在環流反應器中的彎管和水平配置的制作方法

本發明大體上涉及用于烯烴聚合的反應器系統，并且更具體地涉及用于優化在高效環流反應器中聚烯烴聚合物的生產的反應器系統。

背景技術：

此部分從可涉及或提供本文所述的技術的一些方面、下文要求的或這兩者的內容的領域引入信息。此信息為便于較好理解本文公開的內容的背景技術。這為“相關”技術的論述。此類技術為相關的，決不暗示它還為“先前”技術。相關技術可為或可不為先前技術。將依此閱讀該論述，而不作為先前技術的認可。

隨著化學和石化技術進步，這些技術的產品在社會中變得日益普遍。具體來說，隨著將單個分子建構嵌段結合成較長鏈(或聚合物)的技術進步，通常呈多種塑料形式的聚合物產物已日益并入到日常用品中。如聚乙烯、聚丙烯和其共聚物的聚烯烴聚合物用于管道、零售和醫藥包裝、食品和飲料包裝、塑料包、玩具、地毯、多種工業產品、機動車部件、電氣設備和其它家庭用品等。

生產聚烯烴的一個益處為它一般不與它接觸的貨物或產品反應。這允許聚烯烴產品用于住宅、商業和工業情境，包括食品和飲料儲存和運輸、消費型電子產品、農業、貨運和車輛構造。聚烯烴的多種住宅、商業和工業用途已轉變成對可擠出、注射、吹塑或以其他形式形成最終消費產品或部件的原料聚烯烴的大量需求。

為了滿足這一需求，存在多種可聚合烯烴形成聚烯烴的工藝。這些工藝可在石化設施處或附近進行，其提供短鏈烯烴分子(單體和共聚單體)，如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯、癸烯以及長得多的聚烯烴聚合物的其它建構嵌段的即用存取。這些單體和共聚單體可以包含液相聚合反應器、氣相聚合反應器或其組合的工藝聚合。隨著在聚合期間在反應器中的聚合物鏈發展，在反應器中生產出稱為“短纖”或“薄片”或“粉末”的固體顆粒。

不久發現生產聚合物的此類固體顆粒的更高效方式為在管式環流反應器中在連續漿液條件下進行聚合工藝，其中產品從附接至管式環流反應器的底部水平部分的多個沉降腿取出。多個沉降腿以分批原理安裝并操作以回收固體聚合物產物。此技術已經取得了國際性成功，其中每年如此生產數十億磅乙烯聚合物。對于給定的設備生產能力，與大量小型反應器相比，由于這一成功帶來建設大型反應器的愿望。

然而，使用多個沉降腿存在至少兩個問題。第一，它將“分批”產品回收率技術強加到需要在環流反應區內的漿液的連續循環的基礎方法上。因此，當沉降腿到達其中它“堆積”或“排出”積累的聚合物漿液的預定階段時產生問題。每次操作單個沉降腿以從環流反應器回收漿液，這可引起對在環流反應器內上游循環的漿液的流動和連接下游的反應物回收系統的操作的干擾。另外，將沉降腿連接到環流反應器上游和反應物回收系統下游的閥機構其直徑必須大，因此需要頻繁封閉這些閥。維持緊密密封存在顯著難度。沉降腿還可不時地塞住。因此，用于定期維護的頻繁反應器停工時間是不可避免的，由此降低生產效率并且帶來高生產成本。

第二，因為環流反應器已經變得較大，所以多個沉降腿的使用已必然出現許多邏輯問題。在環流反應器中，如果管直徑加倍，那么環流反應器的體積增大四倍。然而，由于涉及的閥機構，沉降腿的尺寸不可容易地進一步增加。從而，更大量的沉降腿變得必需以滿足大占用面積配置，這繼而開始超過可用于建立這些大規模高生產能力環流反應器的地面的物理空間。

盡管這些局限性，仍繼續采用沉降腿，其中烯烴聚合物形成為在液體稀釋劑中的漿液。這是因為，與其中常規地得到好于60％的固體濃度的本體漿液聚合(即，無惰性稀釋劑)不同，在稀釋劑中的烯烴聚合物漿液一般限于低于50％固體。從而沉降腿已經被認為是必需的以得到具有較大固體濃度的最終漿液產品。這是因為，如名稱暗示，在腿中發生沉降，并且因此最終從沉降在沉降腿內的漿液的回收的固體顆粒的濃度較高。影響在這些環流反應器內的最大固體濃度的另一個因素為循環速度，其中對于給定的反應器直徑，較高速度允許生產較高濃度的固體，因為在循環環流操作中的限制因素為由于聚合物在環流反應器的壁中積聚的積垢。不愿受任何特定理論限制，此類積垢可是由于在高于其中固體可在反應器內保持懸浮而不沉降(即，跳躍)的水平的固體顆粒濃度下操作。

與使用多個沉降腿相比，改進生產效率的一種方式為采用連續產品取料管線或類似機制，以從環流反應器連續抽出漿液產品。此外，需要降低占較小地面空間的環流反應器的占用面積(至少在水平尺寸上)并節省生產成本，同時仍然維持高生產能力和效率。舉例來說，單個連續產品取料管線可代替多個沉降腿，產生類似的生產率同時降低反應器占用面積并且簡化反應器控制機理。

技術實現要素：

本發明涉及解決，或至少減輕一個或所有的上述問題。本發明的各種實施例包括用于烯烴聚合的環流反應器。環流反應器包括豎直部分和將豎直部分連接到水平部分或另一個彎管部分中任一者的彎管部分。在環流反應器內的這些部分被配置成至少一個環流反應區以在液體稀釋劑存在下將烯烴單體聚合成包含聚烯烴聚合物顆粒的漿液。

在一個方面，描述了具有內徑(d)和內曲率的半徑(R_c)的至少一個彎管部分，其中至少一個彎管部分被配置成將在其中流動漿液的狄恩數(D_n)維持高于3,000,000，其中D_n＝ρVd/μ*(d/2R_c)¹²，并且其中ρ為漿液的密度，V為漿液的循環速度，并且μ為漿液的動態粘度。在另一個方面，水平部分的水平長度(L_H)小于約3英尺。在又一方面，環流反應器可另外包括從水平部分延伸的一個或多個沉降腿組件。在另一個實施例中，環流反應器可另外包括從彎管部分或水平部分中的至少一個延伸的一個或多個連續取料(CTO)組件。

另外，本發明的一個實施例提供至少一個彎管部分的弦長(W)為250英寸或更小。本發明的另一個實施例提供內曲率的半徑(R_c)為72英寸或更小，如通過R_c＝H/2+W²/8H確定，其中H為至少一個彎管部分的高度。在另一個實施例中，在至少一個環流反應區內的漿液的循環速度(V)維持在約9米每秒(m/s)或更高。可替代地，在至少一個環流反應區內的漿液的循環速度(V)維持在約9米每秒或更低。在再一實施例中，在至少一個彎管部分內的漿液的雷諾數維持在約11,000,000或更高。在又一實施例中，用于烯烴聚合的反應器系統包括用于加工聚烯烴的串聯或并聯配置的一個或多個反應器和環流反應器。

在另一個實施例中，提供了用于在環流反應器中烯烴聚合的方法，并且該方法包括在液體稀釋劑存在下在環流反應器的至少一個環流反應區內部將烯烴單體聚合成包含聚烯烴聚合物顆粒的漿液。該方法可另外包括從至少一個環流反應器區的一個或多個連續取料組件連續抽出漿液。在另一個實施例中，該方法可另外包括從至少一個環流反應器區定期抽出漿液，如自從水平部分延伸的一個或多個沉降腿組件抽出。

