БЛОКИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ БЛОКИРОВКИ Российский патент 2016 года по МПК B01J8/00 B01J19/00 C08F2/00 C08F2/06 C08F2/34 C08F10/00 C08F10/06 F26B25/00 

Настоящее изобретение относится к получению полимера.

Хорошо известно получение полимерного порошка по реакциям полимеризации мономеров в присутствии катализаторов. Например, известны и широко применяются в промышленности способы, в которых применяют реакторы с псевдоожиженным слоем и реакторы с суспензионной фазой.

Газофазную полимеризацию олефинов в псевдоожиженном слое проводят в реакторе с псевдоожиженном слоем, в котором слой полимерных частиц поддерживают в псевдоожиженном состоянии с помощью восходящего потока газа, содержащего газообразный мономер для реакции. В процессе полимеризации при каталитической полимеризации мономера образуется свежий полимер, и полимерный продукт выгружают с целью поддержания более или менее постоянного объема слоя. В предпочтительном для промышленности процессе применяют псевдоожижающую решетку с целью распределения псевдоожижающего газа по слою, она также служит в качестве поддержки для слоя, если подачу газа прекращают. Полученный полимер обычно выгружают из реактора через разгрузочный трубопровод, расположенный в нижней части реактора, вблизи псевдоожижающей решетки.

Процесс суспензионной полимеризации проводят в емкости с перемешиванием или, предпочтительно, в реакторе с непрерывным контуром, в котором содержатся в основном полиолефин, инертный растворитель (разбавитель) и катализатор полимеризации. Полимерный продукт удаляют из реактора в виде суспензии в разбавителе для реакции.

Полимерный продукт, выгружаемый из реактора в таких процессах полимеризации, может содержать непрореагировавшие мономеры и другие углеводородные молекулы (например, водород, этан, метан, пропан, пентан, гексан, бутан), и эти мономеры и другие углеводороды необходимо удалять из полимерного продукта, поскольку неэффективное удаление может привести к следующим последствиям: (а) возрастанию содержания углеводородов в расположенном ниже по потоку оборудовании до взрывоопасных уровней; или (б) превышению ограничений, вызванных экологическими соображениями; или (в) неприемлемому качеству продукта, например запаху продукта.

Удаление мономера и других остаточных углеводородов, которые могут находиться в газообразном или жидком виде, обычно называют «дегазацией». Один из способов, которые можно применять, состоит в контактировании получаемого полимера с газом в продувочном сосуде, обычно с противоточным инертным газом, например азотом, известным также как «продувочный газ». Такой способ обычно называют «продувкой». Другой способ, который можно применять, заключается в подаче полимера в зону сниженного давления, обычно на входе в подходящий сосуд, при этом по меньшей мере часть любых углеводородов, находящихся в жидком виде, испаряется. Эту стадию можно назвать «испарением». Такие способы можно также комбинировать, например снижение давления и продувку газом можно осуществлять в одном сосуде для дегазации.

В данной области техники существует ряд патентов, которые описывают способы удаления таких углеводородов из продуктов процессов полимеризации в газовой фазе и в фазе суспензии, включающих одну или более таких стадий, например US 4372758, EP 127253, US 5376742 и WO 02/88194.

В патенте US 4372758, например, описан способ, в котором применяют инертный газ, например азот, с целью удаления непрореагировавшего газообразного мономера из полимерного продукта. Твердый полимер подают в верхнюю часть продувочного сосуда с помощью системы инертного газа, поток инертного газа подают в нижнюю часть продувочного сосуда, и твердый полимер в противотоке контактирует с потоком инертного газа с целью удаления непрореагировавших газообразных мономеров из твердого полимерного продукта. Затем непрореагировавшие мономеры можно смешать с потоком инертного газа, и такую смесь часто подают на факел с целью утилизации или выпускают в атмосферу.

В EP 127253 описан способ удаления остаточных мономеров из сополимеров этилена путем подачи сополимера в зону сниженного давления, достаточного для того, чтобы десорбировать мономер, очистить сополимер с помощью реакторного газа, который не содержит инертных газов, и возвратить полученный газ, содержащий десорбированный мономер, в зону полимеризации.

На скорость удаления мономеров и других компонентов, которые могут присутствовать в полимере, влияет несколько факторов. В патенте US 4372758 описано несколько из них, включая температуру и давление в продувочном сосуде, размер частиц смолы, их морфологию, концентрацию мономера в смоле, состав продувочного газа (содержание мономера) и скорость потока продувочного газа, но воздействие оказывают также и другие факторы.

