TW200808836A - An apparatus for the production of polyethylene and ethylene copolymers - Google Patents

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200808836 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種在高壓下，隨意地在共聚單體存在 下’使乙燦聚合之裝置及方法。特定言之，本發明係關於 使聚合物自未反應單體中分離的裝置及方法。 【先前技術】 諸如管狀反應器及熱壓器之高壓反應器係用來在高壓 下（例如超過1000巴之壓力，及至高3000巴或更高）使 乙烯聚合。在此一方法中，典型地係藉由初級壓縮機及二 級壓縮機的組合將來自乙烯供應源之乙烯壓縮至反應器壓 力，初級壓縮機將乙烯壓縮至中壓，例如約3 00巴，而二 級壓縮機則將乙烯從此中壓壓縮至最後的反應器壓力。然 後，在反應器中使乙烯與引發劑及任何共聚單體組合並被 聚合而獲得原則上含有聚合物及未反應單體之混合物。此 混合物係透過一閥（通常稱之爲高壓放下閥）而離開反應 器，然後進入分離系統中，其中未反應單體將與聚合物分 開而再循環至二級壓縮機之吸入管，在此處該未反應單體 係與來自初級壓縮機的新鮮乙烯組合在一起。 各種形式的分離系統已眾所周知。此類已知之分離系 統之一者包含串聯排列的兩個分離容器。第一分離容器有 時稱爲高壓容器，其具有供來自高壓放下閥之產物混合物 用的入口、已分離之未反應單體氣體（稱之爲“廢氣”）的 出口及容器底部之聚合物出口。該仍含有30至40重量％ -5- 200808836 乙烯的聚合物係透過導管從第一容器之出口通入第二容器 (通常稱爲低壓容器），在此處幾乎所有的殘餘乙烯可被 分離出來而經由上部出口以廢氣排出，並讓熔融之聚合物 經由容器底部之出口流出。典型地，高壓容器將在廢氣可 經由再循環系統返回二級壓縮機之吸入管的壓力下操作。 低壓分離器則在更低的壓力下操作，而來自低壓分離器之 廢氣在送入二級壓縮機之前必須在另一壓縮機（已知爲“ 淨化壓縮機”）中被壓縮。 自分離系統中離開之熔融聚合物通常係經擠壓及冷卻 而獲得固體產物，典型地爲顆粒型式，其將送至儲存或其 他產品處理設備中。該聚合物產品典型地仍保留少量的殘 留乙烯，這些乙烯將緩慢地自該等顆粒中泄漏出來。所以 產品儲存設備必須通風良好以防止乙烯的累積。然而，現 今’讓有機化合物如乙烯排出到大氣中將被視爲不受歡迎 ，且在世界許多地方是要受規章控制的。 乙烯聚合係一產生熱的放熱過程。通常，某些熱能可 從再循環之乙烯中回收而用來產生蒸汽。不管節約與否， 用於將乙烯壓縮至反應器壓力所需的電能佔了終產物成本 中顯著的比例’所以基於經濟及環境之原因，需要使壓縮 機上每單位消耗能量所生產的聚合物量達到最大値。 高壓聚合反應器一般具有20或30年壽命，甚或更長 。這幾年來’致力於藉由“解除薄弱環節，，以增加現有設施 之生產力已獲得很大成果。然而，對增加現有高壓聚合設 備的生產量仍存有需求。 -6 - 200808836 美國專利43 42 8 5 3號揭示了中壓分離器。然而，此一 文獻並沒有教示來自至第一分離容器下游之至少一個分離 容器中的廢氣係返回在高壓放下閥下游及第一分離容器上 游的位置。美國專利40 829 1 0號係在分離器中使用滯留時 間以控制產物品質；然而也沒有教示使用中壓分離器。美 國專利4215207號揭示噴射泵之使用，無需使用在中壓下 操作之分離器及較高壓和較低壓之分離器便可從再循環出 口拉引氣體進入反應器之出口流。 所以，較合意的是擁有至少部份滿足一或多個上述需 求的裝置和方法。 