以上段落呈現本發明所公開的主題的簡化概述，以便提供它的一些方面的基本理解。該概述不是窮盡性的綜述，也不旨在識別關鍵或重要的元件以劃定下文要求的主題的范圍。其唯一目的為以簡化形式呈現一些概念作為下文闡述的具體實施方式的序言。

附圖說明

以下附圖形成本說明書的部分且包括在以進一步展示本發明的某些方面。在閱讀以下詳細描述后并且在參考以下附圖后，本發明的優點對本領域技術人員將變得顯而易見。

圖1示出描繪根據本技術的實施例具有用于生產聚烯烴的一個或多個環流反應器的示例性聚烯烴生產系統的方框流程圖。

圖2示出根據本技術的實施例可在圖1的聚烯烴生產系統中使用的例示性反應器系統。

圖3A示出根據本技術的實施例可在圖1的聚烯烴生產系統的部分中使用的環流反應器。

圖3B示出根據本技術的替代實施例可在圖1的聚烯烴生產系統的部分中使用的環流反應器。

圖3C示出根據本技術的替代實施例在圖1的聚烯烴生產系統內的環流反應器的一部分。

圖3D示出具有其弦長(W)和高度(H)的弧，其中弧由兩個相同彎管部分的內曲率形成。

圖4示出根據本技術的實施例操作聚烯烴制造系統的方法的例示性工藝流程圖。

具體實施方式

現將公開下文要求的主題的例示性實施例。為清楚起見，在本說明書中不描述實際實施方案的所有特征。應了解，在任何此類實際實施例的開發中，必須作出大量實施方案特定決策以實現開發者的具體目標，如符合系統相關以及商業相關的限制，這在各個實施方式之間是不同的。此外，應了解，此類開發工作即使是復雜且耗時的，但將是受益于本公開內容的本領域普通技術人員的常規任務。

可參考方法的方框圖和/或操作示例在下文描述本發明的特定實施例。應理解，方框圖和/或操作示例的每個方框以及在方框圖和/或操作示例中的方框的組合可通過模擬和/或數字硬件和/或計算機程序指令實施。可將此類計算機程序指令提供到通用計算機、專用計算機、ASIC和/或其它可編程數據處理系統的處理器。執行的指令可建立用于實施在方框圖和/或操作示例中指定的動作的結構和功能。在一些替代的實施方案中，在附圖中標記的功能/動作/結構可不按照在方框圖和/或操作示例中指出的順序進行。舉例來說，根據所涉及的功能性/動作/結構，示出為依次發生的兩個操作實際上可基本上同時執行，或所述操作可以相反順序執行。

在下文描述中，除非另外規定，否則本文所述的所有化合物可為經取代或未經取代的，并且化合物的列表包括其衍生物。另外，各種范圍和/或數字限制可在下文明確地陳述。應理解，除非另外說明，否則希望的是端點將可互換。另外，任何范圍包括落在明確陳述的范圍或限制內的相同的量級的重復范圍。

本文所述的實施例包括在大規模聚烯烴生產系統中一個或多個環流反應器的占用面積的降低，同時最大化回收的漿液生產的沉降濃度，并且維持在環流反應器內循環的漿液的流動速率和速度，由此顯著降低用于聚烯烴生產的資金成本。在一個實施例中，提供在環流反應器內的至少一個環流反應區的配置的顯著改進，使得環流反應器的豎直尺寸(例如，Z軸或平行于地球重力的軸)保持用于大規模、高能力聚烯烴生產的有效配置，而水平尺寸(例如，環流反應器占據的物理地面特性的X-Y平面)顯著降低以節省地面空間和資金成本。在另一個實施例中，降低并優化環流反應器的至少一個水平部分，以降低反應器占用面積和資金成本，同時維持在彎管部分中的漿液循環。

圖1描繪了用于生產聚合物如聚烯烴等的聚烯烴生產系統100的一個實例。聚烯烴生產系統100一般可包括濕反應端42和干完成端44，其連接到控制系統46以將一種或多種原料14(例如，單體反應物、稀釋劑、催化劑和/或其它化學化合物)加工成反應產物(例如漿液、聚烯烴短纖、聚烯烴球粒38等)。原料14可由各種供應器12(例如，經由管線、船、卡車、圓筒、桶等)提供，并且經由場外和/或現場設備(例如烯烴廠、精煉廠、催化劑廠等)供應到聚烯烴生產系統100。

聚烯烴生產系統100的濕反應端42一般包括進料系統16、反應器系統20、回收系統24和分餾系統30，并且被調適以將原料14加工成漿液和/或呈濕相或液相的聚烯烴短纖流28。干完成端44連接到濕反應端42或與其流體連通，并且可包括擠出系統36和卸載系統39，以將呈干相的聚烯烴短纖28加工成聚烯烴球粒38。然后聚烯烴球粒38遞送到一個或多個顧客40。

進料系統16被調適以將原料14經由一個或多個進料管線18供應到反應器系統20中。進料系統16被配置成計量并控制原料14到進料管線18中的添加速率，用于維持希望的反應器穩定性并且實現希望的聚烯烴特性或生產速率。進料系統16還可被配置成接收、儲存、處理和計量一種或多種單體或稀釋劑，其被回收作為來自回收系統24的反應器流出流并且再循環進入反應器系統20。多個進料管線18可用于將單體、共聚單體、稀釋劑、催化劑、共催化劑、氫氣、添加劑或其組合的各種流進料到反應器系統20。進料管線18可接進在反應器系統20內的聚合環流反應器的壁。一般來說，單個進料系統可專用于特定環流反應器。可替代地，多個進料系統16可用于反應器系統，并且耦接到串聯或并聯設置和操作的一個或多個環流反應器。另外，進料系統16可任選地從一個或多個下游加工系統接收再循環的非聚合物組分。

示例性原料14可包括但不限于烯烴單體、共聚單體、稀釋劑、催化劑、共催化劑、活化劑、鏈轉移劑、分子量控制劑、共反應物、添加劑和其組合。合適的烯烴單體和共聚單體可包括乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯、癸烯和其組合，等等。根據使用的反應器系統20的類型，烯烴單體和共聚單體可以液相、氣相或超臨界流體相存在。此類烯烴單體和共聚單體一般為具有最多10個碳原子每分子的1-烯烴，并且可包括比4-位置更接近雙鍵的無支鏈，如1-戊烯、1-己烯、1-辛烯和1-癸烯。

合適的稀釋劑可包括丙烷、異丁烷、正丁烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、環戊烷、甲基環戊烷、乙基環戊烷、正己烷、環己烷、正庚烷和其組合，等等。

如本文所用，表述“鏈轉移劑”或可替代地“分子量控制劑”應理解為意指將在聚合反應期間提供可提取的活性氫或鹵素的試劑。鏈轉移反應停止在聚合期間的增長的自由基鏈并且在其位置開始新的增長的自由基鏈。因此，鏈轉移產生較短的鏈，較低的聚合度和較低的分子量。合適的鏈轉移劑或分子量控制劑的一個實例為氫氣；然而，其它鏈轉移劑可用于本發明的方法和工藝，因為鏈轉移劑可隨所涉及的聚合的類型變化。其它示例性鏈轉移劑包括不限于硫醇、具有苯甲基氫的芳香族化合物、烷基鹵化物和鹵代烴(如四氯化碳和四溴化碳)。

