用于控制聚合物粒度的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供用于生产尺寸仅略微大于聚合物细粒尺寸的聚合物颗粒的技术。该技术可以预防或限制与大聚合物颗粒有关的反应器污垢的发生。该技术也可以在反应器中提供较大重量百分比的固体。可以通过使用具有基于预期的催化剂产率确定的粒度的催化剂，获得期望的聚合物粒度。在某些实施方式中，可以基于预期的催化剂产率、聚合物颗粒密度、催化剂颗粒密度和/或聚合物粒度确定催化剂粒度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制聚合物粒度的方法和系统专利技术背景专利
本公开内容一般来说涉及聚合物的生产，更具体地涉及通过基于催化剂产率改变催化剂粒度，控制聚合物粒度。相关技术描述此章节意欲向读者介绍与下面描述和/或要求保护的本专利技术各方面相关的技术 的各方面。这些讨论被认为有助于提供给读者背景信息以促进更好理解本专利技术的各个方面。因此，应当明白，这些陈述是从这一角度理解，而非承认是现有技术。随着化学和石化技术发展，这些技术的产品已经在社会中日益盛行。具体而言，随着将简单分子结构单元结合为长链(或聚合物)的技术发展，聚合物产品，通常以各种塑料的形式，已经越来越融入各种日常用品中。例如，聚烯烃聚合物，比如聚乙烯、聚丙烯以及它们的共聚物，用于零售和药品包装、食品和饮料包装(比如果汁和苏打饮料瓶)、家用容器(比如桶和箱)、家庭用品(比如用具、家具、地毯和玩具)、汽车零部件、管道、导管以及各种其它消费品和工业产品。可以从上面列举的用途得出的聚烯烃结构的一个益处是其一般不与其接触的商品或产品以及周围环境发生反应。该性质使得聚烯烃产品可以用于许多居住、商业和工业的环境，包括食品和饮料仓储及运输、日用电子产品、农业、海运以及车辆的结构。聚烯烃在居住、商业和工业上的多种用途已经转变为对粗聚烯烃的大量需求，其可挤出、注塑、吹塑或以其它方式形成最终的消费品或部件。粗聚烯烃通常通过已经接通单体如乙烯的石化设施批量生产，单体充当要生产的聚烯烃的分子结构单元。聚合反应本身是放热或发热的，并且通常在封闭系统中进行，其中温度和压力可以调节以生产具有期望性能的聚烯烃。然而在一些情况中，聚烯烃反应器可能结垢，比如当聚合的产品形成于反应器壁上或者产品不能维持为淤浆时。这种污垢可能导致传热损失，比如由于循环减少或在换热器接口效率减少，这可以削弱或彻底地消除在反应器内保持期望温度的能力。反应器污垢也可能导致反应器内含物循环的减少和/或反应器流出液的期望固体百分比(按体积或按重量计)的变化。就反应器污垢可能导致与期望的反应条件的偏差而言，在这种反应器结垢期间生产的聚合物产品可能达不到期望的规格；也就是说，该产品可能是“不合格的(off-spec) ”。在极端或失控的污垢情况下，可能彻底地失去对反应的控制，反应器可能被聚合物堵塞，需要一至三周进行清理，在此期间反应器可能无法运行。反应器污垢可能由于各种不同的因素而出现，这取决于聚合系统的类型和环境。根据反应器污垢的类型，这种污垢存在的外部指示可以包括与设定反应温度的偏差或者对保持设定温度值的冷却系统的需求增加。类似地，冷却剂入口温度和反应器温度之间的温差增加可以表明某些类型的反应器污垢，比如妨碍经反应器壁传热的那些污垢。污垢的另一个外部指示可以是当泵试图维持反应器内足以保持聚合物和催化剂颗粒悬浮的速度或试图补偿流程的限制或阻碍时增加的电动机负载。类似地，可以在泵处观测到高压差，并指示一些污垢的存在。例如，在反应器温度高于“污垢曲线(fouling curve)”时可能发生共聚物污垢，“污垢曲线”描述生产具有期望密度的聚烯烃的适当反应器温度范围。