【發明內容】 本發明係提供一種使乙烯，及隨意地與一或多種共聚 單體高壓聚合用之裝置，該裝置包含高壓反應器，於其中 單體被聚合而產生含有聚合物及未反應單體之產物混合物 5 高壓放下閥，其位於反應器下游，透過該閥可使來自 局壓反應器之產物混合物流動；及 分離系統，其位於高壓放下閥下游，該分離系統包括 串聯排列之至少第一、第二及第三分離容器以便將來自產 物混合物之氣體分離而作爲廢氣，及 泵構件，其係將來自第一分離容器下游之該等分離容 器的至少一者之至少某些廢氣返回在高壓放下閥下游及第 一分離容器上游之位置的產物混合物中。 200808836 一般來說，當與僅具有一個或兩個分離容器之分離系 統比較時’使用三個或以上的分離容器可增進分離，其通 常可使自分離容器中離開之聚合物有較低量的殘留單體， 因此可能減低每公斤聚合物之單體含量，該量在聚合物固 化及製粒過程之後會損失，例如儲存期間自聚合物中泄漏 ’及經由散失到大氣中而耗損掉。此舉將使耗損到大氣中 之總單體減低，或替代地，無需違反單體散發之任何許可 量而可增加聚合設備中所製造的聚合物量。 將來自第二、第三或隨後之分離容器的至少某些廢氣 返回至第一分離容器上游之產物混合物流中，也意謂著使 該返回之廢氣再進入第一分離容器中。然後，一部份該返 回之廢氣將在第一分離容器中與產物混合物分離並以廢氣 自容器中離去，同時殘留物將通過第二分離容器。再次地 ’ 一部份該殘留物將以廢氣自第二分離容器中排出並再一 次返回第一分離容器中。此循環的結果係增加從第一分離 容器中以廢氣製得之未反應單體的比例，並減低從隨後之 分離容器中以廢氣製得之未反應單體的比例。藉此，本發 明之分離系統在現存設備上可能增加已分離之未反應單體 的總量（而設備中所製備之聚合物的量也相應增加），同 時避免了必需提供額外之壓縮能力以壓縮來自第一分離容 器下游之該等分離容器的廢氣。依此方式，具有兩階段式 分離系統之現有設備，其中來自第一階段之廢氣係經由再 循環系統返回二級壓縮機以便再壓縮至反應器壓力，及其 中來自第二階段之廢氣（其壓力低於第一階段廢氣之壓力 -8- 200808836 )在進入二級壓縮機之前必須在淨化壓縮機（或初級壓縮 機的部份）中壓縮，可根據本發明予以修改，以無需額外 之淨化壓縮機便可能增加通過分離系統之物料通過量。 來自第二或隨後之分離容器的廢氣很自然地係處於比 高壓放下閥下游及第一分離容器上游處之產物混合物還低 的壓力下，所以返回此產物混合物之廢氣必須藉由泵構件 壓縮至等於或大於產物混合物之壓力。該泵構件可爲任何 適當之泵或壓縮機。然而，在特別有利的具體實施例中， 該泵構件係一利用產物混合物的流動能來壓縮返回之廢氣 的構件。依此方式，與使用壓縮機完全藉由外接電源驅動 的裝備比較時，每單位製得之聚合物的總能量消耗就可減 低。更顯著地，當與習知之兩階段式分離系統處理相同的 物料通過量比較時，本發明之裝置中使用藉由產物混合物 的流動而至少部份地驅動泵或壓縮機通常都能減少功率消 耗，因爲在習知系統中需要在淨化壓縮機中被壓縮之廢氣 的體積會比較大。另一方面，在與已知之兩階段式系統比 較時，本發明之分離系統（其係將來自第二或隨後之系統 容器之廢氣返回到欲進入第一分離容器之流中）確保總體 上由該系統所製造之更多廢氣維持在較高的壓力，且藉此 減低再壓縮氣體之需求。 較佳地，該泵構件爲噴射泵。噴射泵能泵送氣體及液 體，且已知可用於各種應用中，包括自深井孔中汲取水及 油田之應用。 噴射泵係以和噴射器相同的原理爲基礎。根據白努利 -9- 200808836 (Bernoulli )原理，當移動之流體的速度增加時，該流體 內的壓力會減低。從噴嘴進入擴散器的高速噴射將產生一 種抽吸而自第二股流中帶走氣體。典型地，在本發明裝置 之噴射泵應用中，來自高壓放下閥的高壓產物流會擴張並 流過噴嘴而製造一產生低壓區的高速噴射。該噴射泵包含 一進入此低壓區域之入口，從第二或隨後之分離器中返回 的廢氣將透過此入口而被汲取。在噴嘴之下游產物混合物 及廢氣將混合在一起。 噴射泵沒有任何移動部件，所以很堅固且維修需求很 低。