合適的催化劑可包括齊格勒-納塔催化劑、鉻催化劑、茂金屬催化劑和其組合，等等。進料到反應器系統20中的一種或多種催化劑可為異相、均相、負載的和/或未負載的。合適的共催化劑可包括硼酸鹽、三乙基硼、甲基鋁氧烷、三乙基硼、甲基鋁氧烷、硼酸鹽、有機鋁化合物(如三乙基鋁和三異丁基鋁、三乙基鋁)和其組合等等。合適的活化劑或共催化劑可包括固體超強酸、添加劑和其組合等等。

圖1中，進料系統16可包括儲槽、器皿、圓筒和其它容器以將原料14儲存在其中。進料系統16還可包括處理床，如分子篩床、鋁填料等，以在進料到進料管線18中之前加工或處理原料14。存在于原料14內的任何不需要的組分可在處理之后去除。在原料14內的不需要的組分的實例包括催化劑毒物，如水、氧氣、一氧化碳、二氧化碳和含硫、氧和/或鹵素的有機化合物，等等。在其它實施例中，原料14可直接進料到反應器系統20中，而不儲存在進料系統16中。舉例來說，乙烯單體可直接進料到反應器系統20中而無在進料系統16中的中間儲存。

進料系統16可被配置成在進料到反應器系統20中之前制備或調節原料14，如催化劑。舉例來說，催化劑可在催化劑制備罐中制備以與稀釋劑(例如，異丁烷或己烷)或礦物油混合。此外，在操作中，進料系統16也可儲存、處理和計量用于再循環到反應器的所回收的反應器流出物。實際上，進料系統16中的操作一般接收原料14和所回收的反應器流出物流兩者。

反應器系統20可包括連接在一起并且被調適在其中進行聚合反應的一個或多個環流反應器。舉例來說，一個聚合反應可為添加烯烴單體和共聚單體并在稀釋劑、催化劑和/或其它化學品的存在下使其聚合成長鏈聚烯烴聚合物化合物。在一個實施例中，在反應器系統20內的環流反應器被設計并且獨特地被配置成提高聚烯烴生產能力、操作靈活性和效率，并且降低系統占用面積和生產成本。

在一個實例中，在聚烯烴生產系統100內的反應器系統20被配置成操作串聯和/或并聯連接和操作的多個環流聚合反應器，如環流反應器的耦接操作和/或如去耦或獨立操作。這種在串聯操作和并聯操作之間轉變一組聚合環流反應器的操作的能力提供生產單峰和/或多峰(例如雙峰)聚烯烴聚合物和調度反應器停工方面的靈活性以及維護靈活性。在某些實施例中，至少兩種漿液環流反應器串聯運行，并且然后去耦以并聯運行，或與一個反應器去耦運行同時另一反應器停機用于維護。這得到生產雙峰聚烯烴聚合物產品和由于改變市場條件切換到單聚烯烴聚合物產品的設備靈活性。并聯反應器可在分開的并聯進料管線和外周回收系統或共用進料系統和回收系統上運行。

在一個實施例中，反應器系統20可包括一個或多個漿液聚合反應器。聚合反應器可為相同類型或不同類型，并且串聯或并聯布置以生產聚烯烴顆粒產品，如聚烯烴短纖28，一般在本文被稱作“短纖”。為了便于解釋，以下實例限于據信所屬領域的技術人員熟悉的具體反應器類型和組合的范圍中。然而，對于使用本公開的本領域的普通技術人員，本技術適用于更復雜的反應器布置，如涉及額外反應器、不同反應器類型和/或交替次序的反應器或反應器類型的那些，以及多種稀釋劑和單體回收系統及設置在反應器之間或當中的設備等。此類布置認為完全在本發明的范圍內。

一種反應器類型包括聚合在液相中發生的反應器。此類液相反應器的實例包括高壓釜、沸騰液體池反應器、環流漿液反應器(豎直或水平)等。為簡單起見，本發明上下文中論述用于生產聚烯烴(如聚乙烯或聚丙烯)的環流漿液反應器，但應理解本技術可類似地應用于其它類型的液相反應器。

在另一個實施例中，反應器系統20可包括連接在一起到至少一個環流反應區中的一個或多個環流反應器用于進行聚合反應。每個環流反應器可包括四個豎直部分、四個水平部分和八個彎管部分。在另一個實例中，每個環流反應器可包括六個豎直部分、六個水平部分和十二個彎管部分。在再一實例中，一個環流反應器可包括兩個環流反應區，其中至少一個環流反應區由四個豎直部分、四個水平部分和八個彎管部分形成，而另一個環流反應區由通過彎管部分連接的豎直部分和水平部分的合適的組合形成。用于漿液聚合的示例性反應器系統配置、環流反應器和環流反應區包括公開于美國專利第6,239,235號、美國專利第7,033,545號和美國專利申請公開案第2011/0288247號中的那些，其中的每個通過引用以其全文結合在此用于環流反應器和其直徑、長度、設備和操作的描述。

圖2描繪了作為在反應器系統20內的一個或多個環流反應器的一個實例的反應器系統200。反應器系統200可包括連接在一起到一個或多個環流反應區中并且可在用于生產聚烯烴的串聯或并聯操作之間靈活切換的兩個或更多個環流反應器50A、50B。環流反應器50A、50B可包括多個豎直部分210和水平部分220(例如，上部水平部分和下部水平部分等，其中這些上部和下部水平段限定水平流動的上部區和下部區。舉例來說，環流反應器50A、50B可包括八個到十六或其它數量的豎直部分210，如有夾套的立管腿，直徑大約為24英寸并且長度大約為200英尺。

如圖2所示，豎直部分210和水平部分220通過光滑的彎曲部(例如，彎管部分230)連接，因此提供在反應器系統200的環流反應器50A、50B內的一個或多個環流反應區中的基本上無內部阻塞的連續流動路徑。在一個實例中，彎管部分可用于將水平部分的末端連接到最接近的豎直部分的末端(為方便和明確起見，在圖2中僅編號一些豎直部分、水平部分和彎管部分)。舉例來說，兩個彎管部分230可用于將每個豎直部分210的頂部和底部部分與另一個水平部分220或另一個彎管部分230連接。作為另一實例，兩個彎管部分230可用于將水平部分220的兩端與兩個豎直部分210連接。一般來說，兩個相同彎管部分形成為弧(假設的空心圓的，其中每個彎管部分230的內曲率238形成假設的空心圓的弧的一半，并且假設的空心圓具有如圖3C所示半徑(R_c))。每個豎直部分210具有豎直長度(L_V)，并且每個水平部分220具有水平長度(L_H)。應注意，對應的豎直長度(L_V)和水平長度(L_H)不必相同。

一般來說，在反應器系統200內聚合反應放熱，并且需要去除反應熱。環流反應器50A、50B可借助于熱交換器冷卻。舉例來說，每個腿或豎直部分210可通過被配置成包圍豎直部分210和/或其它部分的熱交換器(如冷卻夾套52或其它合適的管道形熱交換器)保護和包圍。圖2示出兩個四腿反應器，每個具有4個豎直布置的豎直部分。用冷卻夾套52包圍的豎直部分210還可水平地布置。冷卻夾套52被配置成具有在其中流動以去除熱量的冷卻介質(例如，水和其它冷卻劑)。

一個或多個進料管線58A、58B用于分別將單體(和/或共聚單體(如果存在的話))、一或多種稀釋劑和/或其它化學組分引入環流反應器50A、50B中。進料管線58A、58B可在一個或多個位置直接連接到環流反應器50A、50B或可合并且供應到單個管線(如冷凝稀釋劑再循環管線)中。此外，一個或多個進料管線60用于將催化劑和其它添加劑引入環流反應器50A、50B中。進料管線58A、58B、60一般對應于圖1的進料管線18。

