ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭТИЛЕНА В МНОГОРЕАКТОРНОЙ СИСТЕМЕ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ Российский патент 2018 года по МПК B01J8/00 B01J19/00 C08F2/00 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится в целом к производству полиэтилена и, более конкретно, к технологии переноса суспензии между двумя или более реакторами полимеризации полиэтилена.

Уровень техники

[0002] Данный раздел предназначен для ознакомления читателя с теми аспектами данной области техники, которые могут иметь отношение к тем аспектам настоящего изобретения, которые раскрыты и/или заявлены ниже. Предполагается, что подобное обсуждение будет полезным для обеспечения читателя базовой информацией, способствуя лучшему пониманию различных аспектов настоящего изобретения. Соответственно, следует понимать, что данные утверждения следует рассматривать именно с этой точки зрения, а не как признание известного уровня техники.

[0003] По мере развития химических и нефтехимических технологий продукты этих технологий все шире распространяются в современном обществе. В частности, с развитием технологий, позволяющих соединять простые молекулярные структурные элементы в более длинные цепи (или полимеры), полимерные продукты, обычно в форме различного пластика, все чаще находят применение в различных предметах обихода. Например, полиэтиленовый полимер и его сополимеры применяют для изготовления труб, потребительской и фармацевтической упаковки, упаковки для пищевых продуктов и напитков, пластиковых пакетов, хозяйственных товаров, различных промышленных продуктов и т.д.

[0004] Полиэтилен можно получать из мономера этилена. Если для полимеризации используют один мономер этилен, то полиэтиленовый полимер называют гомополимером, а при введении в дополнение к этилену других мономеров происходит образование сополимера или терполимера и т.п. При производстве полиэтилена в дополнение к этилену обычно используют сомономер 1-гексен для регулирования плотности полиэтилена. Мономеры (этилен, 1-гексен и т.д.) можно добавлять в реактор полимеризации, такой как жидкофазный реактор или газофазный реактор, где они превращаются в полимеры. В жидкофазный реактор можно добавлять инертные углеводороды, такие как изобутан, пропан, н-пентан, изопентан, неопентан и/или н-гексан, которые можно использовать в качестве разбавителя для переноса содержимого реактора. В реактор также можно добавлять катализатор (например, Циглера-Натта, металлоценовый, хромовый и т.д.) для облегчения реакции полимеризации. В отличие от мономеров, катализаторы обычно не расходуются в реакции полимеризации.

[0005] По мере роста полимерных цепей во время полимеризации образуются твердые частицы, известные как «хлопья» или «чешуйки» или «порошок». Полимерные хлопья могут обладать одним или несколькими требуемыми свойствами расплава, физическими, реологическими и/или механическими свойствами, такими как плотность, индекс расплава (ИР), содержание сомономера, молекулярная масса, кристалличность и т.д. Различные свойства могут быть желательными для полимерных хлопьев в зависимости от применения, для которого будут использованы полиэтиленовые хлопья или гранулированные полиэтиленовые хлопья. Контролирование условий реакции в реакторе, таких как температура, давление, химические концентрации, скорость производства полимера, тип катализатора и т.д., могут влиять на свойства полимерных хлопьев.

[0006] В некоторых случаях для повышения производительности линии полимеризации или для достижения некоторых требуемых характеристик полимера условия полимеризации могут быть преимущественно обеспечены за счет использования более одного реактора полимеризации полиэтилена, при этом каждый реактор имеет собственный набор условий. Можно задать и поддерживать такие условия в реакторе, включая рецептуру полимеризации, чтобы полиэтиленовый полимерный продукт был мономодальным, бимодальным или мультимодальным. В случае бимодальных или мультимодальных полимеров по меньшей мере два полиэтиленовых полимера, имеющих различные молекулярно-массовые фракции, например, могут быть соединены в один полимерный продукт. В общем смысле, полиэтилен, полученный в каждом реакторе, будет суспендирован в разбавителе с образованием суспензии. Реакторы могут быть соединены последовательно, так что суспензия из одного реактора может быть перенесена в следующий реактор и так далее, до получения полиэтиленового полимера с установленным набором свойств, который выгружают из последнего реактора. Например, бимодальный полимер может быть получен при помощи двух последовательных реакторов, для получения тримодального полимера может потребоваться три реактора и т.д.

