RU2674968C1 - Сепаратор с встроенными разрывными мембранами для разделения компонентов реакционной смеси, полученной в результате полимеризации под высоким давлением этиленненасыщенных мономеров - Google Patents
Сепаратор с встроенными разрывными мембранами для разделения компонентов реакционной смеси, полученной в результате полимеризации под высоким давлением этиленненасыщенных мономеров Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674968C1 RU2674968C1 RU2016126001A RU2016126001A RU2674968C1 RU 2674968 C1 RU2674968 C1 RU 2674968C1 RU 2016126001 A RU2016126001 A RU 2016126001A RU 2016126001 A RU2016126001 A RU 2016126001A RU 2674968 C1 RU2674968 C1 RU 2674968C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separator
- mpa
- pressure
- fraction
- reaction mixture
- Prior art date
Links
- 230000009172 bursting Effects 0.000 title claims abstract description 68
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000178 monomer Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 38
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 59
- 239000002685 polymerization catalyst Substances 0.000 claims description 13
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 44
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 29
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 22
- -1 Polyethylene Polymers 0.000 description 12
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N Propene Chemical compound CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N Propionic aldehyde Chemical compound CCC=O NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 239000011953 free-radical catalyst Substances 0.000 description 4
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 4
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 4
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- HSLFISVKRDQEBY-UHFFFAOYSA-N 1,1-bis(tert-butylperoxy)cyclohexane Chemical compound CC(C)(C)OOC1(OOC(C)(C)C)CCCCC1 HSLFISVKRDQEBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 1-decene Chemical compound CCCCCCCCC=C AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GOXQRTZXKQZDDN-UHFFFAOYSA-N 2-Ethylhexyl acrylate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C=C GOXQRTZXKQZDDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRDXTHSSNCTAGY-UHFFFAOYSA-N 2-cyclohexylpyrrolidine Chemical compound C1CCNC1C1CCCCC1 KRDXTHSSNCTAGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CARSMBZECAABMO-UHFFFAOYSA-N 3-chloro-2,6-dimethylbenzoic acid Chemical compound CC1=CC=C(Cl)C(C)=C1C(O)=O CARSMBZECAABMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FFWSICBKRCICMR-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-2-hexanone Chemical compound CC(C)CCC(C)=O FFWSICBKRCICMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 125000005603 azodicarboxylic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 2
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 2
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N di-tert-butyl peroxide Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)C LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FDPIMTJIUBPUKL-UHFFFAOYSA-N pentan-3-one Chemical compound CCC(=O)CC FDPIMTJIUBPUKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- GJBRNHKUVLOCEB-UHFFFAOYSA-N tert-butyl benzenecarboperoxoate Chemical compound CC(C)(C)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 GJBRNHKUVLOCEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)C=C ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N tert‐butyl hydroperoxide Chemical compound CC(C)(C)OO CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDGNCLDCOVTOCS-UHFFFAOYSA-N (2-methylpropan-2-yl)oxy propan-2-yl carbonate Chemical compound CC(C)OC(=O)OOC(C)(C)C KDGNCLDCOVTOCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RQHGZNBWBKINOY-PLNGDYQASA-N (z)-4-tert-butylperoxy-4-oxobut-2-enoic acid Chemical compound CC(C)(C)OOC(=O)\C=C/C(O)=O RQHGZNBWBKINOY-PLNGDYQASA-N 0.000 description 1
- SPTHWAJJMLCAQF-UHFFFAOYSA-N 1,2-di(propan-2-yl)benzene;hydrogen peroxide Chemical compound OO.CC(C)C1=CC=CC=C1C(C)C SPTHWAJJMLCAQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZFFMLCVRJBZUDZ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dimethylbutane Chemical class CC(C)C(C)C ZFFMLCVRJBZUDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OBETXYAYXDNJHR-UHFFFAOYSA-N 2-Ethylhexanoic acid Chemical compound CCCCC(CC)C(O)=O OBETXYAYXDNJHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJRDRFZYKKFYMO-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-2-(2-methylbutan-2-ylperoxy)butane Chemical compound CCC(C)(C)OOC(C)(C)CC JJRDRFZYKKFYMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AQKYLAIZOGOPAW-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-yl 2,2-dimethylpropaneperoxoate Chemical compound CCC(C)(C)OOC(=O)C(C)(C)C AQKYLAIZOGOPAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IFXDUNDBQDXPQZ-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-yl 2-ethylhexaneperoxoate Chemical compound CCCCC(CC)C(=O)OOC(C)(C)CC IFXDUNDBQDXPQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GTJOHISYCKPIMT-UHFFFAOYSA-N 2-methylundecane Chemical compound CCCCCCCCCC(C)C GTJOHISYCKPIMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XYFRHHAYSXIKGH-UHFFFAOYSA-N 3-(5-methoxy-2-methoxycarbonyl-1h-indol-3-yl)prop-2-enoic acid Chemical compound C1=C(OC)C=C2C(C=CC(O)=O)=C(C(=O)OC)NC2=C1 XYFRHHAYSXIKGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 3-methylideneoxolane-2,5-dione Chemical compound C=C1CC(=O)OC1=O OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NGCFVIRRWORSML-UHFFFAOYSA-N 3-phenylbutan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)C(C)C1=CC=CC=C1 NGCFVIRRWORSML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZPQAKYPOZRXKFA-UHFFFAOYSA-N 6-Undecanone Chemical compound CCCCCC(=O)CCCCC ZPQAKYPOZRXKFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SGVYKUFIHHTIFL-UHFFFAOYSA-N Isobutylhexyl Natural products CCCCCCCC(C)C SGVYKUFIHHTIFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- JEAIVVDKUUARLF-UHFFFAOYSA-N acetyloxycarbonylperoxycarbonyl acetate Chemical compound CC(=O)OC(=O)OOC(=O)OC(C)=O JEAIVVDKUUARLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- RFAZFSACZIVZDV-UHFFFAOYSA-N butan-2-one Chemical compound CCC(C)=O.CCC(C)=O RFAZFSACZIVZDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N butyric aldehyde Natural products CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N caproic acid ethyl ester Natural products CCCCCC(=O)OCC SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N crotonic acid Chemical compound C\C=C\C(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N 0.000 description 1
- YQHLDYVWEZKEOX-UHFFFAOYSA-N cumene hydroperoxide Chemical compound OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 YQHLDYVWEZKEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLCKNMAZFRMCJJ-UHFFFAOYSA-N cyclohexyl cyclohexyloxycarbonyloxy carbonate Chemical compound C1CCCCC1OC(=O)OOC(=O)OC1CCCCC1 BLCKNMAZFRMCJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 150000004891 diazines Chemical class 0.000 description 1
- UIWXSTHGICQLQT-UHFFFAOYSA-N ethenyl propanoate Chemical compound CCC(=O)OC=C UIWXSTHGICQLQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- WTSJNHOXCQCNSM-UHFFFAOYSA-N hexyl 2-ethyl-2,5,5-trimethylheptaneperoxoate Chemical compound CC(C(=O)OOCCCCCC)(CCC(C)(CC)C)CC WTSJNHOXCQCNSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- AQIRXGQDSUUKQA-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide;4-methylpentan-2-one Chemical compound OO.CC(C)CC(C)=O AQIRXGQDSUUKQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- VKPSKYDESGTTFR-UHFFFAOYSA-N isododecane Natural products CC(C)(C)CC(C)CC(C)(C)C VKPSKYDESGTTFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N methacrylic anhydride Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(=O)C(C)=C DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004978 peroxycarbonates Chemical class 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- WYKYCHHWIJXDAO-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-ethylhexaneperoxoate Chemical compound CCCCC(CC)C(=O)OOC(C)(C)C WYKYCHHWIJXDAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJMYWORNLPSJQO-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(C)(C)C SJMYWORNLPSJQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NMOALOSNPWTWRH-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 7,7-dimethyloctaneperoxoate Chemical compound CC(C)(C)CCCCCC(=O)OOC(C)(C)C NMOALOSNPWTWRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N trans-crotonic acid Natural products CC=CC(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F6/00—Post-polymerisation treatments
- C08F6/06—Treatment of polymer solutions
- C08F6/10—Removal of volatile materials, e.g. solvents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/002—Component parts of these vessels not mentioned in B01J3/004, B01J3/006, B01J3/02 - B01J3/08; Measures taken in conjunction with the process to be carried out, e.g. safety measures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0036—Flash degasification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0063—Regulation, control including valves and floats
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
- C08F10/02—Ethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/38—Polymerisation using regulators, e.g. chain terminating agents, e.g. telomerisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F6/00—Post-polymerisation treatments
- C08F6/04—Fractionation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F6/00—Post-polymerisation treatments
- C08F6/26—Treatment of polymers prepared in bulk also solid polymers or polymer melts
- C08F6/28—Purification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
- B01J2219/185—Details relating to the spatial orientation of the reactor vertical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