Недавно в WO 2008/024517 описаны способ и прибор для управления содержанием летучих органических веществ в полиолефинах. В этом патенте описана модель продувочной колонны, которая основана на теории массопереноса и которую применяют для регулирования процесса дегазации таким образом, что скорость продувки можно изменять в зависимости от полимера, подвергающегося дегазации.

Общее представление об описанных выше процессах состоит в том, что удаление более значительных количеств остаточных мономеров может происходить при увеличении температуры полимерного порошка (пыли), поступающей в продувочный сосуд, и/или температуры продувочного газа, повышении времени пребывания полимера в сосуде и/или повышении скорости потока продувочного газа.

Сосуды для дегазации обычно работают для того, чтобы снизить содержание остаточного мономера в полимере до желаемых уровней перед происходящей ниже по потоку обработкой. Конкретно, дегазация необходима для того, чтобы убедиться, что по окончании любой из стадий дегазации остаточное содержание углеводородов ниже опасных или экологически неприемлемых для дальнейшей переработки уровней. Хотя требования к дегазации можно определить экспериментально или на основании опыта, возникшего при проведении аналогичных способов для любого конкретного полимера, соотношения обычно сложные и, следовательно, необходима определенная форма измерений, чтобы обеспечить нужную степень дегазации.

В общем, способ дегазации будет включать защитную блокировку, которая вызывает остановку процесса, если происходят существенные нарушения, например полная остановка потока продувочного газа.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что блокировка, основанная на низкой температуре в реакторе, полезна для поддержания безопасной дегазации. Конкретно, если температура в реакторе ниже, чем желаемая или та, которую предполагалось установить, это будет приводить к более высоким содержаниям углеводородов, абсорбированных выгружаемыми частицами полимера, и, следовательно, в полимере, поступающем в расположенный ниже по потоку сосуд для дегазации. Это может привести к перегрузке сосуда для дегазации и к тому, что в процессе дегазации в полимере будут оставаться повышенные содержания углеводородов.

Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ блокировки для применения в способе получения полимера в реакторе, включающий следующие стадии:

а. полимеризация мономера и необязательно сомономера в реакторе с получением полимера, необязательно в присутствии инертного углеводорода; и

б. выгрузка полученного полимера из реактора, указанный способ блокировки основан на температуре в реакторе и включает следующие стадии:

1. измерение температуры в реакторе или температуры, отражающей температуру в реакторе; и

2. сравнение указанной измеренной температуры с пороговым значением, указанный способ блокировки отличается тем, что выгрузку производят, если измеренная температура выше порогового значения, и не производят, если измеренная температура ниже пороговой температуры.

Как указано выше, концепция блокировки известна. В общем смысле, блокировку можно обеспечивать как для безопасности, так и по другим операционным основаниям в способе. Настоящее изобретение, однако, относится к «блокировке», которая важна для безопасности, и как таковое выражение «способ блокировки» или «блокирующее устройство» в настоящем описании означает инструментальную систему, которая сконструирована для действия в ответ на условия в процессе, которые указывают на потенциально опасную ситуацию или последовательность, и, следовательно, для предотвращения или смягчения воздействия такой ситуации или последовательности.

Блокирующее устройство отслеживает протекание процесса во времени и определяет, указывают ли условия на потенциально опасную ситуацию или последовательность, и если условия указывают на такую ситуацию или последовательность, блокирующее устройство будет действовать с целью предотвращения или смягчения указанной ситуации или последовательности.

Также следует отметить, что блокировочное устройство предназначено для действия только в том случае, когда определенное условие выполняется, т.е. отслеживаемое условие или указывает на существование потенциально опасной ситуации или последовательности, в этом случае блокировочное устройство действует, или указывает на отсутствие такой ситуации, в этом случае блокировочное устройство не действует (или прекращает действовать, если до этого оно действовало). Таким образом, хотя в целом блокирующее устройство может влиять на условия процесса, например температуру или давление, такое влияние осуществляется в дополнение и обычно будет доминировать, при необходимости, к более общему «стационарному» регулированию процесса, основанному на таких параметрах. Кроме того, определенные условия будут обычно условиями, которые превышают интервалы обычной работы. Например, в настоящем изобретении пороговая температура будет вне (ниже) обычного интервала температуры в реакторе, ожидаемого для получения соответствующего полимера.