調節在每個環流反應器50A、50B中的反應條件，如溫度、壓力和反應物濃度，以有助于在其中產生的聚烯烴聚合物產物的希望的特性和生產速率，并且控制環流反應器50A、50B的穩定性。溫度通常維持低于聚合物將進入溶解、溶脹、軟化或變得發粘的水平。由于聚合反應的放熱性，冷卻流體可循環通過圍繞環流漿液反應器50A、50B的部分的冷卻夾套52，以去除余熱，由此將溫度維持在所希望的范圍內，一般在約150°F和約250°F之間(約65℃到約121℃)。同樣地，可將在每個環流反應器50A、50B中的壓力調節在希望的壓力范圍內，一般在約100psig和約800psig之間的范圍內，如約450psig到約700psig。在一個實例中，乙烯的單體和1-己烯的共聚單體可在反應溫度下聚合成聚乙烯聚烯烴聚合物，其基本上不可溶于流體介質，由此在其中形成固體顆粒的漿液。

另外，環流反應器50A、50B還可包括其它機構或儀器以測量和/或控制工藝變量，如溫度、壓力、原料的流動速率、漿液密度、流體的速度、循環漿液的速度等。此類儀器可包括位于反應器50A、50B內或外的一個或多個傳感器或感測元件、發射器等，視需要。對于壓力控制機構，可使用感測元件，例如隔膜。對于溫度控制儀器，可使用感測元件，如熱電偶、電阻溫度檢測器(RTD)等，其可例如容納于熱電偶套管中。

多種儀器可具有感測工藝變量的局部指示。舉例來說，壓力控制儀器可具有局部壓力表，并且溫度控制儀器可為或具有局部溫度計，例如，這兩者可由操作員或工程師局部讀出并且通過控制系統46控制。發射器可用于將來自感測元件的接收的模擬信號轉換成用于供應或傳送到控制系統(例如，控制系統46)的數字信號。

環流反應器50A、50B用于在漿液條件下進行聚烯烴(例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP))聚合，其中聚烯烴聚合物的不溶性粒子在流體介質中形成并且懸浮為漿液相。烯烴單體、共聚單體等可在催化劑、液體稀釋劑等存在下聚合成流體漿液的混合物。流體漿液可包括一種或多種聚烯烴聚合物的固體顆粒、單體、液體稀釋劑、稀釋劑等。

聚合的流體漿液的混合物借助于葉輪(未示出)循環，其一般設置在環流反應器50A、50B的內部內，以在流體漿液內建立擾流混合區并且維持其中的相對恒定的漿液速度和/或質量流。在環流反應器50A、50B內的葉輪可由一個或多個馬達56A、56B驅動，該馬達耦接到高效泵，如泵54A、54B。泵54A、54B分別連接到在環流反應器50A、50B內的葉輪。泵的實例包括直列式軸流泵和混流泵。葉輪還可幫助驅使流體漿液以足夠的速度通過在每個環流反應器內的環流反應區以保持固體顆粒(如催化劑或聚烯烴聚合物產物顆粒)懸浮在流體介質內。

如圖2所示，流體漿液可從環流反應器50A、50B經由產物漿液管線27、漿液輸送管線21或短纖漿液產物管線22排出，其連接到或被配置為一個或多個沉降腿、閥機構(例如，Ram閥、調節閥)，和/或連續取料(CTO)組件(與一個或多個Ram閥、調節閥或其它閥配置耦接)等等。

漿液輸送管線21被配置成從環流反應器50A直接排出流體漿液(例如，經由一個或多個產物漿液管線27)或通過沉降腿、分離閥(例如，Ram閥)、連續取料(其包括分離(Ram)閥和調節閥)或其它閥配置到環流反應器50B中(例如，經由輸送管線21L)。在漿液輸送管線21內的流體流量可由耦接到其的一個或多個閥機構和/或CTO組件調節。可替代地，漿液輸送管線21可不被調節，并且可充當連續漿液輸送管線。在某些實施例中，漿液輸送管線21繞行到產物漿液管線27中的一個。在替代的實施例中，一個產物漿液線27連接到環流反應器50A，例如接近彎管部分230中的一個產物漿液線，并且可關閉漿液輸送管線21。

在一個實例中，從環流反應器50A的漿液輸送管線21排出的流體漿液為連續的并且未經直接調節。未采用CTO或沉降腿。取而代之，漿液輸送管線21耦接到維持在全開位置的全孔Ram閥，并且不另外通過調節閥。在另一個實例中，漿液輸送管線21耦接到安置在反應器壁處的分離閥(例如，Ram閥等)并且無調節閥。如果需要，提供Ram閥以將漿液輸送管線21與環流反應器50A分離。在再一實例中，具有調節閥的CTO可定位于環流反應器50A的漿液輸送管線21處。如果以所述方式包括在內，那么調節閥可控制在其中輸送的流體漿液的流動速率并且有助于在環流反應器50A內的壓力控制。

在另一個實例中(未示出)，調節閥可設置在漿液輸送管線21的下游。在再一實例中，當希望此類分離時，Ram閥可安置在連接到環流反應器50B的壁的漿液輸送管線21的出口處，以提供漿液輸送管線21與環流反應器50B的分離。在反應器系統200的維護或停工時間期間，或當環流反應器50A的替代排出或輸送管線投入運行時等，可能需要將漿液輸送管線21L與環流反應器50A、50B分離。Ram閥的操作可為手動控制、液壓輔助、空氣輔助、遠程控制、自動的等。輸送管線21L可手動取消運行(例如手動關閉Ram閥)或自動取消運行(例如經由自動關閉Ram閥的控制系統)。

短纖漿液產物管線22被配置成從環流反應器50B經由流量控制閥25(例如，調節閥)排出流體漿液并且到回收系統24(其也在圖1中示出)中。短纖漿液產物管線22可直接或間接連接到沉降腿、連續取料(CTO)組件，或其它閥配置以排出流體漿液。流體漿液可間歇地排出，如通過沉降腿配置。可替代地，流體漿液可連續排出，如通過CTO組件。對于連續排出，預期多種排出配置。舉例來說，無隨附的調節閥的分離閥(例如，全孔Ram閥)可用于流體漿液從環流反應器50A或50B的連續排出。

壓力元件或儀器可設置于環流反應器50A、50B上和漿液輸送管線21上。在一些實例中，在環流反應器50A中的壓力可在環流反應器50B中的壓力上浮動。環流反應器50A、50B可維持在相同、類似或不同壓力下。漿液輸送管線21的入口位置可在環流反應器50A中的泵54A的排出側耦接到環流反應器50A。漿液輸送管線21的出口位置可在環流反應器50B中的泵54B的抽吸側耦接到環流反應器50B。此配置可提供用于流體漿液從環流反應器50A到環流反應器50B流過漿液輸送管線21L的正壓差(即驅動力)。在一個實例中，壓差(由泵54A的排出到泵54B的抽吸提供的)為約20磅/平方英寸(psi)。

本發明的一個實施例提供，在聚烯烴生產系統100內的單個環流反應區中進行聚合反應，并且流體漿液連續遞送通過環流反應器50A、50B，并排出到短纖漿液產物管線22中。在另一個實施例中，在聚烯烴生產系統100內的聚合反應分別在環流反應器50A、50B內的兩個環流反應區中進行，并且流體漿液從在環流反應器50A內的一個環流反應區輸送到在環流反應器50B內的另一個環流反應區中，每個反應區具有其單獨的工藝變量。