- B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
- B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
- B01J2219/1943—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped cylindrical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
- B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
- B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
- B01J2219/1946—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped conical
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к сепаратору, работающему под давлением от 10 МПа до 50 МПа для разделения состава, содержащего жидкие компоненты и газообразные компоненты, на жидкую фракцию и газовую фракцию, способу разделения при давлении от 10 МПа до 50 МПа указанного состава и способу получения гомополимеров этилена или сополимеров из этиленненасыщенных мономеров в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами при температурах от 100°С до 350°С и давлении в пределах от 110 МПа до 500 МПа в реакторе полимеризации. Сепаратор имеет цилиндрическую форму и устанавливается вертикально, в верхней части имеет люк, окруженный утолщенной частью стенки сепаратора. Сепаратор оснащен устройствами ввода состава в сепаратор, устройствами отбора газовой фракции с верхней части сепаратора и устройствами отбора жидкой фракции с нижней части сепаратора. Сепаратор также содержит по меньшей мере одну разрывную мембрану, удерживаемую держателем разрывной мембраны, который герметично установлен в отверстии утолщенной части стенки сепаратора. Способ разделения при давлении от 10 МПа до 50 МПа состава, содержащего жидкие компоненты и газообразные компоненты, на жидкую фракцию и газовую фракцию, осуществляемый в сепараторе вышеуказанной конструкции, включает следующие стадии: подачу реакционной смеси в сепаратор, разделение реакционной смеси на газовую фракцию и жидкую фракцию, отбор газовой фракции из верхней части сепаратора и отбор жидкой фракции из нижней части сепаратора. В способе получения гомополимеров этилена или сополимеров из этиленненасыщенных мономеров в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами при температурах от 100°С до 350°С и давлении в пределах от 110 МПа до 500 МПа в реакторе полимеризации разделение реакционной смеси, полученной при полимеризации, осуществляется в сепараторе вышеуказанной конструкции. Техническим результатом является предотвращение образования застойного пространства и упрощение конструкции сепаратора. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится: к сепаратору, работающему под давлением от 10 МПа до 50 МПа, для разделения состава, содержащего жидкие компоненты и газообразные компоненты, на жидкую фракцию и газовую фракцию; способу разделения под давлением от 10 МПа до 50 МПа состава, содержащего жидкие компоненты и газообразные компоненты, на жидкую фракцию и газовую фракцию; способу получения гомополимеров этилена или сополимеров из этиленненасыщенных мономеров в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами, где разделение реакционной смеси, полученной полимеризацией, осуществляется в таком сепараторе.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Полиэтилен представляет собой широко используемый товарный полимер. Его получают различными способами. Полимеризация в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами при повышенных давлениях представляла собой впервые разработанный способ получения полиэтилена и продолжает представлять собой востребованный способ получения полиэтилена низкой плотности (ПЭНП).
Стандартная компоновка установки получения полиэтилена низкой плотности включает в себя, помимо реактора полимеризации, представляющего собой автоклав или трубчатый реактор или их комбинацию, и прочее оборудование. При создании избыточного давления для компонентов реакции, как правило, используется набор из двух компрессоров: компрессора первой ступени и компрессора второй ступени. Установка полимеризации при высоком давлении в конце стадии полимеризации обычно содержит дополнительные устройства типа экструдеров и грануляторов, для гранулирования полученного полимера. Кроме того, такая установка полимеризации, как правило, включает в себя устройства для подачи мономеров и сомономеров, катализаторов полимеризации со свободными радикалами, модификаторов или других веществ, в одно или несколько мест, относительно места проведения реакции полимеризации.
Характерной чертой полимеризации этиленненасыщенных мономеров при высоком давлением и использовании катализаторов является далеко не полная степень превращения мономеров. При полимеризации в трубчатом реакторе за один реакторный цикл превращению подвергается примерно от 10% до 50% дозированной подачи мономеров, а в реакторе автоклавного типа превращению подвергается примерно от 8% до 30% дозированной подачи мономеров. Соответственно, обычной практикой является разделение выгруженной реакционной смеси на полимерные и газообразные компоненты и повторная переработка мономеров. Во избежание ненужных циклов декомпрессии и сжатия, разделение на полимерные и газообразные компонентов, как правило, осуществляется в две стадии. Выходящая из реактора смесь мономера с полимером подается в первый сепаратор, часто называемый сепаратор отделения продукта под высоким давлением, в котором осуществляется разделение на полимерные и газообразные компоненты при давлении, позволяющем осуществлять повторную циркуляцию этилена и сомономеров, отделенных от реакционной смеси мономера с полимером, в месте между компрессором первой ступени и компрессором второй ступени. Полимерные компоненты внутри первого сепаратора находятся в жидком состоянии. Уровень жидкой фазы в первом сепараторе обычно измеряется радиометрическим способом измерения уровня и контролируется перепускным клапаном. Жидкая фаза, полученная в первом сепараторе, подается во второй сепаратор, часто называемый сепаратор отделения продукта при низком давлении, где происходит дальнейшее разделение полимерных и газообразных компонентов при низком давлении. Этилен и сомономеры, отделенные от смеси во втором сепараторе, подаются в компрессор первой ступени, где они сжимаются до давления подачи свежего этилена, смешиваются с потоком свежего этилена, а объединенные потоки подвергаются сжатию до давления возвращаемого потока газа высокого давления.
Первый сепаратор, обычно работающий под давлением от 10 МПа до 50 МПа, оснащается предохранительными устройствами для защиты сепаратора от слишком высокого давления. Для этих целей обычно используются разрывные мембраны. Разрывные мембраны устанавливаются на выпускные линии сепараторов, через которые осуществляется отбор газообразной фракции для повторной подачи в компрессор второй ступени. Для предотвращения закупорки разрывных мембран полимером, захваченным газом рециркуляции, следует избегать застойного пространства перед разрывными мембранами. В целях безопасности разрывные мембраны часто монтируются в массивном стальном блоке.
Новые современные предприятия проектируются на большую мощность одной производственной линии, чем в прошлом. В связи с более высокой скоростью пропускания материала возникает необходимость в использовании сепараторов большего размера и, соответственно, увеличивается объем сброса давления разрывными мембранами при их срабатывании. Поскольку диаметр существующих разрывных мембран ограничен, то возникает потребность установки более чем одной разрывной мембраны, чтобы обеспечить достаточно быстрое стравливание давления. Более того, поскольку установка разрывной мембраны требует определенного места для ее сборки, исключения застойного пространств и установки разрывных мембраны непосредственно на линиях с постоянным потоком газа, то возникает необходимость отбирать газ, выходящий из сепаратора, более чем через одну выпускную линию, чтобы устанавливать разрывные мембраны в непосредственной близости от первого сепаратора.
В соответствии с этим целью настоящего изобретения является преодоление недостатков прототипа и установки в сепараторе одной или нескольких разрывных мембран без образования застойного пространства при относительной простоте и экономичности конструкции сепаратора, который не требует разъема для газа, выходящего из сепаратора и прохождения через более чем одну выпускную линию, и исключающий установку разрывных мембран в отдельных массивных стальных блоках.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Нами обнаружено, что данная цель достигается сепаратором, работающим под давлением от 10 МПа до 50 МПа, для разделения состава, содержащего жидкие компоненты и газообразные компоненты, на жидкую фракцию и газообразную фракцию, где:
сепаратор имеет цилиндрическую форму и устанавливается вертикально;
сепаратор в верхней части имеет люк, окруженный утолщенной частью стенки сепаратора;
сепаратор, оснащен устройствами ввода состава в сепаратор, устройствами отбора газовой фракции с верхней части сепаратора и устройствами отбора жидкой фракции с нижней части сепаратора; и
сепаратор, содержит, по меньшей мере, одну разрывную мембрану, удерживаемую держателем разрывной мембраны, которая герметично установлена в отверстии утолщенной части стенки сепаратора.
Более того, нами разработан способ разделения под давлением от 10 МПа до 50 МПа, состава, содержащего жидкие компоненты и газообразные компоненты, на жидкую фракцию и газообразную фракцию и способ получения гомополимеров этилена или сополимеров из этиленненасыщенных мономеров в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами при температурах от 100°С до 350°С и давлении в пределах от 110 МПа до 500 МПа в реакторе полимеризации, где разделение реакционной смеси, полученной полимеризацией, осуществляется в таком сепараторе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Рис. 1 представлено схематическое изображение типовой компоновки подходящего трубчатого реактора полимеризации.