Другая особенность блокирующих устройств состоит в том, что они обычно требуют возврата в исходное положение, обычно в ручном режиме, после их включения. Так, после включения блокирующего устройства, даже в том случае, когда условия, вызвавшие такое включение, более не существуют, необходим возврат блокирующего устройства в исходное положение до того, как действие блокирующего устройства может быть остановлено. В качестве примера, в настоящем изобретении, если выгрузка полимера прекращена, она не возобновится автоматически, даже если измеренная температура увеличится выше порогового значения.

В настоящем изобретении измеряют температуру в реакторе или температуру, отражающую температуру в реакторе. Предпочтительно измеряют температуру в реакторе, поскольку ее измерение является рутинной процедурой и обеспечивает непосредственное измерение. Тем не менее, настоящее изобретение можно равным образом осуществлять с применением температуры, отражающей температуру в реакторе. Примером такого измерения служит температура псевдоожижающего газа, покидающего реактор полимеризации с псевдоожиженным слоем.

В некоторых предпочтительных вариантах настоящего изобретения пороговая температура может быть «фиксированной», под этим выражением понимают, что пороговая температура может не зависеть от производимого полимера. В этом случае пороговую температуру определяют на основе (и она должна быть ниже, например, на 10°C ниже) самой низкой температуры в реакторе из температур получения всех полимеров, производимых в данном реакторе. Однако хотя можно устанавливать фиксированное пороговое значение температуры, было найдено, что для некоторых процессов, конкретно для газофазных процессов, в которых получают широкий круг сортов полимера, трудно определить единственную фиксированную величину, которая обеспечивает безопасную работу реактора при получении всех сортов полимера. Таким образом, в таком способе обычно предпочтительна варьируемая блокировка.

В таком предпочтительном варианте пороговая температура может меняться в зависимости от сорта производимого полимера. В этом предпочтительном варианте пороговую температуру можно было бы, теоретически, выбрать различной для каждого сорта. В общем, эффективной и безопасной работы процесса можно добиться путем группировки различных сортов в группы, для каждой из которых устанавливают одну пороговую температуру.

Для определения пороговой температуры и возможности ее изменения можно применять многочисленные средства, поэтому подходящую пороговую температуру легко определят лица, квалифицированные в данной области техники. Такое измерение может, например, основываться на предыдущем опыте работы при типичных изменениях температуры около желаемого значения при получении конкретных полимеров, и/или на пределах, рассчитанных для остаточных углеводородов, которые оператор готов применять при последующих процессах дегазации.

Изменения, приемлемые для конкретного оператора при установке пороговой температуры, могут также зависеть от относительной эффективности и емкости последующих стадий процесса, которые могли бы использовать повышенные количества различных компонентов, если температура в реакторе изменяется.

В одном из предпочтительных вариантов пороговую температуру для определенного сорта полимера можно определить на основе парциального давления «тяжелых углеводородов» в реакторе для этого сорта; в настоящем описании под «тяжелыми углеводородами» понимают углеводороды, содержащие 5 или более атомов углерода. В конкретном примере, который подробнее обсуждается ниже, пороговую температуру для конкретного сорта полимера можно определить на основе общего парциального давления в реакторе инертных углеводородов, содержащих 5 или более атомов углерода.

Пороговая температура может также зависеть от типа катализатора и/или сомономера, применяемого в полимеризации.

В еще одном примере пороговое значение можно определить на основе минимальной разницы с обычной температурой реакции, например ниже 10°C.

Можно применять комбинации приведенных выше и/или других параметров, которые могут воздействовать на пороговое значение температуры.

Что касается примера, в котором пороговое значение температуры зависит от общего парциального давления «тяжелых углеводородов» в реакторе, в одном из предпочтительных вариантов первого аспекта настоящего изобретения обеспечивается блокировка для применения в способе получения полимера в реакторе, способ включает следующие стадии:

а. полимеризация мономера и необязательно сомономера в реакторе в газовой фазе с получением полимера, необязательно в присутствии одного или более инертных углеводородов, содержащих 5 или более атомов углерода; и

б. выгрузка полученного полимера из реактора,

указанная блокировка основана на температуре в реакторе, и включает следующие стадии:

1. измерение температуры в реакторе или температуры, отражающей температуру в реакторе; и

2. сравнение указанной измеренной температуры с пороговым значением температуры,

указанная блокировка отличается тем, что выгрузку осуществляют в том случае, если измеренная температура выше, чем пороговое значение температуры, но ее не производят, если температура ниже порогового значения, причем пороговое значение температуры зависит от парциального давления в реакторе углеводородов, содержащих 5 или более атомов углерода, предпочтительно инертных углеводородов, содержащих 5 или более атомов углерода.

