從循環到淤漿聚合反應器的稀釋劑中脫除重組分的方法和體系的制作方法

專利名稱：從循環到淤漿聚合反應器的稀釋劑中脫除重組分的方法和體系的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及烯烴聚合體系和方法。更具體地說，本發明涉及這樣一種烯烴聚合體系和方法，所述的體系和方法包含一種從聚合反應器取出的和循環到聚合反應器的稀釋劑和/或未反應的單體中脫除重組分的改進方法。
背景技術：
烯烴聚合法可在淤漿條件下進行。這樣的聚合法可在環管反應器中進行，其中單體被聚合，在液體介質中生成固體聚合物顆粒的淤漿。部分淤漿送入取料設備例如沉降支管和連續取料從環管反應器中取出。
然后所述的淤漿經加工，使液體介質(例如液體稀釋劑)與固體聚合物顆粒分離。閃蒸管線加熱器和閃蒸室已用于送入溫度和壓力調節的組合使液體稀釋劑汽化，從而使稀釋劑與固體聚合物顆粒分離。此外，其他類型的設備例如沖洗塔、分離罐和旋流器已用于分離和其他下游處理。
有效的淤漿聚合法通常使盡可能多的稀釋劑循環。也就是說，當稀釋劑被汽化，稀釋劑經加工以便循環回環管反應器。在淤漿從環管反應器中取出以后，當液體稀釋劑在聚合過程的不同階段被汽化時，各種化合物和雜質也可隨著稀釋劑被汽化。
“重組分”為比稀釋劑重的液體組分，常常隨稀釋劑一起汽化。在循環過程中，含有稀釋劑和重組分的蒸汽物流可能冷凝，并作為稀釋劑和重組分的循環物流返回環管反應器。重組分可能在環管反應器內濃縮或積累，并降低反應器的效率和/或引起環管反應器內的損壞。例如，在反應器內積累的重組分可使產品的質量下降和/或改變反應器的控制使反應器出現各種問題和更可能堵塞。
另一循環技術使含有稀釋劑和少量單體的滑流(slip stream)與閃蒸的流體組分的本體分離。滑流經烯烴脫除，得到基本上不含烯烴的物流，用于循環到催化劑制備段。滑流可在稀釋劑循環冷卻器前后取出。然后將滑流送入重組分脫除塔。重組分脫除塔從滑流中除去重組分，然后可用于制備催化劑料漿或淤漿。將含有循環稀釋劑的本體送入稀釋劑循環貯存容器，將循環物流送回反應器。如果需要，可對這一循環物流進行其他純化步驟，例如脫水。
在淤漿聚合法中，有效的循環稀釋劑的體系和方法是希望的。此外，還希望一種改進的重組分脫除體系和方法，所述的體系和方法從要循環到反應器的稀釋劑中脫除重組分。

發明內容
作為本發明的一個方面，提供一種循環從淤漿聚合反應器中取出的液體介質的方法。所述的方法包含將含有液體介質和固體聚合物顆粒的淤漿與第一蒸汽物流分離，其中所述的蒸汽物流至少包含介質和重組分。將第一部分第一蒸汽物流送入第一冷凝段，將第一部分第一蒸汽物流冷凝，生成第一液體。將第二部分第一蒸汽物流送入沒有明顯冷凝的收集段。將第二液體和第二蒸汽物流在收集段中分離。將第二液體送入重組分純化段，介質在沒有分餾的條件下從第二蒸汽物流中循環，以便除去重組分。
作為本發明的另一方面，提供了一種淤漿聚合的液體介質的回收和純化體系。所述的體系包含在一端與淤漿聚合反應器連接的以及另一端與閃蒸氣體分離器連接的第一流體通道，用于含有介質的蒸汽物流與固體聚合物顆粒分離。所述的體系還包含一條連接在閃蒸氣體分離器頂部的蒸汽脫除管線，用于輸送來自閃蒸氣體分離器的蒸汽物流。蒸汽脫除管線與第一冷凝器連接，也與提供冷凝器旁路的蒸汽旁路管線連接。旁路閥控制蒸汽送入蒸汽旁路管線的流量。冷凝器出口和旁路管線的另一端與液體收集罐流體連通。液體輸送管線在液體收集罐的底部，蒸汽循環管線在液體收集罐的頂部。第二冷凝器與蒸汽循環管線流體連通，而第二流體通道將第二冷凝器的出口連接到淤漿聚合反應器。
本發明可包含與旁路閥有關的控制設備或步驟。例如，旁路閥可與液體收集罐下游的一個溫度控制器和位于流體收集罐內的液位控制器的至少一個信號相連。旁路管線是有好處的，因為難以操作冷凝器以僅僅產生少量的液體。本發明能產生相對少量的液體，因為第一蒸汽物流(它為來自第一閃蒸室的閃蒸氣體)被分開，第一部分送入冷凝器，而第二部分旁路送入冷凝器。送入冷凝器的閃蒸氣體可完全或幾乎完全冷凝成液體，或小部分(例如約1-10％)或某些其他比例可被冷凝。