这种偏差可能导致聚合物颗粒膨胀和颗粒聚集成更大颗粒的趋势增长，二者都可以增加反应器内聚合物的体积。较高体积百分比的固体可能引起聚合物而不是淤浆的移动床，这减小了循环速率。为了补偿，反应器循环泵必须加大运作以推进流体和颗粒，这引起高电动机负载和高压差，即，ΛΡ。类似地，可能出现已知为“固体污垢(solids foul)”的情况，其中反应物和产物在反应器内的的循环被中断或减少。例如，当反应器固体和乙烯的浓度过高时，可以形成大聚合物颗粒，其可堵塞连续输出阀(continuous take-off valve)或其它排出阀或导管。大聚合物颗粒也可以从反应器内的淤浆中沉降，其中它们可限制淤浆流动。此外，大聚合物颗 粒增加了反应器内固体的体积百分比，这增加了淤浆的流动阻力，并引起相应的高电动机负载和高△ P，这是因为反应器循环泵补偿增加的阻力。聚合物细颗粒即“细粒(fines) ”的增加也可能导致污垢的形成。具体而言，细粒的数量增加增加了淤浆的粘度，因为颗粒表面积相应增加。为了补偿粘度的增加，反应器循环泵必须加大运作，引起了较高的电动机负载和ΛΡ。在这些情况中，如果泵不能够补偿，经过反应器壁的传热可能被削弱和/或聚合物颗粒可能从淤浆中沉降。取决于反应环境可能出现的污垢的另一类型是静态污垢(static fouling)。静态污垢通常与通过静电固定在反应器壁上的聚合物颗粒、细粒和/或催化剂有关。催化剂颗粒和聚合物颗粒和/或细粒内的催化剂促进沿反应器壁的聚合，导致聚合物膜或层在反应器壁上生长。随着聚合物层的生长，它减少了从反应器至反应器冷却剂的传热。由于聚合物层而造成的传热损失可能导致冷却剂的温度在入口处减小以保持期望产率。因此，温差即冷却剂入口温度和反应器温度之间的差幅可增加。此外，聚合物层限制了淤浆沿反应器壁流动，导致循环泵处的电动机负载和ΛΡ增加。在极端情况下，聚合物颗粒和细粒可能变得熔合在一起，这可能堵塞反应器，需要清扫反应器。正如可以预期的，反应器污垢可以通过之前所述的一些或全部因素来显示。例如，减少的传热速率、增加的温差、增加的电动机负载和/或增加的ΛΡ可指示反应器污垢的存在或增长。为了对这些指示物做出响应，通常需要快速响应以获得反应的控制。取决于污垢，这种响应可以包括调整反应器温度，增加稀释剂(如异丁烷)的添加率，减少单体的添加率，加入抗静电剂，和/或减少催化剂的添加率。如果反应的控制未能恢复，那么可能需要停止或减轻反应以预防反应器被聚合物堵塞。鉴于可以由可得的污垢指示物提供的反应时间有限，预防污垢发展可能是期望的。可选地，在污垢不能被消除的情况下，对即将发生的污垢提供更多警告以便可以用较少的剧烈响应解决污垢可能是期望的。附图简述通过阅读下面的详述并参照附图，本专利技术的优点可以变得更加清晰，附图中图I描述了依照本技术的环路淤浆反应器；图2为描述作为催化剂尺寸的函数的蓬松毛(fluff)尺寸范围的表格；图3为描述作为催化剂产率的函数的催化剂粒度的表格；图4描述了依照本技术的一个方面，包含长的流动过渡部分的聚烯烃反应器段的首丨J视图;图5描述了依照本技术的一个方面，包含中心分流器的聚烯烃反应器段的剖视图；图6描述了依照本技术的一个方面，包含多个叶轮的聚烯烃反应器段的剖视图；图7描述了依照本技术的一个方面，配置用以基于在局部反应器热点获取的温度测量值进行手动温度控制的环路淤浆反应器；图8描述了依照本技术的一个方面，配置用以基于在局部反应器热点获取的温度测量值进行自动温度控制的环路淤浆反应器； 图9为依照本技术的一个方面,描述具有双迹线的周期图的图表；附图说明图10描述了依照本技术的一个方面，配置用以手动响应统计学上得出的污垢预测性指示物的环路淤浆反应器；图11描述了依照本技术的一个方面，配置用以自动响应统计学上得出的污垢预测性指示物的环路淤浆反应器；和图12为图解说明依照本技术的一个方面，在聚合反应器内生产的聚烯烃的后加工步骤的框图具体实施方式的详述下面将描述本专利技术的一个或多个具体实施方式。