本發明的另一個實施例提供在聚烯烴生產系統100的環流反應器50A、50B的環流反應區內的豎直部分210、水平部分220和彎管部分230的配置的顯著改進。至少一個環流反應器的系統占用面積和支撐結構降低，由此提高生產效率并節省資金成本，同時維持高加工能力。在一個實施例中，至少一個水平部分的水平長度(LH)大大降低。在另一個實施例中，反應器系統的至少一個彎管部分被配置成將在其中流動的漿液的狄恩數(Dn)維持高于3,000,000。同時，在聚烯烴生產系統100中的環流反應器50A、50B的豎直部分被配置成維持其測量的環流反應器的總加工容積能力大于約10,000加侖，如約20,000加侖或更多，約40,000加侖或更多，或約50,000或更多。示例性生產系統10的示例性的標稱能力為每年生產約700百萬磅至1,600百萬磅聚烯烴。示例性每小時設計速率為每小時約70,000磅到200,000磅的聚合/擠出聚烯烴。然而，應強調本技術適用于標稱能力和設計速率超出這些例示性范圍的包括聚乙烯生產系統的聚烯烴制造工藝。

圖3A和3B描繪了可在烯烴聚合的此類聚烯烴生產系統中使用的環流反應器300、310的實例。在一個方面，預期配置彎管部分230中的至少一個，并且將在彎管部分230內流動的漿液的狄恩數(D_n)維持高于3,000,000，其中彎管部分230含有內徑(d)和內曲率的半徑(R_c)。在一個實施例中，狄恩數按ρVd/μ*(d/2R_c)¹²測量，其中ρ為流體漿液的密度，如以例如lb/ft3的單位測量，其中V為在彎管部分中的漿液的循環速度，如以例如米每秒的單位測量，其中d為彎管部分230的內徑，如以例如英尺或英寸的單位測量，其中μ為流體漿液的動態粘度，如以例如lb/ft/sec的單位測量，其中R_c為彎管部分230的內曲率的半徑，如以例如米或英尺的單位測量。在另一個方面，環流反應器的豎直尺寸(例如，Z軸或平行于地球重力的軸)保持用于大規模、高能力聚烯烴生產的有效配置，而水平尺寸(例如，環流反應器占據的物理地面特性的X-Y平面)顯著降低，以節省地面空間和資金成本。

如圖3A至3D所示，本發明的一個實施例提供，環流反應器300、310可被配置成包括豎直部分210中的至少一個的豎直長度(L_V)比水平部分220中的至少一個的水平長度(L_H)長得多。舉例來說，在環流反應器50A、50B、300、310的環流反應區中的豎直部分210中的至少一個的豎直長度(L_V)可為水平部分220中的至少一個的水平長度(L_H)的3倍(3X)或更大，如60倍(60X)或更大，80倍(80X)或更大，100倍(100X)或更大，150倍(150X)或更大，或250倍(250X)或更大。在一個實例中，豎直長度(L_V)(如從豎直部分210的最低Z軸值到豎直部分210的最高Z軸值測量)可為約60英尺或更大，如約100英尺或更大，約150英尺或更大，或約300英尺或更大。在一些實施例中，豎直長度(L_V)在約190英尺和225英尺之間，在約225英尺和260英尺之間，或在約260英尺和300英尺之間。豎直部分210可經由至少一個彎管部分230連接到水平部分220。

在另一個方面，預計緊靠著豎直部分210并且通過鄰近彎管部分連接的水平部分220中的至少一個的水平長度(L_H)顯著降低。作為一個實例，如本文所提供的并且如從在物理地面特性的X-Y平面中的水平部分220的一個末端到另一個末端測量的環流反應器50A、50B、300、310的水平部分220的水平長度(L_H)可為約6英尺或更小，如約3英尺或更小，如在約1英尺和約3英尺之間，例如，約18英寸，約24英寸。作為另一個實例，至少一個水平部分的水平長度(L_H)可被配置成零，其中環流反應器根本不含水平部分，并且豎直部分210連接到彎管部分230，其中兩個彎管部分形成為具有弦長(W)和高度(H)的弧，其形成為垂直的角α。如本文所用，弦長(W)被定義為在弧的兩個末端之間的距離，其中弧由兩個相同彎管部分形成，即，兩個彎管部分的內曲率238a、238b(如在圖3D中詳細示出)。在此情況下，提供一個彎管部分將豎直部分連接到另一個彎管部分。

在圖3A中，環流反應器300包括一個或多個連續取料(CTO)組件234。每個CTO組件234可連接到相關聯的短纖漿液產物管線22，如圖1至圖2所示。其它配置(例如，其中多個CTO組件進料單個短纖漿液產物管線22的配置)考慮在本公開的范圍內。CTO組件234可被配置成從彎管部分230中的至少一個延伸，如圖3A所示。可替代地，CTO組件234可被配置成從水平部分220中的至少一個延伸。

CTO組件234可包括一個或多個閥機構，如分離閥(例如，Ram閥)、調節閥(例如，v球閥)或其它閥配置。在一個實例中，CTO組件234可包括調節閥以控制流體漿液從環流反應器連續排出。在另一個實例中，CTO組件234可包括用于流體漿液的連續排出的分離閥(例如，Ram閥)和隨附調節閥(例如，v球閥)。處于閉合位置的Ram閥可有利地提供與反應器的內壁齊平的表面，以當Ram閥處于閉合位置時為待收集的聚合物排除空穴、空間或空隙的存在。

CTO組件234可位于下部水平部分或鄰近彎管部分中的一個的下游端或與其相鄰。在一個配置中，將連續取料(CTO)組件234耦接到短纖漿液產物管線22并且連接以從彎管部分230中的至少一個延伸，以幫助回收固體聚烯烴產物顆粒，而不影響流體漿液的循環速度。在另一個配置中，CTO組件234可為耦接到輸送漿液管線21并且配置成連續取出中間產物漿液的伸長的中空附件。

此外，一個或多個CTO組件234可安置在接近在環流反應區內的最后一個點的區域中，其中漿液的流動向上轉向。在另一個配置中，CTO組件234可在催化劑進料管線(如進料管線60)之前安置，以便允許在催化劑首次通過取料點(即，CTO組件234的位置)之前剛引入環流反應器300中的最大可能的滯留時間。

一般來說，連續取料組件234可安置在環流反應器300內的任何水平、豎直或彎管部分上。另外，CTO附件附接到的環流反應器300的部分可具有較大直徑，以減緩在其中流動的流體漿液的流動，并且從而另外允許流體流動的分層，使得脫離的產物可具有甚至更大濃度的固體。

在操作中，根據在環流反應器上的排出閥的安置，例如，具有比在環流反應器內循環的流體漿液的固體濃度大的排出的流體漿液可借助單獨具有分離閥(Ram閥)，或具有帶有分離閥(Ram閥)和調節閥的CTO配置的排出配置實現。示例性CTO配置和其它排出配置可在美國專利申請公開案第2011/0288247號中和在美國專利第6,239,235號中發現。兩者以全文引入的方式并入本文中。在某些實例中，CTO組件234可具有連接到環流反應器壁的Ram閥和連接到排出流體管線(例如，短纖漿液產物管線22、輸送漿液管線等)的調節流量控制閥(例如，v球控制閥)。在替代的實施例中，產物短纖漿液可通過代替CTO的沉降腿配置排出。

在圖3B中，環流反應器310包括一個或多個沉降腿組件232，其被配置成從水平部分220中的至少一個延伸并且耦接到短纖漿液產物管線22。只要水平空間準許，每個水平部分220可包括單個沉降腿或多個沉降腿。沉降腿一般連接到水平部分220的降低的水平尺寸。