在冷凝器下游，熱閃蒸氣體與冷液體合并，混合并達到平衡(至少就溫度來說)。在這一混合以后，保留的液體有更濃的重組分。用液體管線上的流量控制器設定所希望的液體數量。送入調節溫度控制器來控制罐中的液位，它反過來調節旁路閥，以致使足夠數量的蒸汽旁路送入冷凝器，以產生足夠的液體來滿足流量控制器。為了實現脫除所需數量的重組分，將約0.1至約20％的閃蒸氣體、另一方面約0.5至約10％的閃蒸氣體、另一方面約1％至約5％的閃蒸氣體送入冷凝器轉變成液體。有時不收集液體是希望的。在其他時候(例如在樹脂轉變過程中)，希望最大限度產生液體并更多收集。
本發明還可包含在重組分輸送管線的另一端重組分塔或其他重組分脫除處理。可沿重組分輸送管線安裝流量控制器和/或泵。
可將靜態混合器與第一冷凝器或第一冷凝器下游流體連通，靜態混合器在液體收集罐上游并與它流體連通。靜態混合器用來在熱閃蒸氣體和冷液體合并以后迅速形成平衡混合物。希望在進入收集罐以前有平衡的條件，至少溫度平衡。循環罐可沿閃蒸氣體冷凝器下游的稀釋劑循環管線安裝。


圖1為一個包含新型重組分脫除體系的淤漿聚合體系的說明。
圖2為圖1體系的重組分冷凝器、靜態混合器和液體收集罐的說明以及新型控制示圖。
圖3為一個包含新型重組分脫除體系的淤漿聚合體系的另一說明。
具體實施例方式
本發明提供一種用于淤漿聚合反應器特別是用于環管聚合反應器的稀釋劑回收和純化的體系和方法。所述的體系和方法包含一個閃蒸室或閃蒸氣體分離器、一個蒸汽脫除管線、一個冷凝器和一個液體收集罐。閃蒸室或閃蒸氣體分離器接收環管反應器取出的淤漿。稀釋劑、未反應的單體和各種重組分作為第一蒸汽物流與固體聚合物顆粒分離。所述的蒸汽脫除管線接收第一蒸汽物流，并將第一部分送入冷凝器，使第一部分中至少一部分冷凝生成第一液體。它為冷凝的第一蒸汽物流中相對少量的部分，例如約2％。第一蒸汽物流的第二部分旁路送入冷凝器，此后與第一液體合并和混合，形成合并的物流。將合并的物流送入液體收集罐。當蒸汽和液體在混合設備和/或在送入液體收集罐的管線中混合時，一些液體再次汽化，使混合物達到平衡溫度。將合并的物流充分冷卻，以致使一些液體存在。收集在液體收集罐中的液體比離開收集罐的蒸汽有更高的重組分化合物濃度。平衡混合物的液相比蒸汽相更富含重組分，因為重組分不易汽化。
將含較高濃度重組分的液體從液體收集罐送入重組分輸送管線，而蒸汽送入稀釋劑回收管線。可將蒸汽送入第二冷凝器和循環罐。可將來自液體收集罐的蒸汽冷凝并循環到淤漿聚合反應器，而不需進一步處理來脫除重組分。
在分離步驟過程中，將含有稀釋劑、未反應的單體/共聚單體和比主稀釋劑(例如異丁烷)更重和更輕的各種惰性組分的蒸汽分離。各種與原料和稀釋劑進料有關的其他化合物例如其他4個碳的化合物(例如正丁烷)和6個碳的化合物(例如正己烷)都是惰性的，它們不聚合，與異丁烷一起起稀釋劑的作用。重組分包含另外一些6個碳的化合物和可在反應器中生成的重組分化合物(例如低聚物)。然后將一部分蒸汽物流送入重組分脫除段中的冷凝器。冷凝器僅使少部分物流冷凝，或它可使大部分或基本上全部第一部分冷凝。然后將液體和蒸汽合并，使它們形成合并的物流。將合并的物流送入液體收集段，液體和蒸汽在收集段中分離，此后將稀釋劑蒸汽送入稀釋劑循環管線，而將液體送入重組分輸送管線。
從液體中分離的稀釋劑蒸汽(即從液體收集罐的頂部排出的稀釋劑蒸汽)適用于循環到聚合反應器。將稀釋劑蒸汽從稀釋劑循環管線送入稀釋劑循環罐。用換熱器將稀釋劑蒸汽冷凝。然后將稀釋劑循環到聚合段，而不必除去另外的重組分。此外，將液體從重組分輸送管線送入重組分塔。
本發明適用于使用液體介質的環管反應器中的任何烯烴聚合，以便在液體介質中生成聚合物固體的流體淤漿。適合的烯烴單體包括每個分子有直到8個碳原子的和比4位更靠近雙鍵處沒有分支的1-烯烴。本發明特別適用于乙烯的均聚和乙烯與更高級1-烯烴例如丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或1-癸烯的共聚。