На Рис. 2а представлено схематическое изображение вертикального и поперечного сечения сепаратора в соответствии с известным уровнем техники. На Рис. 2b представлено схематическое изображение горизонтальной проекции сепаратора в соответствии с известным уровнем техники.
На Рис. 3 представлено схематическое изображение держателя разрывной мембраны с встроенной разрывной мембраной в соответствии с известным уровнем техники, и в соответствии с настоящим изобретением.
На Рис. 4а представлено схематическое изображение вертикального и поперечного сечения сепаратора в соответствии с настоящим изобретением. На Рис. 4b представлено схематическое изображение горизонтальной проекции сепаратора в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к сепаратору, работающему под давлением от 10 МПа до 50 МПа, предпочтительнее от 20 МПа до 30 МПа, для разделения состава, содержащего жидкие компоненты и газообразные компоненты, на жидкую фракцию и газообразную фракцию. Сепаратор оснащен устройствами ввода состава в сепаратор, устройствами отбора газовой фракции в верхней части сепаратора и устройствами отбора жидкой фракции в нижней части сепаратора. Устройство отбора газовой фракции в верхней части сепаратора, предпочтительно представляет собой отверстие выпуска газа в верхней части сепаратора. Устройство отбора жидкой фракции в нижней части сепаратора, предпочтительно представляет собой отверстие выпуска жидкой фазы в нижней части сепаратора. Предпочтительным является выполнение нижней части сепаратора в виде конуса.
Сепаратор, в соответствии с настоящим изобретением, имеет цилиндрическую форму и устанавливается вертикально. Сепаратор, предпочтительно, имеет отношение длины к диаметру L/D от 4 до 10, более предпочтительно от 5 до 8. Значения длины и диаметра сепаратора относятся к внутренним размерам. Предпочтительная длина сепаратора составляет от 3 метра до 20 метров и более предпочтительно от 5 метров до 15 метров. Предпочтительный диаметр сепаратора составляет от 0,5 метра до 2,5 метров и более предпочтительно от 1 метров до 2 метров. Если нижняя часть сепаратора выполнена в виде конуса, то высота конуса входит в длину сепаратора.
Сепаратор в верхней части имеет люк, окруженный утолщенной частью стенки сепаратора. Предпочтительно диаметр люка составляет, по меньшей мере, 0,4 метра, а более предпочтительно составляет от 0,5 м до 0,8 м. Утолщенная часть стенки сепаратора в его верхней части выполняется с учетом того, что диаметр люка меньше внутреннего диаметр сепаратора в его цилиндрической части, а наружный диаметр сепаратора в районе люка не уменьшается в той же пропорции. Предпочтительно сепаратор конструируется таким образом, чтобы наружный диаметр сепаратора оставался постоянным в верхней части сепаратора, означая идентичность наружного диаметра сепаратора в верхней части наружному диаметру сепаратора в его цилиндрической части, и, соответственно, отсутствие сужения к верхней части, в то время как внутренний диаметр сепаратора в его цилиндрической части остается больше диаметра люка. Обычно люк закрывается герметичной крышкой, плотно прижимаемой к корпусу сепаратора, предпочтительно винтами. Предпочтительно винты, соединяющие крышку с корпусом сепаратора, устанавливаются на верхней утолщенной части стенки сепаратора.
Типичные объемы сепараторов по настоящему изобретению составляют от 4 м3 до 20 м3. Данные сепараторы используются, например, в качестве сепаратора отделения продукта под высоким давлением для установок полимеризации под высоким давлением с годовой производительностью от 80000 до 500000 тонн ПЭНП.
Устройство ввода состава в сепаратор представляет собой впускное отверстие в стенке сепаратора. Предпочтительно, чтобы устройство ввода состава в сепаратор представляло собой впускной трубопровод, обычно называемый также погружной трубой, входящей вертикально сверху в сепаратор. Данный впускной трубопровод предпочтительно располагается по центру сепаратора и встраивается в крышку люка. Предпочтительным соединением впускного трубопровода с крышкой является съемный фланец.
Для предпочтительных впускных трубопроводов отношение внутреннего диаметра входного трубопровода на его нижнем конце, то есть на выходе трубы, и внутреннего диаметра сепаратора в его цилиндрической части составляет от 0,2 до 0,4 и более предпочтительно от 0,22 до 0,35. Сохранение предпочтительного соотношения внутреннего диаметра входного трубопровода на его нижнем конце к внутреннему диаметру сепаратора в его цилиндрической части предпочтительно достигается за счет использования в качестве впускного трубопровода трубы, расширяющейся в своей нижней части. Предпочтительно предусмотреть возможность переустановки впускного трубопровода, т.е. его вытаскивание из сепаратора путем отсоединения специального фланца люка на его верхней части.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, впускной трубопровод входит в сепаратор на расстояние от 25% до 50% от длины сепаратора, а более предпочтительно от 30% до 40% от длины сепаратора.
Сепаратор, в соответствии с настоящим изобретением, характеризуется тем, что содержит, по меньшей мере, одну разрывную мембрану, удерживаемую держателем разрывной мембраны, которая герметично установлена в отверстии утолщенной части стенки сепаратора. Разрывные мембраны, часто называемые мембранными предохранительными устройствами или разрывными диафрагмами, представляют собой устройства для сброса давления без обратного включения, которые защищают сепараторы или системы, работающие под давлением, в качестве конечных элементов защиты от слишком высокого давления. Разрывные мембраны обеспечивают мгновенное срабатывание на повышение давления, но после разрыва не подлежат восстановлению. В известном смысле разрывная мембрана как таковая, разрываемая при возникновении слишком высокого давления и встраиваемая в сепаратор или систему, подлежащие защите, меняется без дополнительных сложностей. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, разрывная мембрана удерживается держателем, к которому она крепится, предпочтительно, стопорной гайкой или винтом, образуя узел разрывной мембраны. Держатель разрывной мембраны герметично соединен с корпусом сепаратора. Предпочтительным является крепление держателя разрывной мембраны к стенке сепаратора с помощью фланцевого соединения с внешней стороны.
В случае разрыва мембраны следует предусмотреть соответствующий выход содержимого сепаратора через отверстие, образованное при разрыве. Соответственно, держатель разрывной мембраны предпочтительно соединяется с вентиляционной линией, которая в чрезвычайной ситуации позволяет передавать содержимое сепаратора в безопасное место, на факел или в атмосферу, например, через продувочную емкость. Поскольку части разорванной мембраны будут выбрасываться через держатель разрывной мембраны, то предпочтительной является установка в соответствующих местах в вентиляционных линиях устройств поглощения кинетической энергии, так называемых улавливающих приспособлений, чтобы части разорванной мембраны не закупорили или не застряли в вентиляционных линиях. Такими устройствами для поглощения кинетической энергии являются, например, концы трубопроводов, залитые свинцом.
В соответствии с настоящим изобретением, держатель разрывной мембраны устанавливается в отверстие в утолщенной части стенки сепаратора. Эта зона сепаратора имеет достаточную прочность и в ней могут быть просверлены одно или несколько отверстий без ущерба баростойкости сепаратора. Предпочтительно, утолщенная часть в верхней части стенки сепаратора имеет, по меньшей мере, два отверстия, одно в качестве выпускного отверстия для отбора газообразной фракции из верхней части сепаратора, и, по меньшей мере, одно для установки держателя разрывной мембраны. В утолщенной части стенки сепаратора на одной высоте сверлится до восьми отверстий, а предпочтительные сепараторы имеют одно отверстие в качестве выпускного отверстия для отбора газообразной фракции из верхней части сепаратора и от 1 до 7 отверстий для установки держателей разрывных мембран. Особенно предпочтительным сепаратором является сепаратор, имеющий одно отверстие в качестве выпускного отверстия для отбора газообразной фракции из верхней части и от 1 до 3 отверстий для установки держателей разрывных мембран.
Предпочтительным является размещение разрывных мембран без образования застойного пространства, то есть без закупоривания передней части разрывной мембраны в месте, которое находится в контакте с газовой фракцией в сепараторе. Следовательно, предпочтительным местом установки разрывных мембран является внутренний конец отверстия в утолщенной части стенки сепаратора с учетом того, что поверхность узла разрывной мембраны, находящаяся в контакте с газообразной фракцией в сепараторе, и поверхность стенки люка выполняются в одной плоскости. Следует понимать, что из-за конструктивных соображений внешняя поверхность разрывной мембраны обычно, но не всегда, совпадает с внешней поверхностью узла разрывной мембраны. Обычно разрывная мембрана крепится на держателе разрывной мембраны стопорной гайкой, охватывающей разрывную мембрану по ее наружной кромке, не захватывая центральную часть. Данный зазор между разрывной мембраной и поверхностью стенки люка, то есть расстояние между плоскостью наружной поверхности разрывной мембраны и плоскостью поверхности стенки люка, обычно составляет несколько миллиметров и часто составляет от 2 до 10 мм.
