[发明专利]对聚合过程中的能量效率进行优化的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及烯烃聚合。本发明还涉及聚合过程中的能量回收方 法。更具体地说，本发明涉及由反应器的冷却系统产生的热量的有效的能量 回收。

背景技术

聚烯烃例如聚乙烯和聚丙烯可通过颗粒形式聚合例如淤浆聚合或气相 聚合来制备。

烯烃聚合通常使用单体、稀释剂和催化剂以及任选的共聚单体和氢气在 反应器中进行。聚合通常在淤浆条件下进行，其中产物通常由固体颗粒组成 并悬浮在稀释剂中。使用泵将该反应器的淤浆内容物连续循环以维持聚合物 固体颗粒在液体稀释剂中的有效悬浮。产物通过沉降腿排出，所述沉降腿以 间歇原理运行以回收产物。沉降腿中的沉降用于提高最终作为产物淤浆回收 的淤浆的固体物浓度。进一步地，将该产物通过闪蒸管线排入闪蒸罐，在所 述闪蒸罐中大部分稀释剂和未反应的单体被闪蒸掉且再循环。或者，可将该 产物淤浆进料到与第一环流反应器串联连接的其中可产生第二聚合物部分 的第二环流反应器中。通常，当以这种方式使用两个串联的反应器时，包含 第一反应器中产生的第一聚合物部分和第二反应器中产生的第二聚合物部 分的所得聚合物产物具有双峰分子量分布。

环流反应区中的淤浆聚合已被证明在商业上是成功的。淤浆聚合技述取 得了每年都如此生产数十亿磅聚烯烃的国际性成功。

聚烯烃生产过程中的多种设备和操作可消耗能量。聚烯烃工厂内显著的 用电设备可例如包括：使聚合反应器(例如环流淤浆反应器)中的液体反应混 合物循环的泵，使冷却用介质(例如经处理的水)循环穿过聚合反应器夹套的 泵，对再循环的稀释剂(和/或单体)加压并将其返回至聚合反应器的压缩机， 用于输送绒毛(fluff)和粒料(pellets)的鼓风机，和将聚烯烃绒毛转化为聚烯烃 粒料的挤出机。典型聚烯烃工厂中重要的蒸汽用户可包括：对聚合反应器的 流出物中的液体进行闪蒸的加热器，和对回收的稀释剂和/或单体进行处理的 分馏塔。燃料气体的相对大的消耗者可包括聚合催化剂的活化过程(其可能 利用高的热量)，和维持工厂火炬头(flare header)中(去往所述火炬的进料中) 足够的可燃物含量的操作。通常，需要大量能量以将单体和共聚单体聚合为 聚烯烃绒毛，对来自反应器的再循环流出物进行处理，和将聚烯烃绒毛转化 为粒料。

因此，聚烯烃的生产是消耗电力、蒸汽、燃料气体等的能量密集型过程。 这样的能量消耗通常促成聚烯烃生产以及由聚烯烃建造的销售给消费者的 下游产品的相当大的成本。

WO 2006/026493描述了配置成生产每公吨聚烯烃消耗少于约445千瓦 时电力的用于生产聚烯烃的生产方法。

然而，仍需要改进聚烯烃生产过程的能量效率。

发明内容

本发明人已经令人惊讶地发现可提高聚烯烃生产中的能量效率。本发明 容许对在聚合场所上所产生的热能进行回收(尤其是利用聚合反应器的冷却 系统对聚合场所上所产生的热能进行回收)，并使用该热能生产被再循环回 聚合场所的蒸汽和/或电力和/或机械动力。然后，可将所述蒸汽用于对聚合 反应器的流出物中的液体进行闪蒸的加热器，和对回收的稀释剂和/或单体进 行处理的分馏塔。一部分聚合热的回收是在使聚烯烃生产的能量消耗最小化 的方向上的进一步步骤。

本发明提供对生产聚烯烃的聚合反应进行冷却的方法，包括如下步骤： (a)使所述聚合反应与冷却用流体热接触，使得该冷却用流体从所述反应带走 热能，(b)使所述冷却用流体与工作流体热接触，从而将所述热能从所述冷却 用流体回收到所述工作流体中，和(c)使步骤(b)中得到的所述冷却用流体与所 述聚合反应热接触，从而冷却所述反应，其中使所述工作流体相转变，从而 将热量和/或电力和/或机械动力形式的能量返还给聚烯烃生产过程。

在实施方式中，聚合反应在聚合反应器中进行并且包括如下步骤：

-将一种或多种烯烃反应物、聚合催化剂和稀释剂引入到所述反应器中， 并且同时对所述反应物、催化剂和稀释剂进行循环，

-使所述一种或多种烯烃反应物聚合，以产生基本上包括液体稀释剂和 固体烯烃聚合物颗粒的聚合物淤浆，

-使用冷却用流体对反应器温度进行控制并且通过与所述冷却用流体热 接触的工作流体而从所述冷却用流体回收至少一部分热能，

-使所述聚合物淤浆沉降，和

-将沉降的聚合物淤浆排出所述反应器。