儲存樹脂的系統與方法
【專利說明】儲存樹脂的系統與方法
[0001]發明背景
[0002]聚合物和催化劑的進展已經生產了在寬泛的各種產品和應用中有用的具有改進的物理和機械性能的聚合物樹脂。隨著新催化劑的開發，大大地擴展了生產特定聚合物的聚合方法，例如溶液聚合，淤漿聚合，高壓聚合或氣相聚合的選擇。聚合技術的進展還提供了更加有效、高度多產和經濟增強的方法。
[0003]氣相聚合法是本領域熟知的。可例如通過引入一種或多種氣態單體到樹脂顆粒和催化劑的攪拌和/或流化床內進行這種方法。在流化床聚合烯烴中，在流化床反應器內進行聚合，其中借助含氣態反應單體的氣體物流，使樹脂顆粒的床維持在流化狀態下。在攪拌床反應器內的烯烴聚合不同于在流化床反應器內的聚合在于在反應區內部機械攪拌器的動作，這有助于樹脂床的流化。本文中所使用的術語“氣相反應器”將包括流化床和攪拌床反應器。
[0004]氣相反應器的啟動通常使用預成形的聚合物樹脂顆粒，稱為“種床(seedbed) ”。在引發聚合之后，種床有時被稱為“反應器床”。反應器床包括樹脂顆粒床，催化劑，反應區和惰性氣體。通過流化氣體物流從反應器底部向上連續流動，維持這一反應混合物在流化條件下，所述流化氣體物流包括從反應器頂部循環的循環氣體物流以及外加的補充反應物和惰性氣體。分配器板(distributor plate)典型地位于反應器的下端部分，以輔助分配流化氣體到反應器床中，且還充當反應器床的載體，當循環氣體的供應被切斷時。當生產新鮮的聚合物樹脂時，引出聚合物樹脂，基本上維持反應器床的高度。樹脂的引出通常借助位于靠近分配器板，在反應器下端部分內的一個或多個排放出口。從氣相反應器中引出的聚合物樹脂可轉移到產物吹掃器具內。例如聚合物粉末形式的聚合物樹脂然后可轉移出聚合物吹掃容器到下游操作，所述下游操作可包括擠出或包裝操作。
[0005]在正常的操作中，聚合物樹脂可間歇地從產物吹掃器具轉移到種床容器而不是下游操作中。在一些情況下，聚合物樹脂的側物流可以轉移到種床容器中，同時繼續轉移到下游操作中，從而例如允許連續的擠出操作。在種床容器中，可儲存聚合物樹脂以供隨后使用例如作為反應器啟動的種床。視需要，可將聚合物樹脂從種床容器轉移到反應器中。對于將要在聚合操作中制造的每一聚合物樹脂來說，典型地期望具有儲存容器，所述儲存容器具有在其內儲存的聚合物樹脂。
[0006]種床儲存系統的常規設計牽涉閉環(closed-loop)、氣動式傳輸系統，該系統不允許在轉移到種床容器的過程中冷卻聚合物樹脂。由于聚合物樹脂在高溫(例如，約60°C -約110°C )下轉移，因此該樹脂可燒結，若在沒有冷卻和/或進一步循環的情況下，允許在種床容器內累積。在常規的傳輸系統內高的固體與傳輸流體比影響某種冷卻，但沒有實現充足的冷卻，以避免燒結。
[0007]因此，為了避免燒結，可在轉移之后，進行冷卻/循環步驟。在發生燒結之前的時間取決于樹脂的性能，特別地密度，且可從長時間變化到幾乎O時間。因此，取決于樹脂，在可能發生燒結之前，可能不存在充足的時間來完成轉移。例如，在應當進行冷卻/循環步驟或者在種床容器內的聚合物樹脂可能燒結之前，對于某些聚合物樹脂來說，具有最大3小時的轉移時間。因此，典型地必須切斷下游操作，例如擠出，和全部的聚合物樹脂物流典型地必須轉移到種床容器中，以便可足夠快速地完成轉移到種床容器中，在燒結之前開始冷卻/循環步驟。這一方法的缺點包括下游操作的操作連續性的損失，和不合格的樹脂生產的風險。