當然，這些利益在高壓乙烯聚合設備中非常顯明。英 國的 SembCorp Simon Carves Ltd of Cheadle Hume 公司係 一戮力於處理高壓流體之噴射泵的設計及安裝之公司。 本文中所用之“單體”一詞係表示乙烯及乙烯與一或多 種共聚單體的任何混合物。適用於高壓下與乙烯共聚合的 共聚單體包括乙烯醚如乙烯基甲基醚及乙烯基苯基醚，烯 烴如丙烯、1-丁烯、1-辛烯及苯乙烯，乙烯酯如乙酸乙烯 酯、丁酸乙烯酯及三甲基乙酸乙烯酯，鹵基烯烴如氟化乙 烯及偏二氟乙烯，丙烯酸酯如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及 甲基丙烯酸酯，其他丙烯酸系或甲基丙烯酸系化合物如丙 烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、丙烯腈及丙烯醯胺，以及其 他化合物如烯丙醇、乙烯基矽烷、及其他可共聚之乙烯基 化合物。 除了聚合物及未反應單體之外，自反應器中離開的產 物流包括其他物質，如引發劑殘留物及隨意地一或多種鏈 -10- 200808836 轉移劑。 許多適當之引發劑已爲熟諳此藝者所知悉。有機過氧 化物係較佳的引發劑種類。典型地，爲了在產物混合物溫 度提高時能供應正在產生的游離基，係使用具有不同分解 溫度的數種引發劑之混合物。 同時熟諳此藝者也已知悉許多適當的鏈轉移劑（也可 稱爲“改質劑”）。實例包括丙烯、1 -丁烯、四氯化碳、及 丙醛。鏈轉移劑係揭示於八^.?〇卜111.8(^.¥〇1.7，3 8 6-448(1970) 〇 高壓反應器可爲適於使乙烯及隨意地乙烯/共聚單體 高壓聚合的任何反應器。熱壓器及管狀反應器係此類反應 器的已知實例。 類似地，高壓放下閥可爲適於使來自反應器之產物流 的壓力下降至適用於分離系統之壓力的任何閥裝備。 本文中所用之“上游”及“下游”一詞除非另有說明，否 則係表示以乙烯來源爲起點，相關於單體及聚合物經由裝 置通過最終之聚合物儲存設備的流動方向。 分離容器可爲任何適當形式。每一分離容器較佳地具 有上部圓柱部份（供來自上游之產物混合物用的入口進入 此部份時將全倒空，及供廢氣用之出口將從此圓柱部份導 出），及倒轉之圓錐體形狀的下部部份，在該下部部份可 收集濃縮之聚合物相，且其最底端具有一出口，已濃縮之 聚合物將通過此出口而離開該分離容器。一或多個該等分 離容器可具有正切的入口。正切的入口能藉由使產物混合 -11 - 200808836 物以旋風方式沿著中央軸四周打渦而增進分離。如熟諳此 藝者所知悉，分離容器應設計使在容器內朝廢氣出口上升 之氣體的速度顯著地小於需懸浮及帶走該已濃縮聚合物相 粒子之速度。分離容器之設計也應使聚合物在此系統中的 滯留時間減至最小。較佳地，每一分離室具有內塗層以便 於清洗。較有利地，長度：直徑比率係在6 : 1至3 : 1範 圍內，以約4 : 1 (正切對正切）爲較佳。圓錐體部份的角 度較有利地在50至70度範圍內，以約60度爲較佳。 雖然增加分離容器之數目將易於增進分離並減低最終 聚合物內之單體殘留量（在相同的方式中係增加蒸餾塔內 的塔板數目），但分離容器之數目增加後也趨向於增加聚 合物在分離系統中的滯留時間及該系統之成本和複雜性。 在較佳具體實施例中，本發明之裝置包含三個分離容 器。較佳地，第一分離容器係在如下之壓力下操作：離開 此分離容器之廢氣不用壓縮便可經由再循環系統返回到緊 接於反應容器上游的壓縮機之吸入管的壓力，（如此在一 般規劃中有初級壓縮機及二級壓縮機，來自第一分離容器 之廢氣較佳地係送入二級壓縮機之吸入管）。 從高壓放下閥到第一分離容器之導管可包含其他組件 ，例如產物冷卻器。當產物冷卻器存在時，較佳地廢氣係 在產物冷卻器下游的位置處返回產物混合物中。 舉例之，第一分離容器可在至少200巴壓力下操作， 以至少220巴爲較佳，至少2 5 0巴更佳，至少270巴特別 佳。