可替代地，沉降腿組件232可被配置成從彎管部分230延伸。沉降腿組件232可包括一個或多個閥機構，如分離閥(例如，Ram閥)或其它閥配置。在沉降腿組件232內的閥被配置成連續沉降并且定期抽出流體漿液。另外，在沉降腿組件232內的閥可用于聚積其中沉降的流體漿液，并且定期將流體漿液抽出到輸送漿液管線21和/或短纖漿液產物管線22中。

如圖3A到3B所示，環流反應器300、310可包括由連接在一起的四個豎直部分210、四個水平部分220和八個彎管部分230形成的至少一個環流反應區。可替代地，環流反應區由連接在一起的六個豎直部分、六個水平部分和十二個彎管部分形成。具有多于六個豎直和水平部分和多于十二個彎管部分的環流反應區也在本發明的范圍內。最重要的是，環流反應器300、310的配置被設計成利用豎直重力牽引、耦接到其的一個或多個高效循環泵(例如，馬達56A、56B，泵54A、54B，或其它合適的泵，和CTO組件134(或連續沉降腿))，以幫助提高在環流反應器300、310內循環的流體漿液的流動速率和速度，產生高濃度的循環漿液和最終高產量的從循環漿液取出的固體顆粒產物。

圖3C描繪了在聚烯烴生產系統100內的環流反應器和鄰近彎管部分230的示例性部分。環流反應器可為環流反應器50A、50B、300、310中的任一個。環流反應器可包括多個彎管部分230，每個彎管部分230具有內徑(d)和內曲率238的半徑(R_c)。在彎管部分230內的流體漿液的流動通過箭頭“F”指示。假設兩個彎管部分230的兩個內曲率形成弧，如圖3D所示為內曲率238a和內曲率238b，每個彎管部分230具有從弧的中點測量的高度(H)。此外，內曲率238a和內曲率238b中的每個具有長度，其為弧的弦長(W)的一半，即，W/2。因此，如圖3C所示的彎管部分230的內曲率238的長度為W/2。

如在圖3C中的實例所示，彎管部分230(例如，在環流反應器50A、50B、300、310中的任一個內的至少一個彎管部分)可連接到彎管流量計370(有時被稱作智能Ell)。舉例來說，內壓分接頭362和外壓分接頭364可圍繞彎管部分230的內壁和外壁安置，以檢測和測量在彎管部分230的內壁和外壁之間的壓差。

在一個實例中，內壓分接頭362和外壓分接頭364用稀釋劑(例如，異丁烷或在一些情況下回收異丁烯)以相對高的速率連續沖洗，以防止聚合物漿液堵塞彎管流量計370的部件。在另一個實例中，內壓分接頭362和外壓分接頭364可分別在彎管部分230的內壁和外壁處包括內隔膜352和外隔膜354，使得內壓分接頭362和外壓力分接頭364可被保護免被聚合物漿液堵塞或結垢。隨著內隔膜352和外隔膜354的使用，可不需要稀釋劑沖洗。稀釋劑沖洗的除去可降低對無烯烴稀釋劑的需求。此外，在內壓分接頭362和外壓分接頭364處的稀釋劑沖洗的除去一般可改善從彎管流量計370獲得的壓力測量的一致性。

在一個實施例中，在環流反應器的環流反應區內的至少一個彎管部分被配置成最小化摩擦損失。參考圖3C，例如彎管部分230的半徑(R_c)和內徑(d)可被配置成最小化在彎管部分230內的流體漿液的摩擦損失。在一個實例中，彎管部分230的半徑(R_c)和內徑(d)的比率(R_c/d)維持在約1和約10之間，或在約2和約4之間。本領域的技術人員將理解，特別是根據本公開，用于計算本文參考的彎管部分230的半徑(R_c)和內徑(d)的值以及R_c/d的測量參數必須在進行計算之前轉換為相同的或一致的單位，甚至單位彼此消除以產生R_c/d比率。

在本發明的另一個實施例中，環流反應器對于特別是在彎管部分230內的循環流體漿液保持高循環速度(V)和高流動速率(例如，高雷諾數、高狄恩數(D_n)等)。例如，可通過彎管流量計370測量循環速度(V)，該彎管流量計可分別耦接到在彎管部分230的內壁和外壁上的內壓分接頭362和外壓分接頭364。在一個實例中，在彎管部分230中的漿液的循環速度(V)為約6米每秒(6m/s)或更高，如約9m/s或更高。在另一個實例中，維持狄恩數高于3,000,000，其中D_n＝ρVd/μ*(d/2R_c)¹²，并且其中ρ為流體漿液的密度，如以例如lb/ft3的單位測量，其中V為在彎管部分中的漿液的循環速度，如以例如米每秒的單位測量，其中d為彎管部分230的內徑，如以例如英尺或英寸的單位測量，并且其中μ為流體漿液的動態粘度，如以例如lb/ft/sec的單位測量。在另一個實例中，在至少一個彎管部分內的流體漿液的雷諾數(N_RE)(其中N_RE＝ρVd/μ)，可維持在約11,000,000或更高。

狄恩數和雷諾數兩者為無量綱數。本領域的技術人員將理解，特別是根據本公開，用于計算本文參考的無量綱數的測量參數必須在進行計算之前轉換為相同或一致的單位，使得單位彼此消除以產生無量綱數。

在圖3C中，彎管部分230的內曲率的弧的部分以虛線曲線示出。在實施例中，預期降低在彎管部分230中的內曲率238的弧的弦長(W)。在一個實施例中，在彎管部分230中的內曲率238的弦長(W)被配置成約250英寸或更小。在另一個實施例中，在彎管部分230中的內曲率的半徑(R_c)被配置成約72英寸或更小，如測量為R_c＝H/2+W²/8H。

此外，預期調整彎管部分230的尺寸、各種參數和配置，并且降低在其中流動的漿液的摩擦損失。在一個實施例中，彎管部分230的內曲率的半徑(R_c)和內徑(d)的比率(R_c/d)被配置成維持在約1和約10之間，或在約2和約4之間，以降低摩擦損失。

另外，流過在反應器300、310內的環流反應區的漿液的循環速度(V)一般在豎直部分內未遇到干擾；因此，預期配置彎管部分230的尺寸以便維持流過彎管部分230的漿液的循環速度(V)，其中漿液的循環速度(V)與彎管部分230的內徑(d)和內曲率的半徑(R_c)相關。舉例來說，可根據V等于μ*D_n除以ρ*d*(d/2R_c)^1/2，調節流過彎管部分230的漿液的循環速度(V)，

其中μ為漿液的動態粘度，D_n為漿液的狄恩數，ρ為漿液的密度，d為彎管部分230的內徑，并且R_c為彎管部分230的內曲率238的半徑。在一個實例中，在至少一個環流反應區內的漿液的循環速度(V)維持在約9米每秒或更高。在另一個實例中，在至少一個環流反應區內的漿液的循環速度(V)維持在約9米每秒或更低。另外，還可通過調節彎管部分的尺寸、各種參數和配置維持在彎管230中流動的漿液的雷諾數(N_RE)。在一個實例中，在彎管部分230內的漿液的雷諾數維持在約11,000,000或更高。

圖4示出了操作聚烯烴制造系統(如，如圖1所示的聚烯烴生產系統100)的方法400。提供方法400用于在反應器系統(如具有一個或多個環流反應器50A、50B、300、310的反應器系統20、200)的環流反應區中烯烴聚合。在聚烯烴生產系統100中，一種或多種烯烴單體和任選地共聚單體聚合以形成通常稱為短纖或顆粒劑的產物聚合物顆粒。短纖可具有一種或多種所關注的熔融、物理、流變和/或機械特性，如密度、熔融指數(MI)、分子量、共聚物或共聚單體含量、模數等。選擇反應條件(如溫度、壓力、流動速率、機械攪拌、產物取出、組分濃度、催化劑類型、聚合物生產速率等)以實現希望的短纖特性。