[0008]或者，種床儲存系統可包括兩個稀釋相傳輸系統。例如，可使用傳輸系統，將聚合物樹脂轉移到種床容器中，同時另一傳輸系統再循環/冷卻在種床容器內儲存的聚合物產物。然而，盡管這一方法可允許轉移到種床容器中，同時通過轉移僅僅聚合物產物的側物流，使下游操作，例如擠出繼續，但與添加第二傳輸系統有關的昂貴和復雜性使得這一方法是非所需的。
[0009]因此，需要樹脂儲存的改進系統與方法，這一系統和方法能降低燒結傾向，同時允許繼續下游操作。
[0010]發明概述
[0011 ] 本文公開了儲存樹脂的改進的系統和方法。這些系統和方法特別地可用于降低樹脂燒結的傾向。在聚合工藝中，本文公開的改進可降低樹脂燒結的傾向，同時還允許繼續下游操作。
[0012]本文公開了儲存樹脂的方法，該方法包括:
[0013]a.使用載體流體，借助流動管線，將樹脂轉移到容器內，其中該載體流體包括惰性氣體；和
[0014]b.通過從該容器中引出樹脂并將引出的樹脂進料到流動管線內，再循環該容器內的至少一部分樹脂，其中再循環與轉移同時發生。
[0015]還公開了一種樹脂儲存系統，它包括:
[0016]a.容器；
[0017]b.與該容器流體連通的樹脂緩沖(surge)器具；和
[0018]c.控制系統，它被配置為輸送信號，引起樹脂從樹脂緩沖器具轉移到該容器中，并同時再循環該容器內的至少一部分樹脂；
[0019]其中樹脂的轉移和樹脂的再循環使用共同的流動管線。
[0020]以上公開的儲存樹脂的方法和樹脂儲存系統可用于許多應用。例如，在包括在反應器內，在催化劑存在下聚合烯烴生產聚合物樹脂的聚合工藝中，可根據以上公開的儲存樹脂和/或使用樹脂儲存系統的方法，來儲存所生產的至少一部分樹脂。
[0021]附圖簡述
[0022]這些附圖闡述了本發明的某些實施方案。它們并不意欲且不應當用于限制或定義本發明。
[0023]圖1是闡述種床儲存系統的實例的示意圖。
[0024]圖2是闡述種床儲存系統的另一實例的不意圖。
[0025]圖3是闡述包括種床儲存系統的例舉聚合工藝的示意圖。
[0026]詳細說明
[0027]除非另有說明，沒有將本發明限制到具體的化合物，組分，組合物，反應物，反應器，反應條件，配體，茂金屬結構或類似物上，因為這些可以變化。本文中所使用的術語的目的是僅僅描述特定的實施方案且并不意欲限制。
[0028]本文中所使用的所有提及元素周期表及其組是在HAWLEY’S CONDENSED CHEMICALDICT1NARY，第 13 版，John Wi ley&Sons，Inc.，(1997)(得到 IUPAC 允許而復制)中出版的新的符號，除非提到用羅馬數字記錄的以前的IUPAC形式(同樣以羅馬數字出現)，或除非另有說明。
[0029]對于降低樹脂燒結的傾向來說，本文公開的系統與方法通常是有用的。本領域的普通技術人員會意識到，這些系統和方法可以有效地應用到其中所牽涉的樹脂具有燒結可能性的許多工藝上。以下相對于在聚合工藝中的種床儲存系統描述了該系統和方法，以證明它們相對于本申請的有效性，但這種描述不應當理解為限制。
[0030]種床儲存系統
[0031]本文描述的系統和方法使得能同時再循環和轉移種床樹脂。可將聚合物樹脂引入到流動管線內以供轉移到種床容器中。載體流體可用作載體，將流動管線內的聚合物樹脂轉移到種床容器中。盡管聚合物樹脂借助流動管線轉移到種床容器中，但來自種床容器的聚合物樹脂也可引入到流動管線內并再循環回到種床容器中。在轉移和再循環過程中，由于例如用載體流體傳熱將冷卻聚合物樹脂。按照這一方式，當種床容器被填充時，轉移到種床容器中的聚合物樹脂應當再循環并冷卻。因此，可以最小化或者甚至消除在轉移到種床容器過程中與燒結聚合物樹脂有關的潛在問題。