Сепаратор по настоящему изобретению, предпочтительно используется в качестве сепаратора продукта высокого давления при полимеризации под высоким давлением этиленненасыщенных мономеров в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами. Полимеризация под высоким давлением предпочтительно представляет собой гомополимеризацию этилена или сополимеризацию этилена с одним или несколькими прочими мономерами, при условии, что эти мономеры сополимеризуемы с этиленом под высоким давлением при наличии свободных радикалов. Примерами подходящих сополимеризуемых мономеров являются: α,β-ненасыщенные С3-С8 карбоновые кислоты, в частности: малеиновая кислота, фумаровая кислота, итаконовая кислота, акриловая кислота, метакриловая кислота и кротоновая кислота; производные, ненасыщенных α,β-С3-С8 карбоновых кислот, например, ненасыщенные С3-С15 сложные эфиры карбоновой кислоты, в частности: сложные эфиры С1-С6 алифатических спиртов или их ангидриды, в частности: метил-метакрилат, этил-метакрилат, n-бутил-метакрилат или трет-бутил-метакрилат, метилакрилат, этилакрилат, n-бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, трет-бутилакрилат, метакриловой ангидрид, малеиновый ангидрид или итаконовый ангидрид; и 1-олефины, такие как пропен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен или 1-децен. Кроме того, в качестве сомономеров могут использоваться винилкарбоксилаты, в частности, винилацетат. Особо пригодны в качестве сомономера: пропен, 1-бутен, 1-гексен, акриловая кислота, n-бутилакрилат, трет-бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, винилацетат или винилпропионат.
В случае сополимеризации, доля сомономера или сомономеров в реакционной смеси составляет от 1 до 50 вес. %, предпочтительно от 3 до 40 вес. %, исходя из количество мономеров, то есть общего количества этилена и других мономеров. В зависимости от типа сомономера является предпочтительной подача сомономеров через более чем одну точку ввода в реакторе. Предпочтительной является подача сомономеров со стороны всасывания компрессора второй ступени.
Для целей настоящего изобретения, полимерами или полимерным сырьем являются все вещества, которые состоят из, по меньшей мере, двух мономерных цепочек. Они, предпочтительно, представляют собой полиэтилены низкой плотности со средней молекулярной массой Мn более 20000 г/моль. Термин полиэтилен низкой плотности подразумевает включение гомополимеров этилена и сополимеров этилена. Способ, согласно настоящему изобретению, может с успехом использоваться при получении олигомеров, парафинов и полимеров с молекулярной массой Мn менее 20000 г/моль.
Возможными катализаторами запуска полимеризации в присутствии свободных радикалов в соответствующих зонах реакции являются все вещества, производящие химические радикалы в условиях реактора полимеризации, например, кислород, воздух, азосоединения или пероксидные катализаторы полимеризации. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения полимеризацию проводят с использованием кислорода, поданного либо в виде чистого O2 или как воздуха. В случае полимеризации кислородом, катализатор, как правило, сначала смешивают с этиленовым сырьем, а затем подают в реактор. В данном случае можно подавать не только поток, содержащий мономер и кислород в начало реактора полимеризации, но также к одной или ряду точек вдоль реактора, создавая две или несколько зон реакции. Использование органических пероксидов или азосоединений в качестве катализаторов также представляет собой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Примерами органических пероксидов являются сложные пероксиэфиры, пероксикетали, пероксикетоны и пероксикарбонаты, например, ди-2-этилгексил- пероксидикарбонат, дициклогексил-пероксидикарбонат, диаце-тил-пероксидикарбонат, терт-бутил пероксиизопропилкарбрнат, ди-втор-бутил-пероксидикарбонат, ди-терт-бутилпероксид, ди-терт-амилпероксид, дикумилпероксид, 2,5-диметил-2,5-ди-терт-бутилпероксигексан, терт-бутил-кумилпероксид, 2,5-диметил-2,5-ди-терт-бутил-преокси-гекс-3-ин, 1,3-диизопропил-ионогидроперооксид или терт-бутил-гидропероксид, дидеканоилпероксид, 2,5-диметил-2,5-ди-2-этилгексаноилпероксигексан, терт-амилперокси-2-этилгексаноат, диббензоилпероксид, терт-бутилперокси-2-этил-гексаноат, терт-бутил-пероксидиэтилацетат, терт-бутил-пероксидиэтилизобутират, терт-бутил-перокси-3,5,5-триметилгексанот, 1,1-ди-терт-бутил-перокси-3,3,5-триметилциклогексаноат, 1,1-ди-терт-бутилперокси-циклогексан, терт-бутил пероксиацетат, кумил- пероксинеоденеодеканоат, терт-бутил-амил-пероксинеодеканоат, терт-амил-пероксипивалат, терт-бутил-пероксинеодеканоат, терти-бутил- пермалеат, терт-бутил-пероксипивалат, терт-бутил-пероксиизоизононаноат, ди-изопропилбензол гидропероксид, кумил-гидропероксид, терт-бутил- пероксибензоат, метил-изобутил-кетон-гидропероксид, 3,6,9-триэтил-3,6,9-триметил-трипероксоциклононан и 2,2-ди-терт-бутил-пероксибутан. Пригодны для использования алифатические азосоединения (диазины), азодикарбоновые сложные эфиры, азодикарбоновые динитрилы, такие как азобисизобутиронитрил и углеводороды, которые разлагаются на свободные радикалы и упоминаются в качестве катализаторов С-С, например производные 1,2-дифенил-1,2-диметилэтана и производные 1,1,2,2-тетраметилэтана. Можно использовать отдельные катализаторы или, предпочтительно, смеси различных катализаторов. Большой спектр катализаторов, в частности пероксидов, предлагается компанией «Akzo Nobel» под торговыми марками Trigonox® или Perkadox®.
Подходящие пероксидные катализаторы полимеризации включают в себя, например: 1,1-ди-терт-бутил-перокси-циклогесан, 2,2-ди-терт-бутил-перокси-бутан, терт-бутил-перокси-3,5,5-триметилгексаноат, терт-бутил-пероксибензоат, 2,5-диметил-2,5-ди-терт-бутил-перокси-гексан, терт-бутил-кумил-пероксид, ди-терт-бутил-пероксид и 2,5-диметил-2,5-ди-терт-бутил-перокси-гекс-3-ин, а особенно предпочтительными являются терт-бутил-перокси-3,5,5-триметилгексаноат, ди-2-этилгексил-преоксидикарбрнат или терт-бутил-перокси-2-этилгексаноат.
Катализаторы могут использоваться по отдельности или в виде смеси с концентрацией от 0,1 моль/т до 50 моль/т полученного полиэтилена, в частности от 0,2 моль/т до 20 моль/т, в каждой зоне реакции. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, катализатор полимеризации в присутствии свободных радикалов, подаваемых в зону реакции, представляет собой смесь, по меньшей мере, из двух различных азосоединений или органических пероксидов. При использовании таких смесей катализаторов предпочтительна их подача во все зоны реакции. Ограничений на количество различных катализаторов в такой смеси нет, но, тем не менее, предпочтительным является содержание в смеси от двух до шести катализаторов, а, в частности, двух, трех или четырех различных катализаторов. Особое предпочтение отдается применению смеси катализаторов, которые имеют разные температуры разложения.
Часто представляется выгодным использование катализаторов в растворенном состоянии. Примерами подходящих растворителей являются кетоны и алифатические углеводороды, в частности, октан, декан и изододекан, а также другие насыщенные С8-С25 углеводороды. Растворы содержат катализаторы или смеси катализаторов в соотношении от 2 до 65 вес. %, предпочтительно от 5 до 40 вес. % и особенно предпочтительно от 8 до 30 вес. %.
В процессе полимеризации под высоким давлением, молекулярная масса полимеров, подлежащих изготовлению, обычно меняется путем добавления модификаторов, которые действуют как регуляторы молекулярной массы. Примерами подходящих модификаторов являются: водород, алифатические и олефиновые углеводороды; например, пропан, бутан, пентан, гексан, циклогексан, пропен, 1-бутен, 1-пентен или 1-гексен; кетоны, такие как ацетон, метилэтилкетон (2-бутанон), метилизобутилкетон, метилизоамилкетон, диэтилкетон или диамилкетон; альдегиды, такие как формальдегид, ацетальдегид или пропионовый альдегид и насыщенные алифатические спирты, такие как метанол, этанол, пропанол, изопропанол или бутанол. Особое предпочтение отдается использованию насыщенных алифатических альдегидов, в частности, пропиональдегида или 1-олефинов, таких как пропен, 1-бутен или 1-гексен, или алифатических углеводородов, таких как пропан.
