[发明专利]减少聚合反应器结垢的方法与系统

说明书

相关申请

本申请要求2004年8月27日提交的美国申请序列No/10/928047 的优先权。

技术领域

本发明大体涉及聚烯烃的生产，更具体地涉及减少和/或防止聚烯 烃反应器中的结垢。

背景技术

这一部分打算将可能涉及以下描述和/或要求保护的本发明的各 方面的现有技术方面介绍给读者。据认为这一讨论有助于为读者提供 背景信息，以利于更好地理解本发明的各方面。因此，应当理解这些 论述是基于这一点来阅读的，而不是作为对现有技术的承认。

随着化学和石化技术发展，这些技术的产品在社会上日益流行。 特别地，随着将简单的分子结构单元键合成较长链(或聚合物)的技术 的发展，典型地各种塑料形式的聚合物产品，正日益引入到各种日常 物品中。例如聚烯烃聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯及其共聚物用于零 售和药品包装、食品和饮料包装(如果汁和苏打瓶子)、家用容器(如桶 和盒子)、家用物品(如家电、家具、地毯和玩具)、机动车组件、管子、 管道和各种其它消费与工业产品。

正如根据以上应用列举可以得出的，聚烯烃结构的一个优势是它 通常对与它接触的物品或产品以及与环境条件不具有反应性。这一性 能允许聚烯烃产品用于许多住宅、商业和工业应用，其中包括食品和 饮料储存和运输、消费电子、农业、运输和车辆结构。聚烯烃的多种 家庭、商业和工业应用转化成了对原料聚烯烃的大量需求，所述原料 聚烯烃可挤出、注射、吹塑或其它方式成型为最终可消费的产品或组 件。

典型地通过石化设备大批量生产原料聚烯烃，所述石化设备可获 得充当待生产的聚烯烃的分子结构单元的单体如乙烯。聚合反应本身 是放热的或者产热的，且典型地在其中可调节温度和压力以产生具有 所需性能的聚烯烃的密闭系统中进行。

但在一些情况下，例如当在反应器壁上形成聚合产品时或者当产 品不能维持淤浆形式时，聚烯烃反应器可能结垢。这种结垢可导致传 热损失，这种传热损失例如因循环下降或者在换热器界面处的效率下 降所致，这可损害或者完全否定在反应器内维持所需温度的能力。反 应器结垢也可导致反应器内容物的循环下降和/或导致反应器流出物 中所需固体百分数(按体积或重量来测量)的变化。反应器结垢可导致 一定程度偏离所希望的反应条件，在该反应器结垢过程中产生的聚合 物产品可能不符合所希望的规格；也就是说，产品可能是“不合格” 的。在极端或者失控的结垢状态下，可能完全丧失对反应的控制，且 反应器可被聚合物堵塞，从而需要1-3周进行清除，在这段时间内可 能不能操作反应器。

由于各种不同因素可能发生反应器结垢，这取决于聚合体系和环 境的类型。根据反应器结垢的类型，存在这种结垢的外部指示可包括 偏离设定的反应温度或者增加的对维持设定温度值的冷却剂体系的需 求。类似地，冷却剂入口温度和反应器温度之间的温差增加可能是一 些类型的反应器结垢的指示，例如干扰通过反应器壁传热的那些结垢。 结垢的另一外部指示可以是当泵试图维持在反应器内足以保持聚合物 和催化剂颗粒悬浮的速度或者试图补偿流路的限制或妨碍时增加的发 动机负载。类似地，可在泵处观察到高的压差，该高的压差可指示存 在一定的结垢。

例如当反应器温度高于“结垢曲线”时，可发生共聚物的结垢， 其中所述“结垢曲线”描述了产生具有所需密度的聚烯烃的合适的反 应器温度范围。这一偏离可导致聚合物颗粒溶胀和增加的颗粒聚集成 较大颗粒的倾向，这两种情况均可增加反应器内的聚合物体积。较高 体积百分数的固体可导致聚合物的移动床而不是淤浆，这将减少循环 流量。为了补偿，反应器循环泵必需更费力地工作以推进流体和颗粒， 从而导致高的发动机负载和高的压差即ΔP。

类似地，可出现被称为“固体结垢”的条件，其中反应物和产物 在反应器内的循环被中断或者劣化。例如当反应器固体和乙烯浓度太 高时，可形成大的聚合物颗粒，所述聚合物颗粒可堵塞连续的采出阀 门或其它出口阀门或管道。大的聚合物颗粒也可以在反应器内从淤浆 中沉降出来，它们可能限制淤浆的流动。此外，大的聚合物颗粒增加 了反应器内固体的体积百分数，从而增加了淤浆的流动阻力，当反应 器循环泵补偿增加的阻力时，导致相应的高的发动机负载和高的ΔP。