[0032]在與燒結有關的潛在問題最小化的情況下，增加了轉移聚合物樹脂到種床容器中的靈活性。例如，可例如通過聚合物樹脂的側物流，緩慢地填充種床容器，同時繼續轉移到下游操作中，進而允許繼續擠出操作。而且，在某些情況下，可調節種床容器的尺寸大小，以提供緩沖能力(surge capacity)，例如如果發生下游操作停工的情況的話。由于實施方案包括使用相同的傳輸系統以供轉移和再循環，因此可在沒有額外的投資成本冷卻聚合物樹脂以防止燒結的情況下，提供最多若干小時的緩沖能力。另外，通過在種床容器內提供緩沖能力，可通過從這一倉(bin)中降低或甚至消除緩沖能力，來減少產物吹掃器具的尺寸，進而潛在地降低產物吹掃器具的高度與成本。
[0033]正如以下更加詳細地討論的，可從聚合反應器傳輸聚合物樹脂到種床容器中。一個或多個器具可位于種床容器和聚合反應器之間，例如產物吹掃器具和樹脂緩沖器具。來自該反應器的聚合物樹脂可以在范圍為約60°C -約110°C，或約70°C -約80°C的溫度下。當聚合物樹脂從聚合反應器轉移到種床容器中時，應當冷卻聚合物樹脂。然而，聚合物樹脂一旦首先到達種床容器，則典型地通常在>60°C的溫度下，結果燒結可能仍然是一個問題。該樹脂典型地必須冷卻到小于或等于50°C，以避免在儲存過程中燒結。因此，如前所述，進一步的冷卻可能是必須的。
[0034]可使用任何合適的技術，實現將聚合物樹脂轉移到種床容器中。在一些實施方案中，可使用氣動傳輸系統，其中可使用惰性氣體，例如氮氣，將聚合物樹脂轉移到種床中。該氣動傳輸系統可以是例如具有固體/氣體質量比大于約15:1的致密相系統。也可使用稀釋相系統，其中在填充過程中，在超過反應器的壓力下，稀釋相系統傳輸聚合物樹脂到反應器中。稀釋相系統可例如具有范圍為約1:1到約10:1的固體/氣體質量比。對于稀釋相系統來說，在采集點處的載體氣體速率范圍可以是約15-約40米/秒，和或者約25-約30米/秒。也可使用稀釋相真空系統。
[0035]如前所述，在將聚合物樹脂轉移到種床容器期間，可再循環在種床容器內的至少一部分聚合物樹脂。這可包括引入來自種床容器的至少一部分聚合物樹脂到流動管線中，將聚合物樹脂再循環回到種床容器中。在流動管線內，再循環的聚合物樹脂與轉移的聚合物樹脂的重量比范圍可以是約1:10-約20:1，或約1:10-約10:1，或約1: 1-約5:1。甚至在所需量的聚合物樹脂已經轉移到種床容器中之后，可繼續再循環。可例如繼續再循環，直到聚合物樹脂已經充分地冷卻，防止燒結。可再循環聚合物樹脂，直到聚合物的溫度例如小于或等于約50°C。
[0036]種床容器可以是儲存聚合物樹脂的任何合適的容器。該種床容器可包括能氣密密封的儲料倉或者斗車。該聚合物樹脂可在惰性氣體覆蓋或吹掃下儲存在種床容器內，以維持基本上不含污染物的聚合物樹脂。相對于惰性氣體的覆蓋或吹掃，該種床容器可以是開環或閉環的。可調整種床容器的大小，以提供緩沖能力。例如，如果發生下游操作的停工，則通過該反應器生產的全部體積的聚合物樹脂可以被導引到種床容器中，而不是要求反應器停工。可調整種床容器的大小，以提供一小時或更多小時的緩沖能力。例如，可調整種床容器的大小，以提供至少約2小時的緩沖能力，至少約3小時的緩沖能力，