第一分離容器隨意地係在不大於500巴壓力下操作， -12- 200808836 以不大於400巴爲較佳，不大於3 5 0巴更佳，及不大 3 3 0巴特別佳。隨意地第一分離容器係在200巴至500 範圍之壓力下操作，以220巴至400巴爲較佳，2 5 0巴 350巴更佳，270巴至330巴特別佳。在具體實施例之 中，第一分離容器內之壓力係藉由初級壓縮機之可控式 放壓來控制，例如藉由一可使氣體從初級壓縮機之排放 返回初級壓縮機之吸入口的回流閥。 自反應器離開的產物混合物較佳地含有25至45重 %的聚合物，以3 0至4 0重量％更佳。進入第一分離容 之產物混合物較佳地含有10至40重量％之聚合物’以 至3 5重量％更佳。舉例之，自第一分離容器離開之產物 合物可含有40至90重量％範圍的聚合物，以50至80 量％更佳。60至70重量％更佳。當然，實際的濃縮及其 條件（如在任一個時間下的溫度）將稍微地視當下所製 的聚合物等級而定。 據此，使產物混合物離開第一分離容器之出口將裝 一控制閥。特別有利地，第一分離容器裝備有感應器， 如用於監測產物混合物量之輻射感應器。 第二分離容器係在低於第一分離容器的壓力下操作 較佳地爲不大於25 0巴，較有利地不大於200巴，以不 於1 5 0巴更佳，不大於1 2 0巴特別佳。隨意地第二分離 器係在至少1 〇巴壓力下操作，以至少3 0巴較佳’至少 巴更佳，至少70巴特別佳。隨意地第二分離容器係在 至25 0巴範圍的壓力下操作，以30至200巴較佳，5〇 於 巴 至 排 P 量 器 25 混 重 他 造 備 例 大 容 50 10 至 -13- 200808836 150巴更佳，70至120巴特別佳。舉例之，第二分離容器 內之壓力可藉由位於該容器至泵構件之吸入管的導管中之 控制閥來調節。 較有利地，自第二分離容器離開的產物混合物含有70 至98重量％範圍內的聚合物，以80至97重量％爲較佳， 88至97重量％特別佳。較佳地，產物混合物自第二分離 容器離開的出口也可裝備控制閥。較有利地第二分離容器 也可供應感應器（如輻射感應器）以便感測該容器內的產 物混合物數量。 較佳地，來自第二分離容器之至少5 0重量％的廢氣將 返回到位於高壓放下閥下游及第一分離容器上游的產物混 合物中，而以至少8 0重量％的廢氣更佳，較有利地爲至少 90重量％。舉例之，不依此方式返回的任何此類廢氣可直 接到壓縮機及一或多個熱交換器中以便返回至初級壓縮機 的吸入管。在特別佳的具體實施例中，來自第二分離容器 之所有廢氣都返回至位於高壓放下閥下游及第一分離容器 上游的產物混合物中。在具體實施例之一中，被汲入泵構 件之所有氣體係來自第二分離容器。在另一選擇性具體實 施例中，被汲入泵構件之氣體額外地含有從另一位置中汲 取的乙烯氣體。舉例之，氣體也可從乙烯再循環系統之出 口而被汲入噴射泵。此冷卻之乙烯將提供產物流額外的冷 卻。 從高壓放下閥進入泵構件之產物混合物及從第二或隨 後分離容器進入泵構件之廢氣的公噸/小時之流速比隨意 -14- 200808836 地爲100: 1至2: 1之範圍，以50: 1至4: 1爲較佳， 2 〇 : 1至5 : 1更佳。 第三分離容器係在低於第一分離容器的壓力下操作， 較佳地爲不大於20巴（barg )，以不大於5巴（barg )更 佳，不大於2巴（barg)又更佳，及不大於〇·9巴（barg )別佳。隨意地第三分離容器係在至少0 barg壓力下操作 ，以0.1 barg較佳。隨意地第三分離容器係在0.1至20 barg範圍的壓力下操作，以0.1至5 barg更佳，0.1至2 barg又更佳，及0.1至0.9 barg特別佳（barg =壓力計， 也就是說超過大氣壓的壓力）。第三分離容器內之壓力可 藉由淨化壓縮機之吸入壓力控制來調節。較有例地，自第 三分離容器離開的產物混合物基本上爲含有小於1重量％ 殘留單體之熔融聚合物，以小於〇 . 