在本專業中，適合用作液體介質的稀釋劑是大家熟悉的，它們包括在反應條件下為惰性液體的烴類。適合的烴類包括異丁烷、丙烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷和正己烷，異丁烷是特別優選的。有關環管反應器設備和聚合法的其他詳情可在US 4674290、5183866、5455314、5565174、5624877、6005061、6045661、6051631、6114501、6262191和6420497中找到，在這里作為參考并入。
此外，用于控制重組分的本技術可在單體為聚合的液體介質的場合使用。例如，本技術可用于丙烯聚合，在那里丙烯為液體介質，而沒有任何明顯量的惰性稀釋劑。稀釋劑仍可用于催化劑。為了說明但不作為限制，本發明將結合使用惰性稀釋劑作為液體介質的聚乙烯法進行描述，但是應當理解，本發明也可在單體用作液體介質的場合使用，在以下描述中它將代替稀釋劑。
圖1為本發明的淤漿聚合體系10的說明。所述的淤漿聚合體系10包含一個裝有催化劑和稀釋劑的催化劑進料罐12(例如催化劑料漿槽或攪拌罐)。將來自催化劑罐12的催化劑和稀釋劑泵入環管反應器14。圖1還表示閃蒸管加熱器16、一個閃蒸氣體分離器(也稱中壓閃蒸室)18、一個重組分脫除體系20、一個蓬松物室22、一個沖洗塔24、一個循環處理器26、一個異丁烷/氮氣回收單元(INRU)28、一個循環罐30、一個重組分塔32、一個輕組分塔34、一個不含烯烴的貯存單元36和一系列導管、泵和冷凝器。為了簡化起見，未示出未涉及所要求的體系和方法的一些組件和/或涉及生產或常規詳情的那些，例如淤漿聚合體系10的插入閥和連接管線/導管。
將來自催化劑進料罐12的催化劑或催化劑和稀釋劑送入導管40用泵42泵送入環管反應器14。在本專業中，適合的催化劑是大家熟悉的。例如，可使用氧化鉻/載體例如氧化硅催化劑，例如在Hogan和Banks的US 2825721中公開的，在這里作為參考并入。此外，也可使用本專業中大家熟悉的其他聚烯烴催化劑(例如齊格勒催化劑、金屬茂催化劑)。
所述的淤漿聚合體系10還包含一個單體進料口38。將單體例如乙烯送入環管反應器14。正如所示，另外一些導管和管線也可將單體和/或稀釋劑送入環管反應器14，或結合在管線4 6中，用于輸送新鮮乙烯和稀釋劑循環料的合并物流。可將單體、稀釋劑、催化劑和任何其他進料在一個或多個位置送入環管反應器14。
正如圖1所示，環管反應器14可包含多個與水平元件50(或彎曲連接元件)整體構成的豎直元件48。為了使反應器14內的傳熱最大，豎直元件48之間的距離優選最小。因此，水平元件50可能有最短的長度。另一方面，水平元件50可取消，以致豎直元件48送入彎曲連接元件連接。另一方面，環管反應器可為基本上水平的，沒有任何豎直元件。較長的元件48優選有換熱器套管49。豎直元件48和水平元件50(或彎曲連接元件)確定環管反應段。正如圖1所示，環管反應段可包含或多或少的豎直元件48和相應的水平元件50。此外，環管反應器可豎直或水平取向(例如送入圖1中的反應器14旋轉90度)，或完全水平，而沒有豎直元件。連接元件50可有任何形狀或形式，連接豎直元件48和使流體在其中流動。
葉輪位于環管反應器14中，以便使淤漿循環。葉輪用馬達47驅動。葉輪位于豎直元件48和水平元件50確定的環管反應段的內部。葉輪47可操作，以便使含有液體稀釋劑和固體烯烴聚合物顆粒的流體淤漿送入環管反應器14循環。
含有液體稀釋劑和固體烯烴聚合物顆粒的中間產物淤漿借助連續取料設備52從環管反應器14中取出。連續取料設備52在US 6239235中公開，在這里作為參考并入。正如圖1所示，淤漿聚合體系10可包含或多或少的連續取料設備52(和相應的導管和閃蒸管線加熱器16)。例如，可使用一個、兩個、三個或更多個連續取料設備52。此外，連續取料設備52可切線安裝在彎曲元件上。連續取料設備52可安裝在環管反應器14的任何地方。另一方面，沉降支管可與連續取料設備52一起使用或代替它。