[0007] К сожалению, в некоторых случаях поток суспензии, передаваемой из одного реактора в следующий реактор, может стать нестабильным, или поток передаваемой суспензии может прекратиться или в значительной степени снизиться, что приводит к нестабильному производству полиэтиленового полимера в системе реакторов, засорению линии переноса суспензии и т.д. Такое проблематичное протекание процесса может приводить к получению полиэтиленового полимера, не соответствующего техническим требованиям, и к простоям системы реакторов получения полиэтилена.

Сущность изобретения

[0008] Один из аспектов настоящего изобретения относится к способу эксплуатации системы реакторов получения полиэтилена, включающему: непрерывную выгрузку передаваемой суспензии из первого реактора полимеризации по технологической линии во второй реактор полимеризации, где указанная передаваемая суспензия содержит разбавитель и первый полиэтилен; выгрузку суспензии продукта из второго реактора полимеризации, где указанная суспензия продукта содержит разбавитель, указанный первый полиэтилен и второй полиэтилен; определение потери давления из-за трения в указанной технологической линии; и регулирование технологической переменной в ответ на указанное падение давления, превышающее установленное значение.

[0009] Другой аспект настоящего изобретения относится к способу эксплуатации системы реакторов получения полиэтилена, включающему: полимеризацию этилена в первом реакторе получения полиэтилена с образованием первого полиэтилена; непрерывную выгрузку из указанного первого реактора полимеризации передаваемой суспензии, содержащей разбавитель и указанный первый полиэтилен, по технологической линии во второй реактор полимеризации; полимеризацию этилена в указанном втором реакторе получения полиэтилена с образованием второго полиэтилена; непрерывную выгрузку из указанного второго реактора получения полиэтилена суспензии продукта, содержащей разбавитель, указанный первый полиэтилен и указанный второй полиэтилен; определение скорости указанной передаваемой суспензии в указанной технологической линии; и поддержание этой скорости на уровне выше установленного или минимального значения.

[0010] Другой аспект настоящего изобретения относится к способу контролирования системы реакторов получения полиэтилена, включающему: полимеризацию этилена в первом реакторе полимеризации с образованием первого полиэтилена; непрерывную выгрузку из указанного первого реактора полимеризации передаваемой суспензии, содержащей разбавитель и указанный первый полиэтилен, по технологической линии во второй реактор полимеризации; полимеризацию этилена в указанном втором реакторе полимеризации с образованием второго полиэтилена; непрерывную выгрузку из указанного второго реактора полимеризации суспензии продукта, содержащей разбавитель, указанный первый полиэтилен и указанный второй полиэтилен; расчет потери давления из-за трения в указанной технологической линии; и поддержание указанного первого реактора полимеризации и указанного второго реактора полимеризации при, по существу, одинаковом давлении в ответ на падение давления ниже установленного значения.

[0011] Другой аспект настоящего изобретения относится к системе получения полиэтилена, содержащей: первый петлевой реактор получения полиэтилена; второй петлевой реактор получения полиэтилена; первую технологическую линию для переноса суспензии полиэтилена из указанного первого петлевого реактора получения полиэтилена в указанный второй реактор получения полиэтилена; и систему управления для определения падения давления в указанной первой технологической линии и ввода в эксплуатацию второй технологической линии для переноса полиэтиленовой суспензии из указанного первого петлевого реактора получения полиэтилена в указанный второй реактор получения полиэтилена.