Полимеризация под высоким давлением предпочтительно осуществляется: при давлении от 110 МПа до 500 МПа, предпочтительнее при давлении от 160 МПа до 350 Мпа, а давление от 200 МПа до 330 МПа особенно предпочтительно для полимеризации в трубчатом реакторе; давление от 110 МПа до 300 МПа является предпочтительным, а давление от 120 МПа до 280 МПа особенно предпочтительным для полимеризации в реакторе автоклавного типа. Температуры полимеризации обычно находятся: в интервале от 100°С до 350°С, предпочтительнее в интервале от 180°С до 340°С и более предпочтительно в интервале от 200°С до 330°С для полимеризации в трубчатом реакторе; и предпочтительно в интервале от 110°С до 320°С и более предпочтительно в интервале от 120°С до 310°С для полимеризации в реакторе автоклавного типа.
Полимеризация может проводиться во всех типах реакторов высокого давления, подходящих для полимеризации под высоким давлением. Подходящими реакторами высокого давления являются, например, трубчатые реакторы или реакторы автоклавного типа или их комбинация. Предпочтительными реакторами высокого давления являются трубчатые реакторы или реакторы автоклавного типа и, в частности, трубчатые реакторы.
Обычные автоклавные реакторы высокого давления представляют собой реакторы с постоянным перемешиванием и имеют соотношение длины к диаметру в диапазоне от 2 до 30, предпочтительнее от 2 до 20. Такие автоклавные реакторы имеют одну или несколько зон реакции, предпочтительно от 1 до 6 зон реакции и более предпочтительно от 1 до 4 зон реакции. Количество зон реакции зависит от числа турбулизаторов мешалки, которые отделяют отдельные зоны смешения внутри автоклавного реактора.
Соответствующие трубчатые реакторы представляют собой, в основном длинные, толстостенные трубы, длина которых обычно составляет от 0,5 км до 4 км, предпочтительно от 1 км до 3 км в длину и особенно от 1,5 км до 2,5 км. Внутренний диаметр труб находится, как правило, в диапазоне от примерно 30 мм до 120 мм, предпочтительно от 60 мм до 100 мм. Предпочтительное отношение длины к диаметру таких трубчатых реакторов составляет более 1000, предпочтительнее от 10000 до 40000 и особенно предпочтительно от 25000 до 35000.
Предпочтительные трубчатые реакторы имеют, по меньшей мере, две зоны реакции, предпочтительно от 2 до 6 зон реакции и более предпочтительно от 2 до 5 зон реакции. Количество зон реакции определяется числом точек подачи катализатора. Такая точка подачи может, например, представлять собой точку ввода раствора азосоединений или органических пероксидов. Свежий катализатор добавляют в реактор, где он разлагается на свободные радикалы и катализирует дальнейшую полимеризацию. Теплота, образованная в результате реакции, повышает температуру реакционной смеси, поскольку тепла выделяется больше, чем отводится через стенки трубчатого реактора. Повышение температуры увеличивает скорость разложения катализаторов со свободными радикалами и ускоряет полимеризацию до тех пор, пока не будет использован полностью катализатор со свободными радикалами. После этого выделение тепла прекращается и температура снова снижается, так как температура стенок реактора ниже температуры реакционной смеси. Соответственно, часть трубчатого реактора ниже по потоку от точки подачи катализатора, в которой температура повышается, представляет собой зону реакции, в то время как его другая часть, в которой температура снова снижается, представляет собой преимущественно зону охлаждения. Количество и тип добавляемых катализаторов со свободными радикалами определяет повышение температуры и, соответственно, позволяет изменять это значение. Как правило, повышение температуры устанавливается в диапазоне от 70°С до 170°С в первой зоне реакции и от 50°С до 130°С в последующих зонах реакции в зависимости от характеристик производимого продукта и конструкции реактора.
Сжатие состава реакционного газа до давления полимеризации предпочтительно осуществляется, по меньшей мере, в двух последовательно работающих компрессорах, где компрессор первой ступени сжимает состав реакционного газа до давления от 10 МПа до 50 МПа, а компрессор второй ступени, который иногда называют компрессором сверхвысокого давления, затем дополнительно сжимает состав реакционного газа до давления полимеризации от 110 МПа до 500 МПа. Предпочтительным является использование многоступенчатых компрессоров в качестве компрессора первой ступени и компрессора второй ступени. Далее предоставляется возможность выделения одной или нескольких ступеней одного или обоих данных компрессоров и их использование в виде отдельного компрессора. Тем не менее, каскадная конфигурация из одного компрессора первой ступени и одного компрессора второй ступени используется для сжатия состава реакционного газа до давления полимеризации. В таких случаях компрессор первой ступени представляет собой основной компрессор. В нем используется одна или несколько первых ступеней компрессора первой ступени, которые сжимают обратный газ из сепаратора продукта низкого давления до давления подаваемого свежего этилена, в качестве подпорного компрессора, а затем только одна или несколько последующих ступеней работают в качестве компрессора первой ступени, хотя все они являются частью одного устройства.
Обычно устройство полимеризации содержит, кроме реактора полимеризации, линию возвращаемого газа высокого давления и линию возвращаемого газа низкого давления для повторной циркуляции непрореагировавших мономеров в процессе полимеризации. Реакционная смесь, полученная в реакторе полимеризации, направляется в первый сепаратор, разделяющий ее на газовую фракцию и жидкую фракцию при давлении от 10 МПа до 50 МПа, часто называемый сепаратор продукта высокого давления, который, согласно настоящему изобретению, представляет собой сепаратор содержащий, по меньшей мере, одну разрывную мембрану, удерживаемую держателем разрывной мембраны, которая герметично установлена в отверстии утолщенной части стенки сепаратора. Газовая фракция отбирается из данного сепаратора и подается по линии возвращаемого газа высокого давления на сторону всасывания компрессора второй ступени. В линии возвращаемого газа высокого давления, газ обычно очищают несколькими последовательными стадиями очистки от нежелательных компонентов, таких как захваченный полимер или олигомеры. Жидкая фракцию отбирается из первого сепаратора, все еще содержащего растворенные мономеры, такие как этилен и сомономеры в количестве от 20 до 40 вес. %, и направляется во второй сепаратор, часто называемый сепаратор продукта низкого давления, и далее разделяется при пониженном абсолютном давлении в диапазоне от 0,1 до 0,5 МПа на полимерные и газообразные компоненты. Газовая фракция отбирается из второго сепаратора и подается по линии возвращаемого газа низкого давления в компрессор первой ступени, предпочтительно в самую первую ступень. Кроме того, линия возвращаемого газа низкого давления, включает в себя несколько стадий очистки газа от нежелательных компонентов.
Предпочтительным является сжатие оборотного газа, поступающего по линии возвращаемого газа низкого давления, на компрессоре первой ступени до давления потока свежего сырья этиленненасыщенных мономеров, предпочтительно этилена, с последующим его смешением с потоком свежего газа и дополнительного сжатия уже смешанных газов в компрессоре первой ступени при давлении от 10 МПа до 50 МПа. Предпочтительно компрессор первой ступени включает в себя пять или шесть ступеней сжатия, две или три, до добавления потока свежего газа и две или три после добавления потока свежего газа. Компрессор второй ступени предпочтительно содержит две ступени: первую ступень, сжимающую газ примерно от 30 МПа до 120 МПа, и вторую ступень, дополнительно сжимающую газ от примерно 120 МПа до конечного давления полимеризации.
Возможны использование различных конструкций устройств полимеризации, например, автоклавных реакторов.
На Рис. 1 представлено схематическое изображение типичного набора подходящего трубчатого реактора полимеризации, без ограничения объема изобретения, описанными здесь вариантами осуществления.
Свежий этилен, обычно находящийся под давлением 1,7 МПа, сначала сжимают до давления около 30 МПа компрессором первой ступени (1), а затем сжимают до давления реакции примерно в 300 МПа компрессором второй ступени (2). Регулятор молекулярной массы добавляют в компрессор первой ступени (1). Реакционная смесь, выходящая из компрессора первой ступени (2), подается в предварительный нагреватель (3), где реакционная смесь предварительно нагревается до температуры начала реакции, примерно от 120°С до 220°С, а затем подается в трубчатый реактор (4).