當流體淤漿作為中間產物淤漿從環管反應器14中取出時，將中間產物淤漿從連續取料設備52送入閃蒸管線54，后者形成將淤漿的取出部分送入下游加工設備的第一流體通道。閃蒸管線54可在至少一部分閃蒸管線54周圍裝有閃蒸管線加熱器16。閃蒸管線加熱器16裝有加熱的流體(例如水蒸汽)，對閃蒸管線54的物料提供間接加熱，以致送入閃蒸管線54的中間產物淤漿被加熱。優選的是，將中間產物淤漿這樣加熱，以致至少大部分液體稀釋劑被汽化，從而得到稀釋劑蒸汽和閃蒸管線后的淤漿。閃蒸管線后的淤漿包含固體聚合物顆粒和較少量液體稀釋劑(與中間產物淤漿相比)。另一方面，閃蒸管線后的淤漿可這樣加熱，以致較少量液體稀釋劑被汽化。優選的是，中間產物淤漿當進入閃蒸氣體分離器18時在閃蒸管線54中加熱，以致基本上所有液體稀釋劑在閃蒸管線54內被汽化(“閃蒸”)。“閃蒸”常常隨中間產物淤漿送入連續取料設備52和閃蒸管線54時出現。優選的是，中間產物淤漿在閃蒸管線54中加熱，使稀釋劑液體完全汽化，以致排放到閃蒸氣體分離器18的固體和蒸汽不含液體。
在一些使用閃蒸管線加熱器16的體系中，一些或全部稀釋劑(或其他液體介質)在送入閃蒸氣體分離器18以前在閃蒸管線54中閃蒸，閃蒸氣體分離器18可稱為“閃蒸室”或“中壓閃蒸室”。這些術語仍經常用于閃蒸管線后的罐，在那里汽化的稀釋劑與聚合物固體分離。如果全部或基本上全部稀釋劑在閃蒸管線中汽化，那么“閃蒸罐”或“閃蒸室”仍使用，即使在閃蒸罐中可能有很少閃蒸或沒有閃蒸。在有較高壓力下的閃蒸管線排放和沒有下游干燥設備的現在設計中，打算設計閃蒸管線在進入閃蒸罐時有很小或沒有壓降，基本上所有液體在進入容器以前汽化。
在中間產物淤漿送入閃蒸管線54以后，將生成的閃蒸管線后的蓬松物和汽化的稀釋劑送入閃蒸氣體分離罐或閃蒸氣體分離室18。閃蒸氣體分離器18優選處于中壓，低于反應器中的壓力，而高于下游設備的壓力。優選的是，閃蒸氣體分離器18處于這樣的壓力，以致分離的閃蒸氣體(或大多數或大部分)可送入換熱冷凝，而不需壓縮。在閃蒸氣體分離器18中，大部分稀釋劑、未反應的單體和重組分形成蒸汽物流(閃蒸氣體)，它們上升到閃蒸氣體分離器18的頂部，而“蓬松物”落到閃蒸氣體分離器18的底部。蓬松物包含固體聚合物，它可能有微量的或少量夾帶的稀釋劑。
蓬松物可送入第二閃蒸氣體分離器(例如低壓閃蒸室)。兩段閃蒸體系在US 4424341中公開，在這里作為參考并入。另一方面，蓬松物可從第一閃蒸室的底部送入沖洗塔24。(沖洗塔24可跟隨第二閃蒸室)。另一方面，蓬松物可送入輸送干燥器，然后進入沖洗塔，正如在US4501885中公開的，在這里作為參考并入。在沖洗塔24中使氮氣送入固體聚合物顆粒(蓬松物)，將聚合物顆粒中夾帶的稀釋劑與蓬松物分離。氮氣將夾帶的稀釋劑和/或液體稀釋劑取出，從而留下基本上不含夾帶稀釋劑的固體聚合物顆粒。然后將固體聚合物沉積、收集、從沖洗塔24的底部排出或取出。
然后將氮氣和取出的稀釋劑從沖洗塔24的頂部排出到異丁烷/氮氣回收單元(INRU)28。INRU在沖洗塔中加工從蓬松物脫除的蒸汽。INRU送入將稀釋劑蒸汽冷凝成液體的方法將氮氣與稀釋劑蒸汽分離。在一種情況中，INRU有時作用象重組分脫除體系，冷凝相對小量的閃蒸氣體和將液體送入重組分塔。INRU 28使氮氣與稀釋劑和其他烴類分離。然后將氮氣送入氮氣返回管線60返回沖洗塔24。可將分離的稀釋劑和其他烴類返回循環罐30，最終返回環管反應器14。另一方面，可將來自INRU28的一些或全部液體送入重組分塔32。INRU用來生產含有在沖洗塔中脫除的基本上所有烴類(但不是固體聚合物顆粒)的液體產物。
將在閃蒸管線54中和/或在閃蒸氣體分離器18中汽化的蒸汽物流(在這里也稱為第一蒸汽物流)送入蒸汽脫除管線56送入重組分脫除體系20。蒸汽脫除管線56包含一系列過濾器和組件，例如袋式過濾器，用于從蒸汽物流中過濾聚合物細顆粒，以便防止細顆粒進入重組分脫除體系20。例如，對于適合的聚乙烯法，蒸汽物流主要為異丁烷稀釋劑，但蒸汽物流稀釋劑也含有重組分，例如1-己烯共聚單體和其他有6個或更多碳原子的烴類。蒸汽物流還可含有輕質烴類，例如乙烷和乙烯。
圖2為例證性重組分脫除體系20的說明。重組分脫除體系20送入蒸汽脫除管線56與閃蒸氣體分離器18的頂部流體連通。在圖2所示的設備中，重組分脫除體系20包含一個第一冷凝器62、一條旁路管線63、一個旁路閥64、一個靜態混合器66、一個液體收集罐68、一個溫度控制器70、一個液位控制器72、一個泵74、一個流量控制器76和一個流量控制閥78。