Это соотношение основано на том факте, что было обнаружено, что именно изменения количества абсорбированных полимером углеводородов, содержащих 5 или более атомов углерода, обычно вызывает максимальную перегрузку расположенного ниже по потоку процесса дегазации.

Во многих операциях эти тяжелые углеводороды, хотя они могут включать сомономеры, содержащие 5 или более атомов углерода, преимущественно включают присутствующие в системе инертные углеводороды, содержащие 5 или более атомов углерода, и пороговое значение температуры может зависеть от парциального давления в реакторе углеводородов, содержащих 5 или более атомов углерода.

Пороговое значение температуры можно, например, определить на основе парциального давления в реакторе инертных углеводородов, содержащих 5 или более атомов углерода, в соответствии с формулой, имеющей следующий вид:

$$T_t=T_f+{\Sigma }^i{A}_i.P{P}_i\left(1\right)$$

в которой T_t представляет собой пороговое значение температуры; T_f представляет собой температурную постоянную; i составляет по меньшей мере 5 и представляет собой число углеродных атомов в инертном углеводороде; A_i представляет собой положительную постоянную (для инертных углеводородов, содержащих i атомов углерода); PP_i представляет собой парциальное давление в реакторе инертных углеводородов, содержащих i атомов углерода.

Обозначение i представляет собой целое число, и оно составляет по меньшей мере 5. Обычно i находится в интервале от 5 до 10 включительно, то есть инертные углеводороды представляют собой пентаны, гексаны, гептаны, октаны, нонаны и деканы. Таким образом, для процессов, в которых не применяют инертный углеводород, пороговое значение температуры постоянно (равно T_f в уравнении 1, приведенном выше).

Напротив, для процессов, в которых применяют инертные углеводороды, например, пентан и гексан, пороговое значение температуры повышено. Конкретно, для процесса с применением пентана в качестве инертного углеводорода T_t=T_f+A₅·PP₅, в этом уравнении A₅ представляет собой положительную постоянную (индекс 5 обозначает, что эта постоянная соответствует инертным углеводородам, содержащим 5 атомов углерода), а PP₅ представляет собой парциальное давление пентана. Напротив, для процесса, в котором применяют в качестве инертных углеводородов и пентан, и гексан, T_t=T_f+A₅·PP₅+A₆·PP₆, в этой формуле A₅ и A₆ представляют собой положительные постоянные, а PP₅ и PP₆ представляют собой соответствующие парциальные давления пентана и гексана.

Чтобы избежать неясности, если присутствуют различные изомеры углеводородов, имеющие одинаковые содержания атомов углерода, например н-гексан и изо-гексан, PP_i представляет общее парциальное давление таких углеводородов, содержащих i атомов углерода.

Точные величины T_f и каждого из A_i могут в общем определить лица, квалифицированные в данной области техники, для конкретного процесса, как указано выше, но в этом случае также основываясь на определении поглощения каждого инертного углеводорода для конкретных температуры и парциального давления в процессе, и на основе безопасных пределов, которые готов принять оператор. Определение поглощения инертного углеводорода при конкретных температуре и парциальном давлении может быть сделано на основании расчета или модели, например на основе констант равновесия, или их можно определить на основании экспериментальных наблюдений. Величины T_f и каждого A_i, применяемые конкретным оператором, могут также зависеть от относительной эффективности и емкости расположенного далее оборудования для дегазации к повышению содержания различных компонентов. Например, можно применять относительно высокую величину T_f, если оператор хочет поддерживать более высоким запас надежности, в то время как относительно малые величины A_i можно применять тогда, когда распложенный далее процесс дегазации хорошо переносит увеличение содержания инертных углеводородов.

