EA013387B1 - Регулирование динамического давления в двойном циркуляционном реакторе - Google Patents

Abstract

В изобретении предложен суспензионный циркуляционный реактор, включающий по меньшей мере два циркуляционных реактора, соединенных последовательно, в котором линия, соединяющая два контура, находится под воздействием перепада динамического давления.

Description

Данное изобретение относится к области полимеризации олефинов в двойных циркуляционных реакторах.

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) сначала получали путем полиприсоединения, проводимого в жидкости, которая являлась растворителем для полученного полимера. Этот способ быстро был заменен полимеризацией в суспензионных условиях по Циглеру или Филлипсу. Более конкретно, суспензионную полимеризацию проводили в непрерывном режиме в трубчатом циркуляционном реакторе. Образующийся полимеризационный поток представлял собой суспензию твердых частиц полимера, взвешенных в жидкой среде, обычно в реакционном разбавителе и непрореагировавшем мономере (см., например, И8-А-2285721). Желательно разделять полимер и жидкую среду, содержащую инертный разбавитель и непрореагировавшие мономеры, не подвергая эту жидкую среду загрязнению, так чтобы эту жидкую среду можно было рециклизовать в зону полимеризации с минимальной очисткой или вообще без нее. Как описано в И8-А-3152872, суспензию полимера и жидкую среду собирают в одном или более коленах-отстойниках суспензионного циркуляционного реактора, из которых суспензию периодически выгружают в испарительную камеру, работая, таким образом, в периодическом режиме. Смесь подвергают испарению для удаления жидкой среды из полимера. После этого необходимо снова приложить давление к испарившемуся разбавителю полимеризации для конденсации его до жидкого состояния перед его рециклизацией (после очистки, если это необходимо) в виде жидкого разбавителя в зону полимеризации.

Колена-отстойники обычно необходимы для повышения концентрации полимера в суспензии, извлекаемой из реактора, однако они создают несколько проблем, поскольку вызывают необходимость использования периодической технологии в непрерывном процессе.

В ЕР-А-0891990 и И8-А-6204344 описаны два способа увеличения степени непрерывности действия реактора и, тем самым, повышения концентрации твердого вещества. Один способ состоит в замене периодической работы колен-отстойников постоянным отбором обогащенной суспензии. Другой способ заключается в использовании более интенсивного циркуляционного насоса.

Позже в ЕР-А-1410843 был описан суспензионный циркуляционный реактор, содержащий на одном из контуров байпасную линию, соединяющую две точки одного и того же контура циркуляции альтернативным путем, имеющим время прохождения, отличающееся от времени прохождения по основному пути, для повышения гомогенности циркулирующей суспензии.

Системы с двойным контуром чрезвычайно желательны, поскольку они дают возможность получать полиолефины с заданными в высокой степени свойствами путем обеспечения различных условий полимеризации в каждом реакторе. Однако часто бывает трудно найти подходящее пространство, чтобы построить такие реакторы с двойным контуром, поскольку в существующей конфигурации они должны находиться рядом друг с другом, чтобы обеспечить адекватный перенос растущего полимера из одного контура в другой. Средняя скорость циркуляции вещества в линии передачи составляет менее 1 м/с; таким образом, эти линии должны быть очень короткими, чтобы избежать осаждения и забивки вследствие полимеризации остаточных мономеров. Таким образом, имеется необходимость обеспечения средств либо для того, чтобы соединить два существующих реактора, которые могут быть удаленными друг от друга, либо чтобы построить два новых реактора, которые не должны обязательно располагаться рядом друг с другом, если это диктует имеющееся пространство.

Задачей данного изобретения является обеспечение средств регулирования для соединения двух или более циркуляционных реакторов.

Задачей данного изобретения также является снижение времени пребывания материала в линии, соединяющей реакторы.

Задачей данного изобретения также является улучшение гомогенности потока в циркуляционных реакторах.

Кроме того, задачей данного изобретения является повышение концентрации олефина в первом реакторе.

И наконец, задачей данного изобретения является увеличение содержания твердого вещества.

Соответственно, в данном изобретении предложен суспензионный циркуляционный реактор, включающий по меньшей мере два циркуляционных реактора, соединенных последовательно, в котором линия, соединяющая два контура, находится под действием перепада динамического давления.

Трудно поддерживать постоянный перепад давления между двумя циркуляционными реакторами, поскольку регулирование осуществляют в отношении системы, сочетающей периодическую выгрузку с непрерывной работой. Таким образом, в данном изобретении предложена установка, в которой давление во втором реакторе регулируют в реальном времени по изменениям давления в первом реакторе, чтобы поддерживать заданный перепад давления.