設計和/或設定重組分脫除體系20，以致使少量液體從第一蒸汽物流中冷凝。將一部分閃蒸氣體(換句話說，第一部分第一蒸汽物流)送入冷凝器62，后者使所述部分中一些冷凝成液體。當來自冷凝器62的液體與旁路送入冷凝器62(換句話說，第一蒸汽物流的第二部分)的相對熱的閃蒸氣體接觸時，一些液體再次汽化，留下殘留數量的液體和大量閃蒸氣體。將液體和閃蒸氣體送入液體收集罐68。靜態混合器66可用于確保液體收集罐68中適宜的接觸、迅速再汽化和平衡條件。可在流量控制器76上設定流速。液體收集罐68中的液位由冷凝器62產生的液體量來決定。如果收集罐68中的液位上升，溫度控制器70調節到更高的溫度，以減少冷凝器62產生的液體量。相反，如果收集罐68中的液位下降，液位控制器72起作用使溫度控制器70上的溫度設定點下降，從而使更大的流量送入冷凝器62，以便產生更多的液體。因此，液位控制器調節溫度控制器，以便產生與流量控制器設定的所需液體數量相匹配的液體數量。這就為控制從第一蒸汽物流中冷凝的液體數量提供了有效和相對容易的方法。
正如圖1看出的，重組分脫除體系20的冷凝器62是除閃蒸氣體冷凝器84外的冷凝器。重組分脫除體系20通常用于使來自蒸汽脫除管線的全部蒸汽(換句話說，第一蒸汽物流)中相對少量蒸汽冷凝。例如，重組分脫除體系20可冷凝(換句話說，形成液體)來自蒸汽脫除管線的全部蒸汽(換句話說，第一蒸汽物流)中少至約1％或更少的蒸汽。人們可能希望設定第一冷凝器冷凝的第一蒸汽物流的數量最大。例如，重組分脫除體系20可設定到冷凝至多約10％、另一方面至多約5％、另一方面至多約4％、另一方面至多約3％的第一蒸汽物流。冷凝器62可冷凝約0.1至約15％閃蒸氣體。冷凝器62冷凝的數量可比重組分脫除體系20產生的液體大5倍。
重組分脫除體系20得到比蒸汽物流中有更高百分數重組分的液體。例如，收集罐68中的液體可含蒸汽物流中的至少約1％、另一方面至少約5％、另一方面至少約10％的重組分。具體地說，預期重組分脫除體系在脫除大部分低聚物方面是特別有效的，例如脫除蒸汽物流中至少約2％、另一方面至少約10％、另一方面至少約20％的低聚物。即使重組分脫除體系不從要循環到聚合反應器的液體介質中脫除所有的重組分，它也送入防止過量的重組分在循環介質中積累提供了重大的效益。
在重組分濃縮的液體可稱為重組分液體。將重組分液體送入重組分塔，在那里可將重組分從工藝過程中除去。因此，重組分在閃蒸氣體中的濃度下降。
本方法和體系得到比在循環稀釋劑物流中可積累的重組分要少的循環稀釋劑物流。這一體系可與直接循環法一起起作用，使大多數稀釋劑冷凝并直接循環回反應器，而不送入脫除重組分和輕組分的分餾塔。在直接循環法中，希望僅僅一部分循環稀釋劑送去分餾，在那里可排出重組分和可除去輕組分和產生不含烯烴的稀釋劑。由于僅僅一部分循環稀釋劑送入分餾，所以分餾塔可能相對小。
正如圖2所示，冷凝器62與蒸汽脫除管線56流體連通，并在靜態混合器66上游。旁路閥64安裝在旁路管線63中，以致旁路閥64可選擇性開啟和關閉旁路管線63，從而控制送入旁路管線63的蒸汽流量。液體收集罐68在靜態混合器66下游。稀釋劑循環管線80與液體收集罐68流體連通，并將液體收集罐68與循環罐30相連。旁路閥64可與溫度控制器70信號相連，后者安裝在稀釋劑循環管線70內。此外或另一方面，旁路閥可與液位控制器72信號相連，后者位于液體收集罐68內。溫度控制器70和液位控制器72可借助中央處理單元或其他邏輯單元或主控制器配合。溫度控制器70和液位控制器72將信號傳給旁路閥64，使旁路管線63根據重組分脫除體系20內的溫度和液位條件開啟或關閉。這一控制圖示能自動控制，在液體收集罐68中得到所需的液體量。
液體收集罐68的底部與重組分輸送管線82流體連通，它接收來自液體收集罐68的重組分濃縮的液體。泵74可在重組分輸送管線82中，它提供足夠的力來使重組分濃縮的液體送入重組分輸送管線82移動到重組分塔32。可借助中央處理單元或其他邏輯單元或主控制器配合的流量控制器76可在泵74的下游，并與流量控制閥78信號相連，它可選擇性使重組分輸送管線82開啟和關閉。流量控制閥78可與流量控制器76一起操作。根據重組分送入重組分輸送管線82的流速，流量控制器76可將控制信號送給流量控制閥78，以便使重組分輸送管線82開啟或關閉。