Краткое описание чертежей

[0012] Преимущества настоящего изобретения станут понятны при прочтении следующего подробного описания со ссылкой на следующие графические материалы:

[0013] Фиг. 1 представляет собой технологическую блок-схему, демонстрирующую иллюстративную систему производства полиэтилена для получения полиэтилена в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии;

[0014] Фиг. 2 представляет собой технологическую блок-схему иллюстративной системы реакторов в системе производства полиэтилена, изображенной на фиг. 1, в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии;

[0015] Фиг. 3 представляет собой технологическую блок-схему способа эксплуатации системы реакторов в системе производства полиолефина в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии;

[0016] Фиг. 4 представляет собой технологическую блок-схему способа определения потери давления в линии передачи суспензии в системе реакторов в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии;

[0017] Фиг. 5 представляет собой технологическую блок-схему иллюстративной альтернативной реакторной системы получения полиэтилена в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии; и

[0018] Фиг. 6 представляет собой технологическую блок-схему иллюстративной технологической системы переноса суспензии альтернативной системы реакторов, изображенной на фиг. 5.

Подробное описание изобретения

[0019] Ниже описаны один или несколько конкретных вариантов реализации настоящего изобретения. Для обеспечения лаконичного описания этих вариантов реализации в настоящем документе описаны не все особенности реального осуществления. Следует понимать, что при разработке любого фактического варианта реализации, как при любом проектировании или разработке проекта, необходимо принять множество решений, зависящих от практического осуществлении, для достижения конкретных целей разработчика, таких как соблюдение ограничений, связанных с определенной системой и бизнесом, которые могут варьироваться от одного воплощения к другому. Кроме того, следует понимать, что такая опытно-конструкторская работа может быть сложной и длительной, но тем не менее является стандартной работой, выполняемой при проектировании, изготовлении и производстве специалистами в данной области техники, получающими преимущество от настоящего описания.

[0020] Варианты реализации предложенной технологии относятся к определению падения давления или потери давления из-за трения в линии передачи суспензии полиэтилена между двумя реакторами полимеризации полиэтилена, расположенными последовательно. Эксплуатация реакторов полимеризации полиэтилена может быть отрегулирована в ответ на установленное падение давления или установленную потерю давления.

[0021] Обратимся к чертежам, сначала со ссылкой на фиг. 1, которая представляет собой блок-схему, изображающую иллюстративную производственную систему 10 для получения полиолефина полиэтилена. Иллюстративную производственную систему 10, как правило, эксплуатируют непрерывно, но она может содержать как непрерывную, так и периодическую системы. Иллюстративная номинальная мощность иллюстративной производственной системы 10 составляет примерно 700-1400 миллионов фунтов (примерно 317-635 миллионов кг) полиэтилена в год. Иллюстративная расчетная скорость производства составляет приблизительно от 70000 до 150000 фунтов (примерно от 3175 до 68038 кг) полимеризованного/экструдированного полиэтилена в час. Однако следует подчеркнуть, что предложенная технология применима к процессам производства полиолефинов, включая системы производства полиэтилена, имеющие номинальные мощности и расчетные скорости, выходящие за пределы этих иллюстративных диапазонов.

[0022] Различные поставщики 12 могут обеспечивать реакторные сырьевые материалы 14 для производственной системы 10 при помощи трубопроводов, кораблей, грузовиков, цистерн, барабанов и т.д. Поставщики 12 могут включать сторонние и/или собственные мощности, в том числе заводы по производству олефинов, нефтеперерабатывающие заводы, катализаторные заводы и т.п. Примеры возможного сырья включают олефиновые мономеры и сомономеры (такие как этилен, пропилен, бутен, гексен, октен и децен), разбавители (такие как пропан, изобутан, н-бутан, н-гексан и н-гептан), агенты передачи цепи (такие как водород), катализаторы (такие как катализаторы Циглера-Натта, хромовые катализаторы и металлоценовые катализаторы), которые могут представлять собой гетерогенные, гомогенные, на подложке, без подложки и со-катализаторы (такие как триэтилбор, алюминийорганические соединения, метилалюмоксан, триэтилалюминий и т.д.), и другие добавки. В случае этиленового мономера иллюстративное этиленовое сырье может поступать по трубопроводу с манометрическим давлением приблизительно 800-1450 фунтов на квадратный дюйм (psig) при 45-65°F (примерно 5,5-99,9 МПа при 7,2-18,3°С). Иллюстративное водородное сырье также может поступать по трубопроводу, но приблизительно с 900-1000 psig при 90-110°F (примерно 6,2-6,9 МПа при 32,2-43,3°С). Конечно, поставку этилена, водорода и другого сырья 14 можно проводить при различных условиях.