В данном изобретении предложен способ суспензионной полимеризации олефинов, который включает использование по меньшей мере двух циркуляционных реакторов, соединенных последовательно посредством линии для переноса растущего полимера из первого контура во второй контур, причем эта линия, соединяющая два контура, находится под воздействием перепада динамического давления, характеризующийся тем, что давление во втором реакторе регулируют в реальном времени по изменениям

- 1 013387 давления в первом реакторе так, чтобы поддерживать заданный перепад давления между реакторами.

Типичные перепады давления составляют не более 0,5 МПа (5 бар), предпочтительно от 0,05 до 0,2 МПа (от 0,5 до 2 бар), более предпочтительно от 0,15 до 0,2 МПа (от 1,5 до 2 бар). Следует отметить, что в конце каждой выгрузки перепад давления между двумя контурами может быть больше или равен заданному значению перепада давления.

В первом варианте реализации данного изобретения два циркуляционных реактора связаны обычной линией, связывающей колена-отстойники первого реактора со вторым реактором.

В другом предпочтительном варианте реализации данного изобретения два реактора с циркуляцией связаны байпасной линией (11), как показано на фиг. 1, для соединения двух точек (12) и (13) одного и того же циркуляционного реактора альтернативным путем, имеющим время прохождения, отличное от времени прохождения основного пути, и в эту байпасную линию (11) также отбирают растущий полимер, выходящий из первого циркуляционного реактора (1) в точках (14) выхода, и направляют этот растущий полимер к точке (13) входа во второй реактор (2).

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена конфигурация двойного циркуляционного реактора, в котором два реактора соединены байпасной линией.

На фиг. 2 представлены типичные профили давления, выраженного в барах, в первом и во втором реакторах, в зависимости от времени, выраженного в ч:мин:с.

На фиг. 3 представлена конфигурация с двойным контуром, включающая показания низкого давления, обозначенные как ЬРи, и систему клапанов, которые можно активировать, чтобы регулировать работу реактора.

Во всех вариантах реализации давление обычно регулируют путем взаимодействия между заданным значением и выгрузкой из колен-отстойников. Каждый раз, как только достигается заданное значение, производится выгрузка одного из колен-отстойников и, следовательно, давление падает до величины, более низкой, чем заданное значение, что является существенным для поддержания регулирования давления. Если падение давления не очень значительно, существует сценарий для возобновления регулирования. Этот тип регулирования необходим для соединения выгрузки из колен-отстойников, которая является периодическим процессом, с полимеризацией в реакторе с циркуляцией, которая является непрерывным процессом.

В известных технических решениях обычным способом работы реактора с двойным контуром являлась работа со статическим заданным значением и со статическим перепадом давления.

В данном изобретении заданное значение для второго реактора непосредственно связано с рабочим значением в первом реакторе. В нем используется система динамического регулирования, которая способна связать периодический процесс выгрузки в обоих реакторах с непрерывным процессом полимеризации.

Таким образом, данное изобретение позволяет в любой момент времени поддерживать желаемый перепад давления.

В результате этого динамика выгрузки во втором реакторе должна быть более ограниченной, чем динамика выгрузки в первом реакторе, чтобы справиться со всеми спадами как в первом, так и во втором реакторах.

Типичные профили давления в первом и во втором реакторах представлены на фиг. 2.

Когда выгружают одно из колен первого реактора, давление в первом реакторе падает, а давление во втором реакторе непосредственно возрастает, при поддержании перепада давления. Если второй реактор достигает заданного значения, т. е. действительного рабочего значения первого реактора, теперь, таким образом, при более низком давлении, чем начальное давление, за вычетом перепада давления, активируется колено второго реактора.

Затем цикл начинается снова, и давление в первом реакторе снова возрастает.

Растущий полимер, выходящий из первого реактора, можно собрать либо путем непрерывной выгрузки, либо с помощью технологии колен-отстойников. Предпочтительно применяют колена-отстойники.

Согласно данному описанию контуры, формирующие суспензионный циркуляционный реактор, соединены последовательно и каждый контур может быть сложен вдвое.

Линии могут быть снабжены рубашкой.

При использовании байпасной линии скорость материала, циркулирующего в линии, соединяющей реакторы с циркуляцией, должна быть достаточной для того, чтобы избежать осаждения и возможной забивки; она должна составлять по меньшей мере 3 м/с.

Данное изобретение можно использовать со всеми типами каталитических систем. Его можно использовать для гомо- или сополимеризации олефинов, предпочтительно этилена и пропилена. Показано, что оно особенно полезно для получения бимодальных полимеров с металлоценовыми каталитическими системами.