重組分脫除體系20用于生產相對富含重組分的液體物流。一旦重組分或一部分重組分被脫除，就可將稀釋劑循環回環管反應器14。重組分脫除體系20不必脫除所有的重組分。相反，重組分除體系20可只脫除小部分的重組分，以便將重組分可能的積累限制到相對低的水平。特別是，重組分脫除體系可限制低聚物的積累。
這樣配置重組分脫除體系20，以便生產在第一蒸汽物流中所含的重組分相對濃縮的液體。打算將至少一部分或大部分來自第一蒸汽物流的重組分送入重組分輸送管線82。例如，由于第一蒸汽物流旁路的結果，約98％的第一蒸汽物流可仍為蒸汽，換句話說僅產生小部分液體。將一部分第一蒸汽物流送入冷凝器，在那里該部分的全部或大部分轉變成液體。這一較冷的液體與旁路送入冷凝器的較熱氣體合并，將這一液體和蒸汽混合物送入靜態混合器66。靜態混合器確保液體和蒸汽很好混合，以致可迅速產生基本上平衡的條件。
基本上平衡的條件指在液體收集罐中的液體和蒸汽有基本上相同的溫度，一部分液體汽化來實現這一點。然后可將氣體送入收集罐，在那里液體和蒸汽最初混合但也分離。當閃蒸氣體冷凝和再汽化時，重組分在液體中留在收集罐的底部。
輸送到冷凝器62中的第一蒸汽物流的量被控制，以便在液體收集罐68中產生所需量的液體。旁路送入的熱蒸汽和從冷凝器62中冷凝-冷卻的液體然后送入靜態混合器66混合。溫度控制器70可將信號給旁路閥64，以便根據稀釋劑循環管線80中稀釋劑蒸汽的溫度開啟或關閉到所需程度。
閃蒸氣體蒸汽和冷凝的液體混合在一起形成混合物以后，將混合物送入液體收集罐68。液體收集罐68將含有較高濃度重組分的液體與稀釋劑蒸汽分離。希望減少或避免在液體收集罐中有壓力或溫度梯度。
可定期或有時用收集罐上的液位控制器重新設定溫度控制器70。如果收集罐中的液位低于液位設定點，那么控制器送一個信號使溫度控制器的設定點下降，它反過來送一個信號使旁路閥關閉到所需的程度和強制更多的流量送入冷凝器，以便產生更多的液體。相反，如果收集罐中的液位高于液位設定點，那么液位控制器送一個信號使溫度控制器的設定點升高，它反過來送一個信號使旁路閥開啟到所需的程度和減少送入冷凝器的流量，以便使生成的液體減少。當流量控制器的設定點改變時，流量控制閥開啟或關閉，以便產生所需的流量，而流量的這一變化反映罐中液位的變化，液位控制器對冷凝的液體數量的變化起作用。
將重組分濃縮的液體從液體收集罐68送入重組分輸送管線82并用泵74泵入重組分塔32。根據要產生的所需數量液體給流量控制閥78信號以便開啟或關閉流量控制閥78的方法，用流量控制器76監測和控制液體送入重組分輸送管線82的液體流量。例如，如果操作人員希望得到1500公斤/小時液體，那么就希望輸入這樣的數字作為流量控制器的設定點。液體最終送入重組分塔32。
再次參考圖1，重組分塔32將液體介質和輕組分與重組分分離。然后將在重組分塔32中取出的稀釋劑(換句話說，液體介質)送入輕組分塔34，在那里脫除輕組分，從而得到基本上純的稀釋劑，然后將它送入不含烯烴貯罐36并泵送入催化劑進料罐12或泵送入循環罐30，然后將它泵送入環管反應器14。
將稀釋劑循環管線80中的稀釋劑蒸汽送入閃蒸氣體冷凝器84，它可冷凝或液化稀釋劑。一些含有相對高濃度的輕組分的稀釋劑可仍為蒸汽。將物流送入循環罐30，它作為一個蒸汽-液體分離罐，而液體送入循環處理器26直接返回環管反應器14。將有相對較高輕組分濃度的蒸汽送去分餾，在那里排出輕組分，1-己烯和己烷被回收或排出，辛烷和更重的化合物被排出，而不含烯烴的稀釋劑(通常為異丁烷)被回收。
圖3為另一包含新型重組分脫除體系的淤漿聚合體系11的圖示說明。正如圖3所示，輕組分脫除管線86可為一送入重組分塔32測進入的蒸汽管線。因為蒸汽管線86含有少量己烷，所以希望將它送入重組分塔，由于所有的己烷必需從輕組分塔排出。此外，有一從INRU 28延伸的液體產物管線90。INRU用來作為液體回收氮氣和烴類(稀釋劑)。液體產物管線90可分支，一個分支連接到重組分塔32，而另一分支連接到循環罐30。用這一方法，液體可送到重組分塔32和/或循環罐30。此外，除了催化劑混合罐12以外，送入不含烯烴貯存單元36的不含烯烴的產物還可泵送回循環罐30。