2重量％之殘留單體較 佳，小於0.1重量％更佳，及小於0.08重量％特別佳。較 有利地此熔融聚合物無需進一步的乙烯除去階段，即可形 成顆粒。更有利地這些顆粒含有小於0.1重量％的乙烯。 如上文所述，在和不進行此類廢氣之返回的系統比較 時，廢氣自第二或隨後之分離容器返回在第一分離容器上 游的產物流通常會使總未反應單體（這些單體係以廢氣方 式從第一分離容器除去）之比例增高。較佳地，有至少7 0 重量％，以至少80重量％更佳，及至少85重量％特別佳或 甚而至少90重量％之總未反應單體將以廢氣方式從第一分 離容器中除去。隨意地，有不大於97重量％的總未反應單 體係以廢氣方式從第一分離容器中除去。 -15- 200808836 在只具有三個分離容器之較佳具體實施例中，熔融聚 合物係自第三分離容器離開且較佳地流入擠壓機之入口， 其中典型地該聚合物係與添加劑封包組合、被擠壓、冷卻 及切成顆粒。然後再將這些顆粒裝入袋內或送至儲存料倉 或其他產物處理設備中。 來自第三分離容器之廢氣可直接到壓縮機（一般稱爲 淨化壓縮機）中。此淨化壓縮機較佳地係將廢氣，隨意地 連同其他低壓乙烯（例如，來自壓縮機之泄漏氣體）一起 壓縮至相當於二級壓縮機之吸入管的壓力。淨化壓縮機可 爲一或多個初級壓縮機的氣缸。 裝置中的各種組件將由導管連接以使物質在其中流動 。若需要時，這些導管可包括諸如閥、熱交換器及感應器 %的輔助設備。 在另一方向中，本發明也提供一種使烯烴高壓聚合用 之裝置，該裝置包含 高壓反應器，於其中可使單體被聚合而產生含有聚合 物及未反應單體之產物混合物； 高壓放下閥，其位於反應器下游，透過該閥可使來自 高壓反應器之含有聚合物及未反應單體的產物混合物流動 噴射泵，其位於高壓放下閥下游，透過該泵可使產物 流動；及 分離系統，其位於噴射泵下游，該分離系統包含具有 產物混合物入口、廢氣出口及液相出口之第一分離容器； -16- 200808836 第二分離容器，其位於第一分離容器下游，該第二分 離容器具有接收來自第一分離容器之液相的入口、廢氣出 口及液相出口； 第三分離容器，其位於第二分離容器下游，該第三分 離容器具有接收來自第二分離容器之液相的入口、廢氣出 口及液相出口；及 導管，其可將來自第二分離容器之廢氣返回到噴射泵 中，以與在第一分離容器上游之產物混合物組合。自每一 分離容器離開之液相原則上包含聚合物和單體，聚合物的 濃縮將從一個容器到一另一容器而增加。 在又一方向中，本發明提供一種製備聚乙烯及乙烯共 聚物之方法，該方法包含： 在高壓反應器中，隨意地在一或多種共聚單體存在下 ，使乙烯聚合而產生含有聚合物及未反應單體之產物混合 物， 透過高壓放下閥讓該產物混合物通過； 在位於高壓放下閥下游之分離系統中使未反應單體與 該產物混合物分開，該分離系統包括串聯排列之至少第一 、第二及第三分離容器，其中單體氣體係以廢氣方式自該 產物混合物中分離，及其中來自第一分離容器下游之該等 分離容器的至少一者之至少某些廢氣將組合在一起而返回 在高壓放下閥下游及第一分離容器上游之位置的產物混合 物中。 -17- 200808836 【實施方式】 發明之詳細說明 圖1顯示聚合設備1，此設備包含供應70巴壓力之乙 烯到初級壓縮機3的乙烯進料管線2，該初級壓縮機3可 將乙烯壓縮至約3 0 0巴的壓力。透過具有閥之導管初級壓 縮機3的出口會與二級壓縮機4 (其爲二階段式往復壓縮 機）之入口相通。二級壓縮機4可將乙烯及其他反應組份 壓縮到3 000巴的壓力。自二級壓縮機4離開之已壓縮乙 烯被分裂爲兩個流，其中之一是進入管狀反應器5前端， 另一個則再分裂爲一或多個側流，這些側流將沿著管狀反 應器5之長度的各點進入其內。該管狀反應器沿著其長度 也提供數個從引發劑注入系統6送料的引發劑注入點。 聚合物及未反應單體之混合物係自管狀反應器5通過 高壓放下閥7進入產物冷卻器8，該產物冷卻器包含比管 狀反應器5之管子還長的管且配備有冷卻產物混合物之冷 卻套管。