在步驟410，將烯烴單體和稀釋劑進料到其中具有環流反應區的環流反應器系統中。舉例來說，從原料14供應的單體和稀釋劑通過進料系統16經由進料管線18進料到反應器系統20中。在一個實例中，單體為乙烯并且共聚單體為1-己烯。在另一個實例中，單體為丙烯并且共聚單體為乙烯。

在乙烯單體的情況下，乙烯原料可在約45°F和約65°F(約7℃和約18℃)之間的溫度下以大約800磅/平方英寸至1450磅/平方英寸表壓(psig)經由進料管線供應。氫原料可經由單獨的進料管線供應，但在約90°F和約110°F(約32℃和約43℃)之間的溫度下以大約900psig至1000psig供應。當然，多種供應條件可用于遞送乙烯、氫氣和其它原料14。

除了烯烴單體和共聚單體之外，將有助于乙烯單體聚合的催化劑添加到環流反應器。催化劑可為懸浮于環流反應器內的流體介質中的顆粒。一般來說，可使用齊格勒催化劑、齊格勒-納塔催化劑、茂金屬催化劑、鉻催化劑和其它眾所周知的聚烯烴催化劑以及共催化劑。通常，例如無烯烴的稀釋劑或礦物油用于在接入聚合反應器的壁的進料管線(例如，進料管線18)中的催化劑的制備和/或遞送。另外，稀釋劑可進料到環流反應器中，通常液相環流反應器。

在步驟420，供應到環流反應器(如環流反應器50A、50B、300、310)中的烯烴單體然后在液體稀釋劑存在下聚合成含聚烯烴短纖漿液。短纖漿液可含有聚烯烴聚合物的固體顆粒。稀釋劑可為惰性烴，如異丁烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、正己烷、環己烷、環戊烷、甲基環戊烷、乙基環己烷、其組合等，其在反應條件下為液相。使用稀釋劑將催化劑顆粒和聚合物短纖懸浮成在環流反應器內的漿料混合物。如其名稱指示，稀釋劑還可用于沖洗環流反應器或流體管線的內部容積，以緩解堵塞或積垢，以有助于聚合物漿液在生產系統內的導管和管線中的流動等。此外，在聚丙烯生產的實例中，丙烯單體本身可用作稀釋劑。

每個環流反應器可包括多個豎直部分和將豎直部分連接到水平部分或另一個彎管部分中任一者的多個彎管部分。此外，至少一個彎管部分可具有內徑(d)和內曲率的半徑(R_c)，其可調節將在其中流動的漿液的狄恩數(D_n)維持高于3,000,000，其中D_n＝ρVd/μ*(d/2R_c)^1/2，并且其中ρ為漿液的密度，V為漿液的循環速度，并且μ為漿液的動態粘度。示例性豎直部分、水平部分和彎管部分尺寸在表1至表2中示出。

表1：例示性彎管部分的弦長(W)、高度(H)和曲率半徑(R_c)。

表2：示例性彎管部分的直徑(d)、曲率半徑(R_c)R_c/d比率、流體流動速率(V)、雷諾數(N_RE)和狄恩數(D_n)值。

環流反應器50A、50B的操作可包括將相同量的單體或共聚單體和/或相同量氫氣進料到每個環流反應器中。替代的操作還可包括向第一聚合反應器中進料比第二反應器中更大量的共聚單體，或反過來。進料步驟可同時或依次進行。操作還可包括向第二聚合反應器中進料比第一反應器中更大量的氫氣，或反過來。另外，在每個反應器50A、50B中可維持相同或不同共聚單體濃度。同樣地，各反應器50A、50B中可維持相同或不同氫氣濃度。此外，第一聚烯烴(即在第一反應器50A中聚合的聚烯烴)可具有第一范圍的物理特性，并且第二聚烯烴(即在第二反應器50B中聚合的聚烯烴)可具有第二物范圍的理特性。第一范圍的物理特性和第二范圍的物理特性可相同或不同。例示性物理特性包括不限于聚烯烴密度、共聚單體百分比、短鏈分支量、分子量、粘度、熔融指數、熔體流動速率、結晶度等。

在步驟430，漿液從環流反應器區抽出。在一個實例中，漿液從彎管部分或水平部分中的至少一個延伸的一個或多個連續取料組件連續抽出。在另一個實例中，漿液從水平部分220延伸的一個或多個沉降腿組件定期抽出。

此外，可生產不同量的聚烯烴并且從環流反應器50A、50B抽出。舉例來說，從環流反應器50A生產的第一聚烯烴產物可為從環流反應器50B生產的第二聚烯烴產物的30重量％到70重量％，或反過來。在環流反應器50A、50B中的不同量的聚烯烴生產可隨不同工藝條件和/或系統配置等調節和調整。

在步驟440，在流體漿液內的稀釋劑和烯烴單體與聚烯烴聚合物顆粒分離。舉例來說，稀釋劑和烯烴單體可在回收系統24內分離并回收，如下所述。在步驟450，聚烯烴聚合物從聚烯烴生產系統100獲得，如下所述。

返回參考圖1，具有耦接到其的一個或多個環流反應器的反應器系統20經由短纖漿液產物管線22連接到回收系統24。回收系統24被配置成接收從反應器系統20排出的流體漿液，并且將流體漿液分離成聚烯烴短纖流28和非聚合物組分。舉例來說，在流體漿液中的液體可在回收系統24內處理以在閃蒸管線(未示出)中部分或完全蒸發。非聚合物組分(例如，稀釋劑和未反應的單體)的蒸氣可與聚烯烴短纖流28分離。存在于聚烯烴短纖中的非聚合物組分的實例可包括稀釋劑、未反應的單體/共聚單體和殘余的催化劑。

具有耦接到其的閃蒸管線加熱器的閃蒸管線可用于蒸發和揮發稀釋劑并且提高流體漿液的焓。閃蒸管線和閃蒸管線加熱器可被配置為反應器系統的一部分、回收系統24的一部分、或可替代地設置在反應器系統20和回收系統24之間。

非聚合物組分可在回收系統24內從氣相回收為液相。此外，回收系統24可被配置成從非聚合物組分去除不希望的重鏈和輕鏈。舉例來說，無烯烴稀釋劑可通過遞送到進料系統16和/或反應器系統20而從回收系統24回收并且再使用。

非聚合物組分可通過一個或多個非聚合物流動管線26遞送到分餾系統30，以分餾和/或處理成回收的非聚合物稀釋劑、單體和/或催化劑組分的餾分。因此非聚合物組分的餾分通過將餾分直接或經由連接到進料系統16的餾分進料管線32遞送到反應器系統20中而回收并再使用。旁路管線進料34可用于通過旁路餾分系統30將非聚合物組分從回收系統24(例如，經由非聚合物流動管線26)遞送到進料管線16(例如，經由餾分進料管線32)。