Предпочтительно и конкретно для газофазного процесса с псевдоожиженным слоем T_f находится в интервале от 70 до 80°C, величины A_i находятся в интервале от 0,5 до 2,5°C на 10 кПа (от 5 до 25°C/бар), предпочтительно от 0,5 до 2,0°C на 10 кПа (от 5 до 20°C/бар). Более высокие величины A_i внутри этого интервала обычно применяют для более тяжелых углеводородов. Конкретно, A₅ предпочтительно находится в интервале от 0,5 до 1,0°C на 10 кПа (от 5 до 10°C/бар), A₆ предпочтительно находится в интервале от 1,0 до 1,5°C на 10 кПа (от 10 до 15°C/бар), а A₈ предпочтительно находится в интервале от 1,5 до 2,0°C на 10 кПа (от 15 до 20°C/бар). Таким образом, парциальное давление гексана, составляющее 200 кПа, будет увеличивать T_t на величину от 20 до 30°C относительно T_f.

Блокировка по настоящему изобретению может реагировать на изменение температуры в реакторе, происходящее по различным возможным причинам. Одним из примеров может служить избыточное охлаждение реактора, например, в результате неисправности проточного клапана в системе охлаждения. Другим примером может служить ошибка оператора, при которой оператор пытается проводить реакцию при более низкой температуре, чем используемая обычно для конкретного сорта полимера. Например, для получения сортов полиэтилена высокой плотности с применением этилена в качестве мономера в газофазном реакторе обычно применяют давление инертного растворителя, например гексана, составляющее 2 бар или более (200 кПа или более), однако реактор должен работать при температуре выше 100°C, чтобы несмотря на высокое содержание гексана поглощение полимером было приемлемым. Однако если температура в действительности составляла 85°C, поглощение гексана выгружаемым полимером будет значительно увеличиваться и может стать неприемлемым для происходящей ниже по потоку обработки. В настоящем изобретении блокировка предотвратит выгрузку полимера.

Если блокировка активирована, для коррекции ситуации могут быть предприняты одно или более действий. Очевидное действие состоит в увеличении температуры реакции до тех пор, пока она не превысит порогового значения и блокировка разрешит возобновить выгрузку. Если, однако, этого сделать нельзя, например если изменение температуры происходит вследствие возникновения проблемы, для устранения которой требуется значительное время, в этом случае реактор может нуждаться в остановке.

Блокировка в соответствии с настоящим изобретением может быть также обеспечена с возможностью временной отмены, которая допускает проведение действий, даже если условия выключения могли бы в ином случае быть достигнуты. Например, в настоящем изобретении блокировка может быть отменена, так что выгрузка может быть позволена с целью опорожнения реактора.

Во втором аспекте настоящего изобретения применяемая блокировка основана как на давлении, так и температуре в реакторе и она включает:

1. измерение давления в реакторе или давления, отражающего давление в реакторе;

2. измерение температуры в реакторе или температуры, отражающей температуру в реакторе;

3. сравнение указанного измеренного давления с пороговым значением давления;

4. сравнение указанной измеренной температуры с пороговым значением температуры,

указанная блокировка отличается тем, что выгрузку полимера разрешают, если выполняется одно из приведенных ниже условий:

1. измеренное давление в реакторе меньше, чем пороговое значение давления; или

2. измеренное давление в реакторе выше, чем пороговое значение давления, и одновременно измеренная температура больше, чем пороговое значение температуры;

но выгрузку полимера не производят, если измеренное давление в реакторе выше, чем пороговое значение давления, однако измеренная температура ниже, чем пороговое значение температуры.

Иными словами, в данном аспекте изобретения выгрузку допускают, даже если температура в реакторе ниже порогового значения температуры, до тех пор пока давление ниже порогового значения.

В этом аспекте изобретения пороговое значение давления выбирают так, чтобы допустить выгрузку во время запуска или остановки процесса полимеризации, и оно действует так, чтобы превзойти пороговое значение температуры, которое применяют при более высоком давлении.

Пороговое значение температуры в этом аспекте предпочтительно такое же, как для первого аспекта изобретения.

Предпочтительно измеряют давление в реакторе, поскольку такое измерение рутинное и обеспечивает прямое измерение. Тем не менее, как и для измерения температуры, настоящее изобретение может работать равным образом с применением давления, отражающего давление в реакторе.

Как и пороговое значение температуры, точное пороговое значение давления могут выбрать лица, квалифицированные в данной области техники, и оно теоретически может представлять собой любое давление ниже обычного рабочего давления процесса, и ключевое требование к нему состоит в том, что оно разделяет «нормальную» работу и процессы запуска или остановки работы. В общем, в качестве порогового значения давления подходит давление, составляющее от 1/4 до 3/4 нормального рабочего давления. В абсолютных величинах пороговое давление обычно составляет от 500 до 1500 кПа (от 5 до 15 бар).