產物冷卻器8之壓力比管狀反應器之壓力還低’ 其可引起產物混合物之相分離而形成具有富含聚合物相和 低聚合物相的兩個相。該混合物從產物冷卻器8透過噴射 泵9(圖3有更詳細之圖示）進入第一分離容器10。如圖 1所述，此分離容器具有上部部份（通常爲圓柱狀）及倒 轉之圓錐體下部。產物混合物經由設置在該反應器上部之 圓柱壁內的入口進入第一分離容器’且一旦進入第一分離 容器10內部將快速分離爲未反應單體氣體流及富含聚合 物之液相，此液相係在第一分離容器1 〇的下部收集。單 -18- 200808836 體氣體經由設置在該容器之上部表面的出口以廢氣方式離 開第一分離容器1 0，並經由導管通入再循環系統1 1。此 再循環系統11包含廢熱鍋爐及用於冷卻單體氣體之熱交 換器以及用於脫蠟之清除鍋（knock out pots)。單體氣體 自再循環系統1 1離開而流回二級壓縮機4之入口。第一 分離容器10係在等於或些微高於二級壓縮機入口處之300 巴的壓力下操作，如此在廢氣到達二級壓縮機4之前並不 需要壓縮來自此容器的廢氣。 經濃縮之聚合物/單體混合物經由設置在第一分離容 器1 〇之圓錐部份底部的出口而離開該容器，透過有閥之 導管通入第二分離容器12的上部部份。第二分離容器12 在形狀上類似於第一分離容器，且係在70至120巴範圍 的壓力下操作。在第二分離容器1 2中，經濃縮之聚合物/ 單體混合物將分離爲廢氣及更加濃縮的聚合物/單體混合 物。廢氣從第二分離容器1 2上部部份之出口經由導管流 到泵9，在此處廢氣係被注入並與從產物冷卻器8流過噴 射泵9的產物混合物組合。來自第二分離容器1 2之單位 爲公噸/小時的廢氣流速係離開第一分離容器1 〇之廢氣流 速的約十分之一。 該更加濃縮的聚合物/單體混合物經由設置在第二分 離容器12底部之出口離開該容器，並經由有閥之導管通 入第三分離容器13的上部部份，第三分離容器13通常在 形狀上也類似於第一及第二分離容器。第三分離容器係在 0.5與1.0巴（barg )之間操作，且幾乎所有殘留單體將被 -19- 200808836 分離而以廢氣方式經由設置在此容器上部部份的出口離開 。來自第三分離容器1 3之單位爲公噸/小時的廢氣流速係 來自第二分離容器12之廢氣流速的約二分之一。來自第 三分離容器13之廢氣係經由裝備著熱交換器（圖1中未 顯示）的導管通入初級壓縮機3，初級壓縮機3中的四個 氣缸則致力於充當爲淨化壓縮機。在壓縮到3 0 0巴之後， 廢氣連同來自裝置中之其他部件的淨化氣體將在初級壓縮 機內與來自供應源2的新鮮乙烯組合在一起。 熔融聚合物經由在第三分離容器1 3底部的出口離開 該容器，並通過一短導管進入擠壓機14的入口，該擠壓 機將此聚合物壓成細繩狀，再切割、冷卻及轉移到產物儲 藏相中（（圖1未顯不）。該聚合物產物含有小於1重量 %的殘留單體。 圖2係描述一大體上類似於圖1的裝置，而且在適當 情況下相同的參考數字係用來表示相同的組件。然而，圖 2之裝置替換了管狀反應器而包含熱壓器反應器15。此一 反應器用於烯烴之高壓聚合作用已爲此藝中所熟知。因此 ，自二級壓縮機4離開之高度壓縮的乙烯將分裂爲三個流 ，其中之一者係在熱壓器反應器15之頂端進入，其他二 者則沿著反應器側邊進入。產物混合物從熱壓器1 5的底 部流出，透過高壓放下閥7進入產物冷卻器8，然後依上 述有關圖1之裝置所說明方式通過分離系統。 噴射泵9詳細地顯示於圖3中。產物混合物流經高壓 放下閥7及產物冷卻器8 (圖3中未顯示）並沿著導管1 6 -20- 200808836 依箭頭記號A之方向進入噴射泵9。噴射泵9係由高強度 鋼建造，且通常包含圓柱狀外部實體1 7而導管1 6則進入 該外體之一端。一進入實體1 7內，導管1 6往下逐漸變钿 爲錐形部份1 6 a而形成噴嘴1 8。