[发明专利]溶液聚合设施中改进的能量利用

说明书

技术领域

本发明涉及改进的溶液聚合方法，其中降低了能量消耗。由于本发明性溶液聚合设施生产聚乙烯，在以下公用工程(utilities)中实现节能：降低的低压蒸汽使用、降低的高压蒸汽使用和降低的功率消耗。更具体地，由于将工艺溶剂的气态顶部物流(主要地)再循环，冷凝步骤期间产生低压蒸汽；因此，溶液聚合设施成为低压蒸汽或能量的净输出方。该输出的能量可用于联合工厂(integrated complex)内的其它石油化工操作。

技术背景

连续溶液聚合方法是公知的。Y.V. Kissin在The Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology中，在标题为“Polyethylene，Linear Low Density”的文章中简要描述了商业溶液聚合方法(2005年4月15日在线出版)。在溶液方法中，将溶剂、单体(一种或多种)和催化剂连续进料至反应器。反应器可以在相对宽范围的温度和压力内操作；目标是生产包含所需聚合物的单个液相。反应器下游，将单个液相相分离以从聚合物回收溶剂、未反应的乙烯和α-烯烃(如果存在)。在相分离步骤中，在较低压力(相对于反应器(一个或多个))下操作的气/液(下文中为V/L)分离器产生：溶剂、单体、氢气(如果存在)、轻馏分杂质和可能地一些低分子量低聚物(“脂(grease)”)的气态顶部物流，和富聚合物溶液的底部物流。通常处理气态顶部物流以分离组分，并且已经建议各种方法以实现该分离，例如蒸馏法。然而，蒸馏是能量密集的并因此昂贵。因此，期望以节能方式将大部分气态顶部物流再循环至上游反应器(一个或多个)。

通常，溶液聚合方法是能量密集型方法。例如，相对于气相聚合反应器，溶液聚合反应器(一个或多个)更热并在更高压力下运行，消耗更多能量，即公用工程例如蒸汽和功率。存在改进连续溶液聚合方法的能量效率的需要。本发明描述了相对于基础工况溶液聚合设施，消耗较少能量的连续溶液聚合方法的实施方案。因为消耗较少的能量，降低了生产可变成本并且对环境有益，例如降低温室气体排放。

发明的公开内容

本发明提供改进的连续溶液聚合方法，其中降低了能量消耗，其包括以下步骤：

i) 将乙烯、一种或多种脂族烃溶剂、催化剂、任选地一种或多种α-烯烃和任选地氢气注入至少一个上游反应器，所述上游反应器在单个液相溶液中生产乙烯聚合物的温度和压力下操作；

ii) 在所述上游反应器的下游将催化剂去活化剂注入含有乙烯、溶剂、催化剂、乙烯聚合物、任选的α-烯烃和任选的氢气的单个液相溶液，以形成去活化反应器溶液；

iii) 使所述去活化反应器溶液通过热交换器以提高温度，然后降低压力，然后在V/L分离器中产生富乙烯聚合物溶剂、去活化催化剂和任选的α-烯烃的底部物流和乙烯、溶剂、低聚物、任选的α-烯烃和任选的氢气的气态顶部物流；

iv) 将不大于40%的气态顶部物流传送至蒸馏塔；

v) 使剩余的气态顶部物流通过卤化物去除塔，然后通过降低温度来冷凝气态顶部物流以形成经冷凝的顶部物流；

vi) 使经冷凝的顶部物流通过用于低聚物去除的装置，产生冷再循环物流；

vii) 使冷再循环物流通过轻质物(lights)分离器来除去挥发性组分以产生经吹扫的再循环物流；

viii) 使经吹扫的再循环物流通过至少两个纯化容器，产生经纯化的再循环物流；

ix) 在再循环罐中收集经纯化的再循环物流，使经纯化的再循环物流通过泵并将高压再循环物流注入所述上游反应器。

本发明还提供一种方法，其中在冷凝步骤v)期间回收的热量用于产生低压蒸汽。

本发明还提供一种方法，其中将产生的低压蒸汽从连续溶液聚合方法输出并用于联合工厂内的石油化工操作。

本发明还提供一种方法，其中上游反应器在100℃-300℃的温度下操作。

本发明还提供一种方法，其中上游反应器在3 MPa-45 MPa的压力下操作。

本发明还提供一种方法，其中连续溶液聚合方法中使用的溶剂是一种或多种C_5-12烷烃。

本发明还提供一种方法，其中任选的共聚单体选自1-丁烯、1-戊烯、1-己烯和1-辛烯。

本发明还提供一种方法，其中用于聚合乙烯和任选的共聚单体的催化剂是非均相催化剂。

本发明还提供一种方法，其中用于聚合乙烯和任选的共聚单体的催化剂是均相催化剂。