter føyet sammen langs en søm, særlig hvor den valsede plate omfatter et stål, b) et kjøleorgan for føring av en strøm av kjølefluid i varmevekslingsforhold med den utvendige overflate av det nevnte minst ett rør, c) et organ for innføring av minst én monomer som omfatter etylen i den nevnte passasje, d) et organ for innføring av en polymerisasjonskatalysator og fortynningsmiddel i passasjen, e) et organ for opprettelse av en strøm av den nevnte minst én monomer, katalysator og fortynningsmiddel i blanding gjennom den nevnte passasje og rundt det nevnte lukkede kretsløp, hvorved etylenpolymeren produseres i den nevnte passasje, og f) et organ for uttagning av polymer fra passasjen.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at det nevnte stål har én eller flere av de følgende egenskaper: a) en varmeledningsevne på minst 34,6 W/ir^C og en minimumsstrekkfasthet på minst 345 MPa, b) en varmeledningsevne på 43,3-51,9 W/m°C og en minimumsstrekkfasthet på 414-621 MPa, c) et innhold på mindre enn 0,5 vektprosent karbon, mindre enn 1,5 vektprosent mangan, mindre enn 1,0 vektprosent silisium, mindre enn 2,5 vektprosent krom og mindre enn 1,0 vektprosent nikkel, d) et innhold på mindre enn 0,25 vektprosent krom og mindre enn 0,25 vektprosent nikkel, og e) er valgt fra A516 Gr 70, A537 Cl 2, A202 Gr B, A285 Gr C, A514 Gr B, A515 Gr 70, A517 Gr A, A517 Gr B, A533 Ty A Cl 3, A542 Ty A Cl 2 og A678 Gr C, spesielt hvor det nevnte stål er A516 Gr 70, særlig hvor kantene av den valsede plate er sammenføyet langs sømmene ved en sveis, særlig hvor sveisen rager generelt longitudinalt langs minst ett rør.

3. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at det nevnte minst ett rør har en utvendig diameter på 25,4-76,2 cm, særlig hvor den valsede plate av det nevnte minst ett rør har en nominell veggtykkelse på 1,27-1,90 cm.

4. Apparat som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det nevnte kjøleorgan omfatter: minst ett rør som er generelt koaksialt anordnet med hensyn til og som omgir det nevnte minst ett rør av det nevnte ledningsorgan, slik at det avgrenser et generelt ringformet mellomrom mellom disse, og et organ for å føre det nevnte kjølefluid gjennom det ringformede mellomrom slik at kjølefluidet strømmer rundt og i berøring med den utvendige overflate av det nevnte minst ett rør av ledningsorganet, særlig hvor det nevnte minst ett rør av kjøleorganet også er konstruert av valset plate.

5. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at det nevnte minst ett rør i det nevnte ledningsorgan er generelt vertikalt orientert, særlig hvor det nevnte minst ett rør av det nevnte ledningsorgan omfatter en rekke generelt vertikalt orienterte rør, særlig hvor det nevnte ledningsorgan dessuten omfatter en rekke generelt horisontalt orienterte rør, særlig hvor de nevnte horisontalt orienterte rør er av en sømløs konstruksjon.

6. Fremgangsmåte til fremstilling av etylenpolymer, karakterisert ved at den omfatter: a) å skaffe et ledningsorgan som avgrenser en strømnings-passasje derigjennom for dannelse al) av et lukket kretsløp, idet minst et parti av ledningsorganet omfatter a2) minst ett rør konstruert av valset plate som har to kanter føyet sammen langs en søm, b) å innføre minst én monomer som omfatter etylen i den nevnte passasje, c) å innføre en polymerisasjonskatalysator og fortynningsmiddel i den nevnte passasje, d) å opprette en strøm av minst én monomer, den nevnte katalysator og det nevnte fortynningsmiddel i blanding gjennom den nevnte passasje og rundt det nevnte lukkede kretsløp for derved å produsere etylenpolymer i den nevnte passasje, e) å føre en strøm av kjølefluid i løpet av trinn (d) i varmevekslingsforhold med den utvendige overflate av det nevnte minst ett rør i det nevnte ledningsorgan, og f) å ta ut polymer fra den nevnte passasje.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at den nevnte minst én monomer består hovedsakelig av etylen, særlig hvor den nevnte minst én monomer omfatter etylen og et annet alken i en mengde på mindre enn 25 vektprosent.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at innholdet av det nevnte minst ett rør i trinn (d) har en temperatur på 65,6-121,1°C, særlig hvor innholdet i det nevnte minst ett rør i trinn (d) har et trykk på 3,10-5,50 MPa, særlig hvor produksjonshastigheten av etylenpolymer i trinn (d) er 13 600-22 700 kg/h.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at den valsede plate omfatter et stål som har en eller flere av de følgende egenskaper: a) en varmeledningsevne på minst 34,6 W/m^C og en minimumsstrekkfasthet på minst 345 MPa, b) en varmeledningsevne på 43,3-51,9 W/m°C og en minimumsstrekkfasthet på 414-621 MPa, c) et innhold på mindre enn 0,5 vektprosent karbon, mindre" enn 1,5 vektprosent mangan, mindre enn 1,0 vektprosent silisium, mindre enn 2,5 vektprosent krom og mindre enn 1,0 vektprosent nikkel, d) et innhold på mindre enn 0,25 vektprosent krom og mindre enn 0,25 vektprosent nikkel, e) er valgt fra A516 Gr 70, A537 Cl 2, A202 Gr B, A285 Gr C, A514 Gr B, A515 Gr 70, A517 Gr A, A517 Gr B, A533 Ty A Cl 3, A542 Ty A Cl 2 og A678 Gr C, spesielt hvor stålet er A516 Gr 70.

178308

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at det nevnte minst ett rør har en utvendig diameter på 25,4-76,2 cm, særlig hvor den nevnte valsede plate av det nevnte minst ett rør har en nominell veggtykkelse på 1,27-1,90 cm, særlig hvor der videre er skaffet minst ett rør som er generelt koaksialt anordnet med hensyn til og som omgir det nevnte minst ett rør av det nevnte ledningsorgan slik at det avgrenser et generelt ringformet mellomrom mellom disse, og hvor i trinn (e) det nevnte kjølefluid føres gjennom det nevnte ringformede mellomrom slik at det strømmer rundt og i berøring med den utvendige overflate av det nevnte minst ett rør av det nevnte ledningsorgan, særlig hvor det nevnte minst ett rør av det nevnte ledningsorgan er generelt vertikalt orientert slik at strømmen av innholdet deri er i en generelt vertikal retning.