Трубчатый реактор (4) в основном представляет собой длинную, толстостенную трубу с рубашкой системы охлаждения для отбора выделяющегося тепла реакции из реакционной смеси через контур охлаждения (не показан). Длина трубчатого реактора приблизительно составляет от 0,5 км до 4 км, предпочтительно от 1,5 км до 3 км и особенно от 2 км до 2,5 км. Внутренний диаметр трубы, как правило, находится в диапазоне от примерно 30 мм до 120 мм, а предпочтительно от 60 мм до 100 мм.
Трубчатый реактор (4), показанный на Рис. 1, имеет четыре разнесенных точки ввода катализатора (5а) (5d) для подачи катализаторов или смесей катализаторов I1 до I4 в реактор и, соответственно, четыре зоны реакции. После подачи в трубчатый реактор подходящих катализаторов со свободными радикалами, которые разлагаются при температуре реакционной смеси, начинается реакция полимеризации. Теплота, образованная в результате реакции, повышает температуру реакционной смеси, поскольку тепла выделяется больше, чем отводится через стенки трубчатого реактора. Повышение температуры увеличивает скорость разложения катализаторов со свободными радикалами и ускоряет полимеризацию до тех пор, пока не будет использован полностью катализатор со свободными радикалами. После этого выделение тепла прекращается и температура снова снижается, так как температура стенок реактора ниже температуры реакционной смеси. Соответственно, часть трубчатого реактора ниже по потоку от точки подачи катализатора, в которой температура повышается, представляет собой зону реакции, в то время как его другая часть, в которой температура снова снижается, представляет собой преимущественно зону охлаждения.
Количество и тип добавляемых катализаторов со свободными радикалами определяет повышение температуры и, соответственно, позволяет изменять это значение. Как правило, повышение температуры устанавливается в диапазоне от 70°С до 170°С в первой зоне реакции и от 50°С до 130°С в последующих зонах реакции в зависимости от характеристик производимого продукта и конструкции реактора. Реакционная смесь отбирается из трубчатого реактора (4) через клапан (6) понижения высокого давления и поступает в охладитель (7) реактора. После этого полученный полимер отделяют от непрореагировавшего этилена и других низкомолекулярных соединений (мономеров, олигомеров, полимеров, добавок, растворителей и т.д.) в первом сепараторе (8) и втором сепараторе (9), выгружают в экструдер и гранулятор (10).
Этилен и сомономеры, отделенные в первом сепараторе (8), подаются обратно на вход в верхней части трубчатого реактора (4) в линию высокого давления (11) при 30 МПа. Вначале они освобождаются от других примесей, по меньшей мере, на одной стадии очистки, а затем добавляются в поток мономера между компрессором первой ступени (1) и компрессором второй ступени (2). На Рис. 1 показана одна стадии очистки, состоящая из теплообменника (12) и сепаратора (13). Однако можно осуществлять несколько стадий очистки. В линии высокого давления (11) обычно отделяют парафины.
Этилен, отделенный во втором сепараторе (9), который дополнительно включает в себя, среди прочего, основную часть низкомолекулярных продуктов полимеризации (олигомеры) и растворитель, обрабатывают в линии низкого давления (14) при абсолютном давлении от 0,1 до 0,5 МПа в нескольких сепараторах с теплообменником, расположенным между каждым из сепараторов. На Рис. 1 представлены две стадии очистки, состоящие из теплообменников (15) и (17) и сепараторов (16) и (18). Однако можно использовать только одну стадию очистки или, предпочтительно, более двух стадий очистки. В линии низкого давления (14) обычно отделяют масла и парафины.
Возможно использование различных конфигураций трубчатого реактора полимеризации. Полезно добавлять мономеры не только на вход трубы реактора, но и подавать их, предпочтительно, охлажденными в несколько различных точек реактора. Это предпочтительно осуществлять в начале последующих зон реакции и, в особенности, при использовании кислорода или воздуха в качестве катализаторов, которые обычно добавляют в поток мономера в компрессоре первой ступени.
Если сепаратор, согласно настоящему изобретению, применяют в качестве сепаратора продукта высокого давления при полимеризации под высоким давлением этиленненасыщенных мономеров, то состав, подлежащий разделению в сепараторе, представляет собой реакционную смесь, полученную путем полимеризации этиленненасыщенных мономеров в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами при температурах от 100°С до 350°С и давлении в пределах от 110 МПа до 500 МПа.
Для разделения полимерных и газообразных компонентов реакционной смеси используются стадии: подача реакционной смеси в сепаратор; разделение реакционной смеси на газовую фракцию и жидкую фракцию; отбор газовой фракции из верхней части сепаратора; отбор жидкой фракции из нижней части сепаратора. Сепарация предпочтительно осуществляется под давлением от 10 МПа до 50 МПа, более предпочтительно от 20 МПа до 30 МПа и предпочтительно при температуре от 120°С до 300°С, более предпочтительно от 220°С до 290°С для гомополимеров этилена и от 130°С до 260°С для сополимера этилена. Полимерные компоненты внутри сепаратора находятся в жидком состоянии.
Давление реакционной смеси, создаваемое в результате полимеризации под высоким давлением, как правило, уменьшается при прохождении смеси через клапан понижения высокого давления, расположенный ниже по потоку от реактора полимеризации. Реакционную смесь подают в концевой холодильник или охладитель продукта, который использует в качестве охлаждающей среды горячую воду, а затем подают в сепаратор для разделения на жидкую фракцию и газовую фракцию. Для охлаждения реакционной смеси и/или удаления примесей из полимерных продуктов возможно добавление холодного этилена к реакционной смеси перед поступлением в первый сепаратор. Кроме того, можно подавать холодный этилен в сепаратор отдельно. Предпочтительной является непосредственная подача реакционной смеси, полученной в результате полимеризации под высоким давлением, в сепаратор, то есть без добавки к реакционной смеси любых дополнительных компонент, таких как холодный этилен.
Газовую фракцию реакционной смеси, отбираемую в верхней части сепаратора, как правило, подвергают повторной обработке под высоким давлением и, после очистки и охлаждения, возврату на сторону всасывания компрессора второй ступени. Для очистки, газ, выходящий из сепаратора, предпочтительно подают в теплообменник, в котором газ охлаждается горячей водой, а затем в подается в другой сепаратор, где от него отделяется большая часть увлеченных полимерных и олигомерных материалов и примесей. Пройдя дополнительное охлаждения и стадии разделения газ, как правило, дополнительно очищается.
Жидкая фракция из реакционной смеси отбирается в нижней части сепаратора и обычно подается во второй сепаратор, где все еще растворенные низкомолекулярные соединения, главным образом этилен, дополнительно отделяются при пониженном давлении.
Предпочтительным и эффективным способом нагрева цилиндрической части сепаратора является нагрев змеевиками, водными рубашками или нагревательными панелями по которым пропускается насыщенный пар под высоким или средним давлением или вода под давлением при температуре от 120 до 300°С, а более интенсивный нагрев конуса также осуществляется змеевиками, водными рубашки или нагревательными панелями, по которым пропускается насыщенный пар под высоким или средним давлением или вода под давлением при температуре от 120 до 300°С.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения уровень жидкой фракции в сепараторе измеряется радиометрическим способом измерения уровня и контролируется перепускным клапаном, который срабатывает исходя из данных измерения уровня.
Сепаратор, в соответствии с настоящим изобретением, обладает преимуществом в установке требуемых разрывных мембран без образования застойного пространства при относительной простоте и экономичности конструкции. Сепаратор не требует разъема для выходящего газа и более одной выпускной линии. Кроме того, безопасная установка разрывных мембран возможна без использования отдельных массивных стальных блоков.
Для отображения преимуществ настоящего изобретения на Рис. 2а представлено схематическое изображение вертикального и поперечного сечения сепаратора в соответствии с известным уровнем техники. На Рис. 2b представлено схематическое изображение горизонтальной проекции сепаратора в соответствии с известным уровнем техники.
Сепаратор (21) имеет цилиндрическую форму и устанавливается вертикально. Нижняя часть сепаратора выполнена в виде конуса (22).
Состав, подлежащий разделению, поступает в сепаратор (21) сверху по трубопроводу (23), который трансформируется во впускной трубопровод (24). Сепаратор (21) частично заполнен жидкой фракцией, например, расплавленным полимером, содержащим растворенные газообразные компоненты. Жидкая фракция отбирается из сепаратора в нижней части по трубопроводу (25).
Сепаратор в верхней части имеет люк (26), окруженный утолщенной частью стенки (27) сепаратора. Люк (26) сепаратора закрывается съемной крышкой (28), к которой съемным фланцем (29) крепится впускной трубопровод (24). Крышка (28), в свою очередь, фланцована относительно утолщенной части стенки сепаратора (27).
Утолщенная часть стенки сепаратора (27) имеет два отверстия (30) и (31), к которым фланцами (32) и (33) подсоединяются две трубы (34) и (35), отводящие газовую фракцию из сепаратора.