因此，本發明提供一種在淤漿聚合法中循環液體介質的更有效體系和方法。本發明提供一種改進的重組分脫除體系和方法，與以前的體系相比，它從要循環到反應器的液體介質中脫除更大數量的重組分。提供一種直接循環體系，其中反應器流出物(稀釋劑和其他烴類)中的大部分或全部液體與蓬松物分離，冷凝和循環回反應器，而不需經純化(分餾)步驟。其他體系基本上使所有稀釋劑蒸汽(反應器流出物)送入分餾(純化步驟)，在那里所有的重組分化合物都可分離出。在直接循環體系中，希望排出重組分以及輕組分，因此它們不會在過程中濃縮和損害反應器和產品。因此在直接循環法中，一些循環稀釋劑(換句話說，反應器流出物烴類)仍在小型純化(分餾)段中處理，以便產生一些純(不含烯烴)的稀釋劑，用作催化劑稀釋劑，以及排出一些重組分和輕組分，以便防止不正常的積累或濃縮。由于僅分餾小部分稀釋劑循環料，分餾塔可較小。直接循環分餾塔可從循環液體滑流進料或送入INRU液體產物而送入本重組分脫除體系得到的液體進料，重組分的濃度被很好控制，換句話說，對于相同的分餾進料速率來說，循環料中的重組分濃度較低。
當INRU不操作，以致可生產不含烯烴的稀釋劑用于催化劑漿化時，所公開的本體系和方法還可給分餾(重組分和輕組分塔)進料。
雖然已參考某些實施方案描述了本發明，但熟悉本專業的技術人員應當認識到，在不違背本發明范圍的條件下可作出各種變化和可替代各種等價物。此外，在不違背本發明范圍的情況下，可作出許多改變來使具體的情況或材料適合本發明的公開內容。所以，打算不將本發明限制到所公開的具體實施方案，而本發明將包括在附后權利要求書的范圍內的所有實施方案。
權利要求
1.一種用于淤漿聚合液體介質的回收和純化體系，所述的體系包含一個一端與淤漿聚合反應器連接的第一流道；一個與第一流道的另一端相連的用于分離在液體介質中含有固體聚合物顆粒的蒸汽物流的閃蒸氣體分離器；一個連接在閃蒸氣體分離器頂部的用于輸送來自閃蒸氣體分離器的蒸汽物流的蒸汽脫除管線；一個蒸汽脫除管線下游的第一冷凝器；一個第一冷凝器下游的收集罐；一個為冷凝器到收集罐的一部分蒸汽物流提供旁路的蒸汽旁路管線；一個用于控制送入蒸汽旁路管線的蒸汽流量的旁路閥；一個在收集罐底部的液體輸送管線；一個在收集罐頂部的蒸汽循環管線；一個與蒸汽循環管線流體連通的第二冷凝器；以及一個將第二冷凝器的出口與淤漿聚合反應器相連的第二流道。
2.根據權利要求1的回收和純化體系，其中旁路閥與收集罐下游的溫度控制器和收集罐內的液位控制器中的至少一個信號相連。
3.根據權利要求2的回收和純化體系，其中液位控制器與溫度控制器信號相連，而溫度控制器與旁路閥信號相連。
4.根據權利要求1的回收和純化體系，還包含連接在液體輸送管線另一端的重組分塔。
5.根據權利要求4的回收和純化體系，還包含沿液體輸送管線安裝的流量控制器。
6.根據權利要求4的回收和純化體系，還包含沿液體輸送管線安裝的用于將液體送入重組分塔的泵。
7.根據權利要求1的回收和純化體系，還包含一個在第一冷凝器下游并與它流體連通的靜態混合器，而靜態混合器在收集罐上游并與它流體連通。
8.根據權利要求1的回收和純化體系，還包含一個沿第二冷凝器下游稀釋劑循環管線安裝的循環罐。
9.根據權利要求1的回收和純化體系，還包含一個與閃蒸氣體分離器流體連通以便接收來自閃蒸氣體分離器的固體聚合物顆粒的沖洗塔。
10.一種使淤漿聚合反應器取出的液體介質循環的方法，所述的方法包含將含有液體介質和固體聚合物顆粒的淤漿與第一蒸汽物流分離，其中所述的蒸汽物流至少包含所述的介質和重組分；將第一部分第一蒸汽物流在第一冷凝段中冷凝，生成第一液體；將第二部分第一蒸汽物流送入收集段，而不送入第一冷凝段；將第二液體和第二蒸汽物流在液體收集段中分離；將第二液體送入重組分純化段；以及將冷凝的介質循環到淤漿聚合反應器而不需分餾以除去重組分。
11.根據權利要求10的循環方法，還包含將第一液體和第二部分第一蒸汽物流在送入收集段以前混合到一起的步驟。