В общих словах, блокировки по настоящему изобретению применимы к любому процессу, в котором получают полимер и абсорбированный углеводород. Изобретение особенно применимо к процессам полимеризации этилена или пропилена в качестве мономера. Если их подвергают полимеризации совместно с олефиновым сомономером, мономер представляет собой олефин, присутствующий в большем количестве (по массе в расчете на реакционную смесь), а сомономером является олефин, присутствующий в меньшем количестве. Сомономер может представлять собой любой олефин, отличающийся от мономера. Например, этилен может быть сомономером при полимеризации пропилена. Предпочтительно сомономер содержит от 4 до 12 атомов углерода, например представляет собой 1-бутен, 1-гексен или 1-октен, и наиболее предпочтительно сомономеры содержат 6 или более атомов углерода.

Во всех аспектах и предпочтительных вариантах реакция полимеризации на стадии (а) предпочтительно представляет собой газофазный процесс, например газофазный процесс полимеризации в псевдоожиженном слое или в перемешиваемом слое. Пример газофазного процесса полимеризации в перемешиваемом слое в горизонтально расположенном реакторе можно найти в патенте US 4921919. Предпочтительными газофазным процессами являются газофазные процессы в псевдоожиженном слое в вертикальных реакторах, например, описанные в US 5376742.

Тем не менее, в некоторых предпочтительных вариантах блокировку можно применять также к суспензионному процессу.

Таким образом, блокировку можно применять к суспензионному процессу, в котором в качестве разбавителя применяют изобутан. Пример подходящего суспензионного процесса приведен в WO 2008/024517.

В суспензионных процессах пороговая температура предпочтительно фиксирована. Конкретно, такой способ обычно работает в присутствии значительного количества инертного углеводорода в качестве разбавителя, например изобутана или н-пентана, и небольшие изменения в содержании таких компонентов или других инертных углеводородов почти не оказывают влияния на требования к отделению разбавителя в расположенных ниже по потоку процессах.

Конкретно, настоящее изобретение обеспечивает блокировку для применения в процессе получения полимера в реакторе, процесс включает следующие стадии:

а. полимеризация мономера и необязательно сомономера в присутствии разбавителя в реакторе с получением суспензии полимера; и

б. выгрузка полученной суспензии полимера из реактора,

указанная блокировка основана на температуре в реакторе и включает следующие стадии:

1. измерение температуры в реакторе или температуры, отражающей температуру в реакторе, и

2. сравнение указанной измеренной температуры с пороговым значением температуры,

указанная блокировка отличается тем, что выгрузку допускают, если измеренная температура больше, чем пороговое значение температуры, но ее предотвращают, если измеренная температура ниже, чем пороговое значение температуры.

Настоящее изобретение также обеспечивает способ получения полимера в реакторе, способ включает следующие стадии:

а. полимеризация мономера и необязательно сомономера в реакторе с получением полимера, необязательно в присутствии инертного углеводорода, и

б. выгрузку полученного полимера из реактора,

в указанном способе применяют блокировку, описанную в настоящем описании (в первом или во втором аспекте изобретения).

Способ предпочтительно представляет собой способ полимеризации этилена или пропилена в качестве мономера, как уже описано, и конкретно, наиболее предпочтительно газофазный способ, например способ газофазной полимеризации в псевдоожиженном слое или перемешиваемом слое.

Изобретение будет теперь проиллюстрировано с помощью приведенных ниже примеров.

Примеры

Пример 1

Реактор полимеризации с псевдоожиженным слоем имел диаметр 5 м, он был сконструирован для работы с псевдоожиженным слоем высотой 20 м. Реактор был сконструирован и работал исключительно для получения линейных полиэтиленов низкой плотности (имеющих плотность в интервале от примерно 0,915 до 0,940) и при производительности до 40 т/ч.

Температура в реакторе для всех продуктов составляла от 80 до 95°C. В качестве инертного углеводорода применяли н-пентан при парциальном давлении, составляющем от 0,5 до 4,0 бар (от 50 до 400 кПа) в зависимости от продукта.

Хотя можно применять непостоянную блокировку, при которой пороговое значение температуры увеличено для более высоких парциальных давлений пентана, поскольку температурный интервал работы соответствует относительно низким температурам, было найдено, что фиксированное пороговое значение температуры, составляющее 78°C, подходит для всех сортов полимера.