При монтаже разрывных мембран, в трубы (34) и (35) вставляются два массивных стальных блока (36) и (37) с использованием фланцев (38) и (39) и фланцев (40) и (41). Стальные блоки (36) и (37) имеют соответствующие отверстия (42) и (43), в которые вставляются держатели разрывных мембран со встроенными разрывными мембранами. Для выпуска в безопасное место содержимого разделительного сосуда после разрыва мембраны используются вентиляционные линии (44) и (45), соединенные фланцами (46) и (47) со стальными блоками (36) и (37). Разрывные мембраны располагаются на внутреннем конце держателей разрывной мембраны и, соответственно, устанавливаются в выпускном трубопроводе без образования застойного пространства, передавая газообразную фракцию из сепаратора (21) в линию возвращаемого газа высокого давления (не показано Рис. 2а и 2b).
На Рис. 3 представлено подробное схематическое изображение держателя разрывной мембраны с встроенной разрывной мембраной, как при использовании в соответствии с известным уровнем техники, так и в сепараторе в соответствии с настоящим изобретением.
Держатель разрывной мембраны имеет удлиненный корпус (51) с отверстием (52) и утолщением на одном конце. Разрывная мембрана (53) крепится к другому концу корпуса и фиксируется стопорной гайкой (54). Для выпуска в безопасное место содержимого сепаратора после разрыва мембраны (53), вентиляционная линия (не показана) обычно соединяется с отверстием (52) разрывной мембраны.
На Рис. 4а представлено схематическое изображение вертикального и поперечного сечения сепаратора в соответствии с настоящим изобретением. На Рис. 4b представлено схематическое изображение горизонтальной проекции сепаратора в соответствии с настоящим изобретением.
Сепаратор (61) имеет цилиндрическую форму и устанавливается вертикально. Нижняя часть сепаратора выполнена в виде конуса (62).
Состав, подлежащий разделению, поступает в сепаратор (61) сверху по трубопроводу (63), который трансформируется во впускной трубопровод (64). Сепаратор (61) частично заполнен жидкой фракцией, например, расплавленным полимером, содержащим растворенные газообразные компоненты. Жидкая фракция отбирается из сепаратора в нижней части по трубопроводу (65).
Сепаратор в верхней части имеет люк (66), окруженный утолщенной частью стенки (67) сепаратора. Люк (66) сепаратора закрывают съемной крышкой (68), к которой съемным фланцем (69) крепится впускной трубопровод (64). Крышка (68), в свою очередь, фланцована относительно утолщенной части стенки сепаратора (67).
Утолщенная часть стенки сепаратора (67) имеет одно отверстие (70), к которым фланцами (71) подсоединяется труба (72), отводящая газовую фракцию из сепаратора.
Утолщенная часть стенки сепаратора (67) имеет два дополнительных отверстия (73) и (74), в которые вставляются держатели разрывных мембран со встроенными разрывными мембранами. Для выпуска в безопасное место содержимого сепаратора после разрыва мембраны вентиляционные линии (75) и (76) соединяются фланцами (77) и (78) с утолщенной частью стенки сепаратора (67). Разрывные мембраны располагаются на внутреннем конце держателей разрывной мембраны и, соответственно, устанавливаются в люке без образования застойного пространства, через который в первую очередь выходит газообразная фракция, прежде чем покинуть сепаратор (61) через отверстия (70) и выпускной трубопровод (72).
Сравнение Рис. 2а и 2b с Рис. 4а и 4b показывает, что проектирование сепаратора в соответствии с настоящим изобретением, приводит к значительно более простой и экономичной конструкции. Исключается монтаж отдельных массивных стальных блоков. Это означает не только отсутствие необходимости в таких массивных стальных блоках, но и отсутствие монтажа конструкций, обеспечивающих безопасное крепление стальных блоков для смягчения и сопротивления усилиям, которые возникают из-за динамики жидкостей и газов при разрыве мембраны.
Настоящее изобретение относится к способу разделения под давлением от 10 МПа до 50 МПа, предпочтительно при температуре от 120°С до 300°С и составу, содержащему жидкие компоненты и газообразные компоненты в жидкой фракции и газообразной фракции, при осуществлении разделения в таком сепараторе. Предпочтительно состав представляет собой реакционную смесь, полученную путем полимеризации этиленненасыщенных мономеров в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами при температурах от 100°С до 350°С и давлении от 110 МПа до 500 МПа.
Сепаратор, согласно настоящему изобретению, может преимущественно использоваться для способа получения гомополимеров этилена или сополимеров под высоким давлением. Соответственно настоящее изобретение относится к способу получения гомополимеров этилена или сополимеров из этиленненасыщенных мономеров в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами при температурах от 100°С до 350°С и давлении в пределах от 110 МПа до 500 МПа в реакторе полимеризации, где разделение реакционной смеси, полученной полимеризацией, осуществляется в таком сепараторе. Разделение предпочтительно является первым разделением реакционной смеси, полученной при полимеризации, и осуществляется при давлении от 10 МПа до 50 МПа.
Полимеризацию проводят в одном или нескольких трубчатых реакторах или автоклавных реакторах, или комбинации таких реакторов.
Claims (20)
1. Сепаратор, работающий под давлением от 10 МПа до 50 МПа для разделения состава, содержащего жидкие компоненты и газообразные компоненты, на жидкую фракцию и газовую фракцию, отличающийся тем, что:
сепаратор имеет цилиндрическую форму и устанавливается вертикально,
сепаратор в верхней части имеет люк, окруженный утолщенной частью стенки сепаратора,
сепаратор оснащен устройствами ввода состава в сепаратор, устройствами отбора газовой фракции с верхней части сепаратора и устройствами отбора жидкой фракции с нижней части сепаратора и
сепаратор содержит по меньшей мере одну разрывную мембрану, удерживаемую держателем разрывной мембраны, который герметично установлен в отверстии утолщенной части стенки сепаратора.
2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что держатель разрывной мембраны крепится к стенке сепаратора фланцевым соединением с внешней стороны.
3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что разрывная мембрана устанавливается на внутреннем конце отверстия в утолщенной части стенки сепаратора таким образом, что поверхность узла разрывной мембраны, находящаяся в контакте с газообразной фракцией в сепараторе, и поверхность стенки люка оказываются в одной плоскости.
4. Сепаратор по п.1 или 3, отличающийся тем, что соотношение L/D сепаратора составляет от 4 до 10.
5. Сепаратор по п.1 или 3, отличающийся тем, что устройство отбора газовой фракции из верхней части сепаратора представляет собой отверстие в утолщенной части стенки сепаратора.
6. Сепаратор по п.1 или 3, отличающийся тем, что устройство ввода состава в сепаратор представляет собой впускной трубопровод, входящий в сепаратор сверху и вертикально.
7. Способ разделения при давлении от 10 МПа до 50 МПа состава, содержащего жидкие компоненты и газообразные компоненты, на жидкую фракцию и газовую фракцию, осуществляемый в сепараторе по любому из пп.1-6, при этом способ включает следующие стадии:
- подача реакционной смеси в сепаратор,
- разделение реакционной смеси на газовую фракцию и жидкую фракцию,
- отбор газовой фракции из верхней части сепаратора,
- отбор жидкой фракции из нижней части сепаратора.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что разделение осуществляется при температуре от 120°С до 300°С.
9. Способ по п.7, отличающийся тем, что состав представляет собой реакционную смесь, полученную путем полимеризации этиленненасыщенных мономеров в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами при температурах от 100°С до 350°С и давлении от 110 МПа до 500 МПа.
10. Способ получения гомополимеров этилена или сополимеров из этиленненасыщенных мономеров в присутствии катализаторов полимеризации со свободными радикалами при температурах от 100°С до 350°С и давлении в пределах от 110 МПа до 500 МПа в реакторе полимеризации, отличающийся тем, что разделение реакционной смеси, полученной при полимеризации, осуществляется в сепараторе по любому из пп.1-6.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что разделение является первым разделением реакционной смеси, полученной при полимеризации, а разделение осуществляется при давлении от 10 МПа до 50 МПа и температуре от 120°С до 300°С.