Пример.

Регулирование перепада давления.

При нормальной работе давление во втором реакторе А регулировали в каскаде по давлению в пер

- 2 013387 вом реакторе В посредством измерения перепада давления. При этом регулировании использовали фиксированное, регулируемое вручную, заданное значение, которое можно было изменять в пределах от 0 до 0,5 МПа (от 0 до 5 бар).

Можно также вручную переключать (включать/выключать) регулирование каскада и запускать регулирование отдельно и независимо от бимодального блока регулирования, чтобы иметь возможность провести запуск.

Общий запуск представлен на фиг. 3.

В случае отклонений рассматривают и исследуют несколько возможностей.

1. Давление во втором реакторе А было слишком высоким.

Установка «Минимального времени ожидания между выпусками» на 1 с должна препятствовать увеличению давления во втором реакторе. Если же, однако, указанное давление возросло и если дополнительные критерии, описанные ниже, не были выполнены, то реакторы отключали. Эти дополнительные критерии связаны с перепадом давления. Обычно заданное значение перепада давления (ПД) устанавливали от 0,05 до 0,5 МПа (от 0,5 до 5 бар). Если при работе реакторов перепад давления падает ниже половины заданного значения на 30 последовательных секунд, в то время как регулирование перепада давления было включено, то оба реактора отключали. Это осуществляли первой системой блокировки перепада давления в каскаде.

2. Давление во втором реакторе А было слишком низким.

В случае такого отклонения не требовалось никаких действий на блоке перепада давления: он находится в ведении индикатора низкого давления ЬРб, представленного на фиг. 3. Если показания ЬРб были ниже чем 3,5 МПа избыт. (35 бар избыт.), то клапаны 12, 13, 14 и 15 автоматически закрывались, а если они падали ниже 3 МПа изб. (30 бар изб.), то автоматически блокировались клапаны 10 и 11.

3. Давление в первом реакторе В было слишком низким.

Эта ситуация возникает, например, если клапан отбора продукта (КОП) остался заблокированным в открытом положении. Давление в первом реакторе В падало, и это же происходило с давлением во втором реакторе А. Случилось так, что перепад давления поддерживали слишком высоким, чтобы активировать первое блокировочное устройство перепада давления. Клапан «Борзиг» выше заблокированного КОП был закрыт, если блокировка произошла из-за ошибки подачи питания и если одновременно давление во втором реакторе А было меньше чем 3,7 МПа избыт. (37 бар избыт.) в течение более чем 5 с. Это осуществляли с помощью блокировочных устройств 2, 3 и 4 перепада давления в каскаде.

В другом примере по данному изобретению низкое давление в реакторе В получалось вследствие низкой температуры в этом реакторе. Большое количество водорода в реакторе замедляло реакцию, тем самым снижая температуру. Если регулирование перепада давления было неспособно компенсировать такое падение давления в первом реакторе В, реактор отключали.

4. Давление в первом реакторе В было слишком высоким.

Ситуация была не критической, и не было необходимости предпринимать какие-либо конкретные действия.

Claims (6)

1. Способ суспензионной полимеризации олефинов в установке, соединяющей периодический процесс, связанный с выгрузкой из колен-отстойников, и непрерывный процесс, связанный с полимеризацией, который включает использование по меньшей мере двух циркуляционных реакторов, соединенных последовательно посредством линии (11) для переноса растущего полимера из первого контура во второй контур, причем эта линия, соединяющая два контура, находится под воздействием перепада динамического давления, отличающийся тем, что давление во втором реакторе регулируют в реальном времени по изменениям давления в первом реакторе так, чтобы поддержать заданный перепад давления между реакторами.

2. Способ по п.1, в котором перепад давления составляет не более 0,5 МПа (5 бар).

3. Способ по п.2, в котором перепад давления составляет от 0,05 до 0,2 МПа (от 0,5 до 2 бар).

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором два циркуляционных реактора связаны байпасной линией (11) для соединения двух точек (12) и (13) одного и того же циркуляционного реактора альтернативным путем, имеющим время прохождения, отличное от времени прохождения по основному пути, и по указанной байпасной линии (11) также отбирают растущий полимер, выходящий из первого циркуляционного реактора (1) в точке выхода (14), и направляют указанный растущий полимер в точку (13) входа во второй реактор (2).

5. Способ по п.4, в котором скорость в байпасной линии, соединяющей два циркуляционных реактора, составляет более 3 м/с.

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором олефин представляет собой этилен или пропилен.