Пример 2

В примере 2 применяли реактор полимеризации с псевдоожиженным слоем того же размера, что и в примере 1, но реактор было сконструирован и работал для получения как линейных полиэтиленов низкой плотности, так и полиэтиленов высокой плотности (имеющих общую плотность в интервале от примерно 0,915 до 0,960).

Интервал температур в реакторе составляет от 80 до 114°C. В качестве инертного углеводорода можно применять н-пентан, в этом случае парциальное давление составляет от 0 до 6 бар (от 0 до 600 кПа).

Для продуктов, получаемых при более высоких температурах, обычно применяют более высокие парциальные давления н-пентана; для продукта, получаемого при 114°C, применяют парциальное давление н-пентана, составляющее 6 бар. (Обычно применение более высокой температуры поддерживает управляемое поглощение инертных углеводородов в выгружаемом полимере, поскольку при прочих равных условиях поглощение меньше при более высоких температурах.) Для таких «высокотемпературных» марок фиксированная температура блокировки, составляющая 78°C, использованная в примере 1, не приведет к прекращению выгрузки полимера из реактора достаточно быстро в случае снижения температуры в реакторе. Например, будет возможным, что блокировка допустит выгрузку полимера из реактора при значительно более низких температурах в реакторе, чем было бы желательным для присутствующего количества н-пентана. Это привело бы к выгрузке полимера, содержащего слишком высокое содержание абсорбированных углеводородов, с которым не справится расположенное ниже по потоку оборудование для дегазации.

Вот почему в этом примере применяли изменяемое пороговое значение, T_f составляла 78°C, а A₅ составляло 0,5°C на 10 кПа (5°C/бар). С применением этих параметров при парциальном давлении н-пентана, составляющем 6 бар, пороговую величину увеличивают до 108°C.

Изобретение относится к способу получения полимера с использованием устройства блокировки. Устройство блокировки представляет собой инструментальную систему, которая сконструирована для действия в ответ на условия, указывающие на потенциальную опасную ситуацию или последовательность, и предназначено для применения в способе получения полимера, который включает стадии: полимеризацию мономера и необязательно сомономера в реакторе с получением полимера, необязательно в присутствии инертного углеводорода, и выгрузку полученного полимера из реактора, при этом блокировка основана на температуре в реакторе и включает стадии: измерение температуры в реакторе и сравнении измеренной температуры с пороговым значением температуры, которое находится ниже обычного интервала температуры в реакторе, ожидаемого для получения соответствующего полимера, при этом выгрузку допускают, если измеренная температура выше, чем пороговое значение, и предотвращают, если измеренная температура ниже, чем пороговое значение. Блокировка также может быть дополнительно основана на измерении давления в реакторе и сравнении измеренного давления с пороговым значением давления, которое ниже обычного рабочего давления процесса, при этом выгрузку допускают, если измеренное давление меньше порогового значения или измеренное давление выше порогового значения и одновременно измеренная температура выше порогового значения, и выгрузку предотвращают, если измеренное давление выше, чем пороговое значение, но измеренная температура ниже порогового значения. Изобретение обеспечивает эффективное предотвращение или смягчение опасных ситуаций. 3 н. и 11 з.п. ф-лы.

1. Устройство блокировки, предназначенное для применения в способе получения полимера в реакторе, которое означает инструментальную систему, которая сконструирована для действия в ответ на условия в процессе, которые указывают на потенциально опасную ситуацию или последовательность, и, следовательно, предотвращает или смягчает воздействия такой ситуации или последовательности, и указанный способ включает следующие стадии:
а. полимеризация мономера и необязательно сомономера в реакторе с получением полимера, необязательно в присутствии инертного углеводорода, и
б. выгрузку полученного полимера из реактора,
причем блокировка основана на температуре в реакторе и включает следующие стадии:
i. измерение температуры в реакторе или температуры, отражающей температуру в реакторе, и
ii. сравнение указанной измеренной температуры с пороговым значением температуры, причем пороговое значение температуры находится ниже обычного интервала температуры в реакторе, ожидаемого для получения соответствующего полимера,
указанная блокировка отличается тем, что выгрузку допускают, если измеренная температура выше порогового значения, и предотвращают, если измеренная температура ниже порогового значения.