12. Способ по п.10, отличающийся тем, что полимеризацию проводят в одном или нескольких трубчатых реакторах, или автоклавных реакторах, или комбинации таких реакторов.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP13198363.7 | 2013-12-19 | ||
EP13198363 | 2013-12-19 | ||
PCT/EP2014/077810 WO2015091384A1 (en) | 2013-12-19 | 2014-12-15 | Vessel for separating components of a reaction mixture obtained by high-pressure polymerization of ethylenically unsaturated monomers with integrated bursting discs |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016126001A RU2016126001A (ru) | 2018-01-24 |
RU2674968C1 true RU2674968C1 (ru) | 2018-12-13 |
Family
ID=49880468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016126001A RU2674968C1 (ru) | 2013-12-19 | 2014-12-15 | Сепаратор с встроенными разрывными мембранами для разделения компонентов реакционной смеси, полученной в результате полимеризации под высоким давлением этиленненасыщенных мономеров |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9637569B2 (ru) |
EP (1) | EP3083027B1 (ru) |
JP (1) | JP6211198B2 (ru) |
KR (1) | KR101827192B1 (ru) |
CN (1) | CN105792922B (ru) |
BR (1) | BR112016012152B1 (ru) |
RU (1) | RU2674968C1 (ru) |
WO (1) | WO2015091384A1 (ru) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016075235A1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Basell Polyolefine Gmbh | Process for separating components of a polymer-monomer mixture obtained by high-pressure polymerization of ethylenically unsaturated monomers |
US10626195B2 (en) | 2015-11-18 | 2020-04-21 | Basell Polyolefine Gmbh | Polymerization process with a partial shutdown phase |
CN108699177B (zh) * | 2016-02-15 | 2019-06-14 | 巴塞尔聚烯烃股份有限公司 | 用于制备干燥粉末的工艺 |
EP3589395B1 (en) * | 2017-02-28 | 2023-05-10 | ExxonMobil Chemical Patents Inc. | Methods of relieving a condition of over-pressure in a vessel, pressure relief assemblies, and related separator vessels |
DE202019100988U1 (de) * | 2019-02-21 | 2020-05-25 | Mls Mikrowellen-Labor-Systeme Gmbh | Druckbehältersystem |
EP3831472A1 (en) * | 2019-12-03 | 2021-06-09 | Basell Polyolefine GmbH | High-pressure polymerization system and high-pressure polymerization process for the polymerization of ethylenically unsaturated monomers |
US20230043590A1 (en) * | 2020-01-02 | 2023-02-09 | Entegris, Inc. | Bulk container having steel overpack |
KR20230164286A (ko) * | 2022-05-25 | 2023-12-04 | 성균관대학교산학협력단 | 파열 장치 |
CN116585831A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-08-15 | 上海智英化工技术有限公司 | 一种将高压聚乙烯共聚物或均聚物与未反应的单体及轻组分分离的高压分离装置和方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3448750A (en) * | 1964-07-20 | 1969-06-10 | Dover Corp W C Norris Division | Method and device for releasing pressure of a pressurized system |
US4115638A (en) * | 1976-07-15 | 1978-09-19 | Basf Aktiengesellschaft | Process for letting down ethylene high pressure polymerization systems |
SU1107888A1 (ru) * | 1983-04-25 | 1984-08-15 | Николаевский Ордена Трудового Красного Знамени Кораблестроительный Институт Им.Адм.С.О.Макарова | Сепаратор |
US4950460A (en) * | 1987-10-01 | 1990-08-21 | Dowty Maritime Systems Limited | Gas generating device |
RU2236889C1 (ru) * | 2003-06-23 | 2004-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Сепаратор-каплеотбойник |
AT413265B (de) * | 2004-05-25 | 2006-01-15 | Boehler Hochdrucktech Gmbh | Einrichtung zum schutz von hochdruckanlagen |
WO2010081685A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Basell Polyolefine Gmbh | Method for ethylene polymerization in a tubular reactor with reduced output |
WO2012084787A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Basell Polyolefine Gmbh | Process for the preparation of ethylene copolymers in the presence of free-radical polymerization initiator by copolymerizing ethylene, a bi- or multifunctional comonomer and optionally further comonomers |
WO2012117039A1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-07 | Basell Polyolefine Gmbh | Process for preparing ethylene homopolymers or copolymers in a tubular reactor with at least two reaction zones having different concentrations of chain transfer agent |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2353254A (en) * | 1941-10-28 | 1944-07-11 | Linde Air Prod Co | Bursting disk |
JPS504394B1 (ru) * | 1970-12-30 | 1975-02-18 | ||
GB0609973D0 (en) * | 2006-05-19 | 2006-06-28 | Exxonmobil Chem Patents Inc | An apparatus for the production of polyethylene and ethylene copolymers |
WO2010081684A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Basell Polyolefine Gmbh | Ethylene polymerization in a high pressure reactor with improved initiator feeding |
US8181663B2 (en) * | 2009-04-13 | 2012-05-22 | Fike Corporation | Pressure relief device having support member with recessed areas |
JP5685076B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2015-03-18 | イーグル工業株式会社 | アキュムレータ |
-
2014
- 2014-12-15 RU RU2016126001A patent/RU2674968C1/ru active
- 2014-12-15 EP EP14812492.8A patent/EP3083027B1/en active Active
- 2014-12-15 KR KR1020167017276A patent/KR101827192B1/ko active IP Right Grant
- 2014-12-15 BR BR112016012152-0A patent/BR112016012152B1/pt active IP Right Grant
- 2014-12-15 US US15/106,150 patent/US9637569B2/en active Active
- 2014-12-15 WO PCT/EP2014/077810 patent/WO2015091384A1/en active Application Filing
- 2014-12-15 JP JP2016536547A patent/JP6211198B2/ja active Active
- 2014-12-15 CN CN201480066411.9A patent/CN105792922B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3448750A (en) * | 1964-07-20 | 1969-06-10 | Dover Corp W C Norris Division | Method and device for releasing pressure of a pressurized system |
US4115638A (en) * | 1976-07-15 | 1978-09-19 | Basf Aktiengesellschaft | Process for letting down ethylene high pressure polymerization systems |
SU1107888A1 (ru) * | 1983-04-25 | 1984-08-15 | Николаевский Ордена Трудового Красного Знамени Кораблестроительный Институт Им.Адм.С.О.Макарова | Сепаратор |
US4950460A (en) * | 1987-10-01 | 1990-08-21 | Dowty Maritime Systems Limited | Gas generating device |
RU2236889C1 (ru) * | 2003-06-23 | 2004-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Сепаратор-каплеотбойник |
AT413265B (de) * | 2004-05-25 | 2006-01-15 | Boehler Hochdrucktech Gmbh | Einrichtung zum schutz von hochdruckanlagen |
WO2010081685A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Basell Polyolefine Gmbh | Method for ethylene polymerization in a tubular reactor with reduced output |
WO2012084787A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Basell Polyolefine Gmbh | Process for the preparation of ethylene copolymers in the presence of free-radical polymerization initiator by copolymerizing ethylene, a bi- or multifunctional comonomer and optionally further comonomers |
WO2012117039A1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-07 | Basell Polyolefine Gmbh | Process for preparing ethylene homopolymers or copolymers in a tubular reactor with at least two reaction zones having different concentrations of chain transfer agent |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017501024A (ja) | 2017-01-12 |
BR112016012152B1 (pt) | 2020-10-27 |
EP3083027B1 (en) | 2017-07-12 |
EP3083027A1 (en) | 2016-10-26 |
CN105792922B (zh) | 2017-11-28 |
US20160319046A1 (en) | 2016-11-03 |
KR101827192B1 (ko) | 2018-02-07 |
KR20160093652A (ko) | 2016-08-08 |
WO2015091384A1 (en) | 2015-06-25 |
RU2016126001A (ru) | 2018-01-24 |
CN105792922A (zh) | 2016-07-20 |
JP6211198B2 (ja) | 2017-10-11 |
US9637569B2 (en) | 2017-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2674968C1 (ru) | Сепаратор с встроенными разрывными мембранами для разделения компонентов реакционной смеси, полученной в результате полимеризации под высоким давлением этиленненасыщенных мономеров | |
RU2636520C1 (ru) | Способ разделения компонентов реакционной смеси, полученной в результате полимеризации под высоким давлением этиленненасыщенных мономеров | |
US9908950B2 (en) | High-pressure polymerization process of ethylenically unsaturated monomers | |
EP3186288B1 (en) | Process for separating components of a polymer-monomer mixture obtained by high-pressure polymerization of ethylenically unsaturated monomers | |
CA2651867A1 (en) | An apparatus for the production of polyethylene and ethylene copolymers | |
US9637568B2 (en) | Process for separating components of a reaction mixture obtained by high-pressure polymerization of ethylenically unsaturated monomers with improved level control | |
EP3426696A1 (en) | High-pressure polymerization process of ethylenically unsaturated monomers in a production line having flanges covered by a chimney construction | |
US20220410102A1 (en) | High-pressure polymerization system and high-pressure polymerization process for the polymerization of ethylenically unsaturated monomers | |
EP3898708B1 (en) | High-pressure polymerization process of ethylenically unsaturated monomers in a polymerization reactor |