力图提供这些实施方式的简要描述，并非在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.07 US 12/632,4901.控制聚合物粒度的方法，所述方法包括 基于预期的催化剂产率选择催化剂粒度；以及 将具有所选择的催化剂粒度的催化剂送往环路淤浆聚合反应器，其中所述催化剂用于聚合单体以在所述环路淤浆聚合反应器中形成多个聚合物颗粒，其中按重量计70%至90%的所述聚合物颗粒具有100至500微米的单个聚合物粒度。2.权利要求I所述的方法，其中选择催化剂粒度包括利用目标聚合物粒度、催化剂颗粒密度和聚合物颗粒密度计算所述催化剂粒度。3.权利要求I所述的方法，其中选择催化剂粒度包括利用下述公式计算所述催化剂粒度4.权利要求I所述的方法，包括 在设计用于产生所述预期的催化剂产率的聚合条件下，在所述环路淤浆聚合反应器中循环所述单体和所述催化剂；以及 在所述催化剂上聚合所述单体，以在所述环路淤浆聚合反应器中形成所述多个聚合物颗粒。5.权利要求I所述的方法，其中所述选择的催化剂粒度小于50微米。6.权利要求I所述的方法，其中所述催化剂包括按重量计81%至100%的催化剂颗粒小于或等于所述选择的催化剂粒度。7.权利要求I所述的方法，其中所述预期的催化剂产率包括至少2，000并且其中所述选择的催化剂粒度小于或等于32微米。8.权利要求I所述的方法，其中所述预期的催化剂产率包括至少10，000并且其中所述选择的催化剂粒度小于或等于19微米。9.权利要求I所述的方法，其中按重量计70%至90%的所述聚合物颗粒的所述单个聚合物粒度为150至300微米。10.权利要求I所述的方法，其中按重量计小于1%的所述聚合物颗粒的所述单个聚合物粒度大于1，500微米。11.权利要求I所述的方法，其中按重量计小于10%的所述聚合物颗粒的所述单个聚合物粒度大于150微米。12.权利要求I所述的方法，包括将至少一部分所述环路淤浆聚合反应器的排出物送往一个或多个附加的环路淤浆反应器以生产聚合物产品。13.权利要求12所述的方法，其中所述集合物产品为双峰或多峰树脂。14.生产具有控制尺寸的聚合物颗粒的系统，所述系统包括 环路淤浆聚合反应器，其配置用于在催化剂上聚合单体，以形成多个聚合物颗粒； 一个或多个进料位置，其配置用于将所述单体和所述催化剂送至环路淤浆聚合反应器内，其中所述单体包括烯烃，并且其中所述催化剂包括平均催化剂粒度小于50微米并且基于预期的催化剂产率确定的催化剂颗粒，其中所述预期的催化剂产率包括生产的聚合物颗粒的第一重量和使用的催化剂的第二重量之间的重量比；以及 连续输出装置，其配置用于从所述环路淤浆反应器中移出所述聚合物颗粒，其中按重量计70%至90%的所述聚合物颗粒具有100至500微米的单个聚合物粒度。15.权利要求14所述的系统，其中所述环路淤浆聚合反应器包括具有25至50微英寸的均方根粗糙度的反应器壁。16.权利要求14所述的系统，其中所述环路淤浆聚合反应器包括具有小于或等于32微英寸的均方根粗糙度的反应器壁。17.权利要求14所述的系统，其中所述催化剂包括铬二氧化硅催化剂、金属茂...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·浩托威，G·G·汉德瑞克森，
申请(专利权)人：切弗朗菲利浦化学公司，
类型：发明
国别省市：