2. Устройство блокировки, предназначенное для применения в способе получения полимера в реакторе, которое означает инструментальную систему, которая сконструирована для действия в ответ на условия в процессе, которые указывают на потенциально опасную ситуацию или последовательность, и, следовательно, предотвращает или смягчает воздействия такой ситуации или последовательности, и указанный способ включает следующие стадии:
а. полимеризацию мономера и необязательно сомономера в реакторе с получением полимера, необязательно в присутствии инертного углеводорода, и
б. выгрузку полученного полимера из реактора,
причем блокировка основана на давлении и температуре в реакторе и включает следующие стадии:
i. измерение давления в реакторе или давления, отражающего давление в реакторе,
ii. измерение температуры в реакторе или температуры, отражающей температуру в реакторе,
iii. сравнение указанного измеренного давления с пороговым значением давления, причем пороговое значение давления ниже обычного рабочего давления процесса,
iv. сравнение указанной измеренной температуры с пороговым значением температуры, причем пороговое значение температуры находится ниже обычного интервала температуры в реакторе, ожидаемого для получения соответствующего полимера,
указанная блокировка отличается тем, что выгрузку допускают, если выполняется одно из следующих условий:
A. измеренное давление в реакторе меньше порогового значения давления, или
B. измеренное давление в реакторе выше порогового значения и одновременно измеренная температура выше порогового значения температуры,
но выгрузку предотвращают, если измеренное давление в реакторе выше, чем пороговое значение давления, но измеренная температура ниже порогового значения температуры.

3. Устройство блокировки для применения по п. 2, в котором пороговое значение давления составляет от 500 до 1500 кПа.

4. Устройство блокировки для применения по любому из предшествующих пунктов, в котором пороговое значение температуры непостоянно и основано на общем парциальном давлении углеводородов в реакторе.

5. Устройство блокировки для применения по пп. 1-3, в котором реакция полимеризации на стадии (а) представляет собой газофазный процесс, например газофазный процесс полимеризации в псевдоожиженном слое или в перемешиваемом слое.

6. Устройство блокировки для применения по п. 5, в котором способ включает следующие стадии:
а. полимеризация мономера и необязательно сомономера в реакторе в газовой фазе с получением полимера в присутствии одного или более инертных углеводородов, содержащих 5 или более атомов углерода, и
б. выгрузка полученного полимера из реактора,
и отличается тем, что пороговое значение температуры зависит от парциального давления в реакторе инертных углеводородов, содержащих 5 или более атомов углерода.

7. Устройство блокировки для применения по п. 6, в котором пороговое значение температуры меняется в соответствии с формулой:

в которой T_t представляет собой пороговое значение температуры; T_f представляет собой температурную постоянную; i составляет по меньшей мере 5 и представляет собой число углеродных атомов в инертном углеводороде, присутствующем в реакторе; A_i представляет собой положительную постоянную (для инертных углеводородов, содержащих i атомов углерода); PP_i представляет собой парциальное давление в реакторе инертных углеводородов, содержащих i атомов углерода.

8. Устройство блокировки для применения по п. 7, в котором T_f находится в интервале от 70 до 80°C, величины A_i находятся в интервале от 0,5 до 2,5°C на 10 кПа (от 5 до 25°C/бар).

9. Устройство блокировки для применения по п. 8, в котором А₅ находится в интервале от 0,5 до 1,0°C на 10 кПа (от 5 до 10°C/бар), А₆ находится в интервале от 1,0 до 1,5°C на 10 кПа (от 10 до 15°C/бар), а А₈ находится в интервале от 1,5 до 2,0°C на 10 кПа (от 15 до 20°C/бар).

10. Устройство блокировки для применения по пп. 1-3, в котором реакция полимеризации на стадии (а) представляет собой процесс полимеризации этилена или пропилена в качестве мономера.

11. Устройство блокировки для применения по п. 10, в котором применяют сомономер, содержащий от 4 до 12 атомов углерода, например 1-бутен, 1-гексен или 1-октен.

12. Способ получения полимера в реакторе, который включает следующие стадии:
а. полимеризация мономера и необязательно сомономера в реакторе с получением полимера, необязательно в присутствии инертного углеводорода, и
б. выгрузка полученного полимера из реактора,
причем указанный способ осуществляют с использованием устройства блокировки в соответствии с одним из пунктов с 1 по 3.

13. Способ по п. 12, который представляет собой полимеризацию этилена или пропилена в качестве мономера.

14. Способ по п. 12, который представляет собой газофазный способ, например способ газофазной полимеризации в псевдоожиженном слое или в перемешиваемом слое.