產物混合物的流速會在導 管1 6之錐形部份中增加，且是以高速噴射離開噴嘴1 8 ( 參考箭頭記號B )，此高速噴射將射入和噴嘴1 8共軸但 稍微較大直徑的導管1 9中。短距離之後，導管19開始向 外斜變成錐形部份1 9a (可稱之爲“擴散器”）直到其直徑 類似導管1 6爲止。 接著，產物混合物離開該噴射泵，並經由導管流入第 —^分離谷挤10中（圖3中未顯不）。 如圖3所示，在噴嘴1 8四周爲一短圓柱狀室20，其 與噴嘴18共軸並敞開進入導管19。噴嘴18延伸通過該室 2 0並剛好在導管1 9之入口處終止，藉此在噴嘴1 8邊緣與 導管1 9之間界定出狹窄環狀間隙2 1。 來自第一分離容器12之廢氣沿著導管依箭頭記號C 之方向通過入口 22而進入室20。從噴嘴18出現的產物混 合物之噴射有足夠的速度，其壓力低於室20內廢氣之壓 力。據此，廢氣會流過環狀間隙21並與擴散器1 9 a之產 物混合物組合在一起。 雖然較佳之具體實施例已經描述並於本文中詳細說明 ，但熟諳此藝者將顯見的是，只要不違反本發明範圍各種 修正、增加、取代、及其類似者都可進行，所以，如隨附 之申請專利範圍所定義般彼等都將視爲在本發明之範圍內 -21 - 200808836 。在本發明說明所特定的這個範圍內，僅單獨係爲了解說 本發明之較佳具體實施例，且不應視爲將本發明限制在這 些特定具體實施例中。在發明說明中使用副標題乃是意圖 以任何方式援助本發明之範圍而非意圖限制本發明之範圍 【圖式簡單說明】 基於圖解之目的，本發明將僅參考下列圖來說明，其 中： 圖1係一根據本發明之包含管狀反應器的裝置之示意 圖； 圖2係顯示根據本發明之包含熱壓器的裝置；及 圖3係描述在圖1及圖2之裝置中所用的噴射泵。 【主要元件符號說明】 1 :聚合設備 2 :進料管線 3 :初級壓縮機 4 :二級壓縮機 5 :管狀反應器 6 :引發劑注入系統 7 :高壓放下閥 8 :產物冷卻器 9 =噴射泵 -22- 200808836 ι〇 :第一分離容器 1 1 :再循環系統 12 :第二分離容器 13 :第三分離容器 1 4 :擠壓機 15 :熱壓器反應器 16 :導管 16a :錐形部份 1 7 :外部實體 1 8 :噴嘴 1 9 :導管 19a :錐形部份（擴散器） 20 :圓柱狀室 2 1 :狹窄環狀間隙 22 :入口 A :箭頭記號之方向 B :箭頭記號之方向 C :箭頭記號之方向 -23-

Claims (1)

1. 200808836 十、申請專利範圍 1. 一種使乙嫌高壓聚合用之裝置，該乙燦隨意地與 一或多種共聚單體，該裝置包含 高壓反應器，於其中單體被聚合而產生含有聚合物及 未反應單體之產物混合物， 高壓放下閥，其位於反應器下游，透過該閥可使來自 高壓反應器之產物混合物流動；及 分離系統，其位於高壓放下閥下游，該分離系統包括 串聯排列之至少第一、第二及第三分離容器以便將來自產 物混合物之氣體分離而作爲廢氣，及 泵構件，其係使來自第一分離容器下游之該等分離容 器的至少一者之至少某些廢氣返回在高壓放下閥下游及第 一分離容器上游之位置的產物混合物中。 2 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該泵構件係 利用來自高壓放下閥之產物混合物的流動能。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該泵構 件爲噴射泵。 4 ·如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中來自第 二分離容器之廢氣係經由泵構件而返回在高壓放下閥下游 及第一分離室上游之位置的產物流中。 5. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其包含產物 冷卻器，該冷卻器位於高壓放下閥下游及第一分離室上游 〇 6. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該分離 -24- 200808836 系統只含有三個分離容器。 7. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其包含擠壓 機，該擠壓機緊接於最後分離容器之下游。 8. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其包含將新 鮮乙烯壓縮至中壓之初級壓縮機，及將該單體壓縮至反應 器壓力的二級壓縮機，及含有熱交換器以便冷卻來自第一 分離容器之廢氣並使該廢氣返回二級壓縮機之吸入管的再 循環系統。 9·如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該高壓 反應器爲管狀反應器。 10·如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該高壓 反應器爲熱壓器。 11· 一種使烯烴高壓聚合用之裝置，該裝置包含高壓 反應器，於其中單體被聚合而產生含有聚合物及未反應單 體之產物混合物； 高壓放下閥，其位於反應器下游，透過該閥可使來自 高壓反應器之含有聚合物及未反應單體的產物混合物流動 9 噴射泵，其位於高壓放下閥下游，透過該泵可使產物 流動；及 分離系統，其位於噴射泵下游，該分離系統包含具有 產物混合物之入口、廢氣出口及液相出口的第一分離容器 第二分離容器，其位於第一分離容器下游，該第二分 -25- 9 200808836 離容器具有接收來自第一分離容器之液相的入口、廢氣出 口及液相出口； 第三分離容器，其位於第二分離容器下游，該第三分 離容器具有接收來自第二分離容器之液相的入口、廢氣出 口及液相出口；及 導管，其使來自第二分離容器之廢氣返回到噴射泵中 ，以與在第一分離容器上游之產物混合物組合。 12. —種製備聚乙烯及乙烯共聚物之方法，該方法包 含： 在高壓反應器中，隨意地在一或多種共聚單體存在下 ，使乙烯聚合而產生含有聚合物及未反應單體之產物混合 物， 透過高壓放下閥讓該產物混合物通過； 在位於高壓放下閥下游之分離系統中使未反應單體與 該產物混合物分開，該分離系統包括串聯排列之至少第一 、第二及第三分離容器，其中單體氣體係以廢氣方式自該 產物混合物中分離，及其中來自第一分離容器下游之該等 分離容器的至少一者之至少某些廢氣將組合在一起而返回 在高壓放下閥下游及第一分離容器上游之位置的產物混合 物中。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之方法，其中和高壓放 下閥下游及第一分離室流上游之產物混合物的流動有關聯 的能量係用來使廢氣組合在一起而返回該產物混合物中。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2或1 3項之方法，其中該廢 -26- 200808836 氣係利用在高壓放下閥下游及第一分離室上游之位置的噴 射泵組合在一起而返回該產物混合物中。 1 5 .如申請專利範圍第1 2或1 3項之方法，其中該第 一分離容器係在200至5 00巴（bar)範圍的壓力下操作 〇 1 6 ·如申請專利範圍第1 2或1 3項之方法，其中該第 二分離容器係在10至250巴（bar)範圍的壓力下操作。 1 7 ·如申請專利範圍第1 2或1 3項之方法，其中該第 三分離容器係在至少〇巴（barg )的壓力下操作，而以 0.1至20巴（barg)範圍爲較佳。 1 8 ·如申請專利範圍第1 2或1 3項之方法，其中該自 第三分離容器離開之產物混合物含有不大於0.8重量％之 未反應單體。 1 9 ·如申請專利範圍第1 2或1 3項之方法，其中乙嫌 係唯一存在的單體，及該聚合物爲乙烯均聚物。 2 0.如申請專利範圍第12或13項之方法，其中存在 有一或多種共聚單體，及該聚合物爲乙烯共聚物。 -27-