從回收系統24排出的聚烯烴短纖流28然后遞送到擠壓系統36并且擠出成具有希望機械、物理和熔融特征的聚烯烴球粒38。擠出系統36可包括擠出機(例如制粒機)，其被配置成將添加劑添加到聚烯烴短纖流28的進料，以賦予最終獲得的聚烯烴球粒38的希望特征。擠出機加熱并熔融聚烯烴短纖流28的進料，并且在壓力下擠出進料(例如，經由雙螺桿擠出機)通過制粒機模頭以獲得聚烯烴球粒38。此類球粒可在設置在制粒機的排出口處或接近其的水系統中冷卻。引入聚烯烴短纖流28的進料中以形成聚烯烴球粒38的合適的添加劑可包括表面改性劑(例如，增滑劑、防結塊劑、增粘劑)、UV抑制劑、抗氧化劑(例如酚醛樹脂、亞磷酸鹽、硫酯、胺等)、著色劑、顏料、加工助劑(例如，流動促進劑，如蠟和油以及氟彈性體)、過氧化物和其它添加劑。不同添加劑可合并成不同添加劑包裝，以分配到一個或多個擠出機進料罐和擠出機中用于獲得不同希望特征的聚烯烴球粒38。

如圖1所示，聚烯烴生產系統100的干完成端44還包括卸載系統39，其被配置成制備用于運送到顧客40的聚烯烴球粒38。一般來說，聚烯烴球粒38可運輸到卸載區域以儲存、與其它球粒共混，和/或裝入有軌車、卡車、袋等中。然而，聚烯烴球粒38在發送到客戶40之前一般不通過卸載系統39變化。

由聚烯烴生產系統100產生的聚烯烴球粒38可包括低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、中等密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、增強聚乙烯、全同立構聚丙烯(iPP)、間同立構聚丙烯(sPP)，包括各種共聚物等。聚烯烴球粒38可用于制造多種產品、部件、家庭物品和其它物品，包括但不限于粘合劑(例如熱熔粘合劑應用)、電線和電纜、農業用膜、收縮膜、拉伸膜、食品包裝膜、柔性食品包裝、牛奶容器、冷凍食品包裝、垃圾箱和罐頭襯里、食品雜貨袋、大型垃圾袋、塑料瓶、安全設備、地毯、涂層、玩具以及大量容器和塑料產品。

具體類型的聚烯烴如高密度聚乙烯(HDPE)，在制造吹塑模制和注射模制物品(例如食品和飲料容器、膜和塑料管)中具有具體應用。其它類型的聚烯烴，如低密度聚乙烯(LDPE)、直鏈低密度聚乙烯(LLDPE)、全同立構聚丙烯(iPP)以及間同立構聚丙烯(sPP)也適于類似應用。本申請案的機械要求(如拉伸強度和密度)和/或化學要求(如熱穩定性、分子量和化學反應性)通常決定那種類型的聚烯烴適合。

為了制造最終產品，聚烯烴球粒38一般進行加工，如吹塑模制、注射模制、旋轉模制、吹塑膜、流延膜、擠出(例如片材擠出、管和波紋擠出、涂布/層壓擠出等)等。最終，由聚烯烴球粒38制備的產品和部件可進一步加工和裝配以供配送和出售給客戶。舉例來說，擠出管或膜可經包裝用于配送給客戶，或包含聚乙烯的燃料箱可裝配到機動車中用于配送和出售給客戶。

可經由各種閥配置、控制系統等自動和/或手動控制在聚烯烴生產系統100中的工藝變量和參數。一般來說，處理器類控制系統(如，如圖1所示的控制系統46)可有助于在聚烯烴生產系統100中的一系列操作的管理。聚烯烴制造設施可包括主控室以及中央控制系統，如分布式控制系統(DCS)和/或可編程邏輯控制器(PLC)。舉例來說，反應器系統20可采用處理器類系統，如DCS或本領域中已知的其它先進的工藝控制系統。控制系統46可包括一個或多個DCS，以控制進料系統16、反應器系統20、回收系統24和/或分餾系統30。在聚烯烴生產廠的干端44中，擠出系統36和/或球粒卸載系統39還可經由處理器類系統(例如DCS或PLC)控制。此外，計算機可讀介質可存儲控制系統可執行代碼，以通過包括中央處理單元等的相關聯處理器執行。計算機可讀介質可指的是可與計算機可讀指令一起使用的任何存儲介質。在示例性和非限制性例示性實施例中，計算機可讀介質可包括計算機可讀存儲介質。計算機可讀存儲介質可采用許多形式，包括但不限于非易失性介質和易失性介質、軟盤、柔性磁盤、硬盤、磁帶、其它磁性介質、CD-ROM、DVD或任何其它光學存儲介質、打孔卡、紙帶，或具有孔圖案的任何其它物理介質。計算機可讀存儲介質可另外包括RAM、PROM、EPROM、EEPROM、閃存、其組合(例如，PROM EPROM)，或任何其它存儲器芯片或卡盤。計算機可讀介質可另外包括計算機可讀傳輸介質。此類傳輸介質可包括同軸電纜、銅線以及光纖。傳輸介質還可采用聲波或光的形式，如在射頻、紅外線、無線，或包含電、磁或電磁波的其它介質期間產生的那些。

因此，在聚烯烴制造系統100中的DCS和相關控制系統可包括適當硬件、軟件邏輯和代碼，以與多種工藝設備、控制閥、導管、儀器等介接，以有助于工藝變量的測量和控制、實施執行控制流程、執行計算等。可提供本領域普通技術人員已知的多種儀器來測量工藝變量，如壓力、溫度、流動速率等，并且向控制系統46傳輸信號，其中測量的數據可被操作員讀取和/或用作多種控制功能的輸入。根據應用和其它因素，工藝變量的指示可由操作員本地或遠程讀取，并且經由控制系統用于多種控制目的。

工廠管理員、工程師、技術員、監視員和/或操作員可在控制室中監測和控制工藝。當使用DCS時，控制室可為活動中心，有助于工藝或設施的有效監測和控制。控制室和DCS可含人機界面(HMI)，其可為計算機，具有專用軟件以提供用于控制系統的用戶介面。HMI可通過供應商變化并且向用戶呈現在聚烯烴生產系統100內進行的制造過程的圖形版本。可存在多個HMI控制臺或工作站，具有變化的存取數據程度。

因此，本發明非常適于實現所提及的目的和優點以及其中固有的那些目的和優點。上文公開的特定實施例僅為例示性的，原因在于本發明可被修改并且以對于得益于本文教導內容的本領域技術人員來說顯而易見的不同但等效的方式實踐。此外，不希望對本文中所示的建構或設計細節構成限制，除非下文權利要求中有描述。因此顯而易見，以上公開的特定例示性實施例可變化、合并或修改，并且所有此類變化視為在本發明的范圍和精神內。

本文例示性公開的本發明可適當地在不存在不是本文具體公開的任何元件和/或本文公開的任選元件的情況下實踐。盡管本文根據“包含(comprising)”、“含有(containing)”或“包括(including)”各種組分或步驟方面來描述組合物和方法，但組合物和方法還可“主要由各種組分或步驟組成”或“由各種組分或步驟組成”。以上公開的所有數字和范圍可變化一些量。只要公開具有下限和上限的數值范圍，那么就具體地公開落在該范圍內的任何數字和任何包括的范圍。具體來說，本文公開的每個值的范圍(“約a到約b”、或等效地“大約a到b”或等效地“大約a至b”的形式)將理解成闡述包含在更廣值范圍內的每個數字和范圍。

以上公開的特定實施例僅為例示性的，原因在于本發明可被修改并且以對于得益于本文教導內容的本領域技術人員來說顯而易見的不同但等效的方式實踐。此外，不希望對本文中所示的建構或設計細節構成限制，除非下文權利要求中有描述。因此，顯而易見的是，以上公開的特定實施例可變化或修改，并且所有此類變化視為在本發明的范圍和精神內。因此，本文尋求的保護如在以下權利要求中闡述。