12.根據權利要求10的循環方法，其中除蒸汽物流外，分離步驟還生成含有夾帶稀釋劑的固體聚合物蓬松物，所述的方法還包含將來自閃蒸步驟的固體聚合物蓬松物送入沖洗段，其中沖洗段從固體聚合物蓬松物中取出夾帶的稀釋劑。
13.根據權利要求10的循環方法，其中第一蒸汽物流中至少約1％的重組分冷凝成第二液體。
14.根據權利要求10的循環方法，其中第一蒸汽物流中至少約5％的重組分冷凝成第二液體。
15.根據權利要求10的循環方法，其中第一蒸汽物流中至少約10％的重組分冷凝成第二液體。
16.根據權利要求10的循環方法，其中第一蒸汽物流中至少約2％的低聚物冷凝成第二液體。
17.根據權利要求10的循環方法，其中第一蒸汽物流中至少約10％的低聚物冷凝成第二液體。
18.根據權利要求10的循環方法，其中第一蒸汽物流中至少約20％的低聚物冷凝成第二液體。
19.根據權利要求10的循環方法，還包含測量液體收集段中的液體液位；以及根據測量的液位來控制蒸汽物流的冷凝。
20.一種用于操作淤漿聚合體系的方法，所述的方法包含以下步驟在聚合反應段中在液體介質中生成含有固體聚合物顆粒的淤漿；從聚合反應段中取出一部分淤漿；使液體介質汽化，生成至少含有介質和重組分的第一蒸汽物流；使第一蒸汽物流與固體聚烯烴顆粒分離；將第一部分第一蒸汽物流送入冷凝段，從而生成第一液體物流；將第二部分第一蒸汽物流送入收集段，而不送入冷凝段；在液體收集段中收集液體介質和第二部分；將第二蒸汽物流在液體收集段中與第二液體物流分離；將第二蒸汽物流冷凝并循環回聚合反應段，而不再進行重組分脫除處理；以及將第二液體物流送去重組分脫除處理。
21.根據權利要求20的操作方法，其中液體介質為惰性稀釋劑，而固體聚烯烴顆粒為聚乙烯。
22.根據權利要求20的操作方法，其中液體介質為丙烯，而固體聚烯烴顆粒為聚丙烯。
23.根據權利要求20的操作方法，還包含將固體聚合物顆粒送入沖洗步驟，在那里將夾帶的稀釋劑從固體聚烯烴顆粒中取出。
24.根據權利要求20的操作方法，還包含測量液體收集段中的液位，和根據測量的液位來控制第一蒸汽物流的冷凝。
25.根據權利要求20的操作方法，還包含將來自收集段的第二液體物流送入重組分分餾塔。
26.根據權利要求20的操作方法，還包含以下步驟測量液體收集段中蒸汽的溫度；以及根據測量的溫度來調節送入冷凝段的第一蒸汽物流的量。
27.根據權利要求20的操作方法，其中從收集段脫除的液體含有第一蒸汽物流中的至少約1％重組分。
28.根據權利要求20的操作方法，其中從收集段脫除的液體含有第一蒸汽物流中的至少約5％重組分。
29.根據權利要求20的操作方法，其中從收集段脫除的液體含有第一蒸汽物流中的至少約10％重組分。
30.根據權利要求20的操作方法，其中從收集段脫除的液體含有第一蒸汽物流中的至少約2％低聚物。
31.根據權利要求20的操作方法，其中從收集段脫除的液體含有第一蒸汽物流中的至少約10％重組分。
32.根據權利要求20的操作方法，其中從收集段脫除的液體含有第一蒸汽物流中的至少約20％重組分。
33.根據權利要求20的操作方法，其中從液體收集段脫除的基本上所有重組分以液體形式被脫除。
34.根據權利要求20的操作方法，其中將第二液體物流在液體收集段中保留足夠長的時間，以便使重組分從蒸汽轉變成液體。
全文摘要
一種循環和回收體系和方法，所述的循環和回收體系和方法包含接收含有液體介質和固體聚合物顆粒的淤漿(52)的閃蒸氣體分離器(18)。閃蒸氣體分離器(18)將稀釋劑作為至少含有稀釋劑和重組分的蒸汽物流與固體聚合物顆粒分離。一條管線接收來自閃蒸氣體分離器的蒸汽物流(56)。所述的管線導向得到重組分相對濃縮的液體和相對不含重組分的稀釋劑的重組分脫除體系(20)。將液體送入重組分塔(32)，而將稀釋劑蒸汽送入稀釋劑循環室(30)，然后循環到淤漿聚合反應器(10)，而不需另外處理以脫除重組分。
文檔編號B01J8/00GK1694758SQ03824636
公開日2005年11月9日 申請日期2003年9月15日 優先權日2002年9月16日
發明者D·H·伯恩斯, D·W·弗塞爾 申請人:切夫里昂菲利普化學有限責任公司