[0023] Поставщики 12, как правило, подают сырье 14 в систему 16 питания реактора, где сырье 14 может храниться, например, в хранилище мономеров и сырьевых резервуарах, емкостях для разбавителя, баках для катализатора, цистернах и баках для сокатализатора и т.д. В случае подачи этиленового мономера в некоторых вариантах реализации этилен может поступать в реакторы полимеризации без промежуточного хранения в подающей системе 16. В системе 16 питания сырье 14 может быть очищено или переработано перед его введением в качестве сырья 18 в систему реакторов полимеризации. Например, сырье 14, такое как мономер, сомономер и разбавитель, может быть пропущено через очистительные слои (например, слои молекулярных сит, алюминиевые слои и т.д.) для удаления каталитических ядов. Такие каталитические яды могут включать, например, воду, кислород, монооксид углерода, диоксид углерода и органические соединения, содержащие серу, кислород или галогены. Олефиновый мономер и сомономеры могут быть жидкими, газообразными или в виде сверхкритической жидкости, в зависимости от типа питаемого реактора. Кроме того, следует отметить, что, как правило, в качестве сырья 14 используют лишь относительно малые количества свежеприготовленного разбавителя, а большую часть разбавителя, подаваемого в реактор полимеризации, выделяют из выходного потока реактора.

[0024] В системе 16 питания может происходить накопление или соответствующая подготовка других сырьевых материалов 14, таких как катализаторы, для их введения в реакторы полимеризации. Например, катализатор может быть активирован, а затем смешан с разбавителем (например, изобутаном или гексаном) или минеральным маслом в баках приготовления катализатора. Кроме того, система 16 питания, как правило, предназначена для дозирования и контролирования скорости добавления сырьевых материалов 14 в реактор полимеризации для поддержания требуемой стабильности реактора и/или для достижения требуемых свойств полиолефина или скорости производства. Более того, при эксплуатации система 16 питания также может обеспечивать хранение, обработку и дозирование регенерированного выходного потока реактора для возвращения в реактор. Действительно, процессы в системе 16 питания, как правило, обеспечивают прием сырьевых материалов 14 и регенерированных выходных потоков реактора. В целом, сырьевые материалы 14 и регенерированный выходной поток реактора перерабатывают в системе 16 питания и подают в качестве сырьевых потоков 18 (например, потоков мономера этилена, сомономера, разбавителя, катализаторов, сокатализаторов, водорода, добавок или их комбинаций) в реакторную систему 20. Как описано ниже, потоки 18 могут быть введены в патрубки, питающие реактор, которые врезаны в стенку реактора полимеризации в реакторной системе 20.

[0025] Реакторная система 20 может содержать один или более баков реактора, таких как жидкофазные или газофазные реакторы. При использовании нескольких реакторов они могут быть расположены последовательно, параллельно или в других комбинациях или конфигурациях. В реакторах полимеризации происходит полимеризация одного или более олефиновых мономеров (например, этилена) и факультативно сомономеров (например, 1-гексена) с образованием дисперсного полимерного продукта, обычно называемого хлопьями или гранулами. Хлопья могут иметь одно или несколько требуемых свойств расплава, физических, реологических и/или механических свойств, таких как плотность, индекс расплава (ИР), молекулярная масса, содержание сополимера или сомономера, модуль и т.п. Для достижения требуемых свойств полимерных хлопьев могут быть выбраны условия реакции, такие как температура, давление, объемная скорость жидкости, механическое перемешивание, выгрузка продукта, концентрации компонентов, тип катализатора, скорость производства полимера и т.д.

[0026] Помимо одного или более олефиновых мономеров в реактор обычно добавляют катализатор, который облегчает полимеризацию этиленового мономера. Катализатор может представлять собой частицы, суспендированные в жидкой среде внутри реактора. Как правило, могут быть использованы катализаторы Циглера, катализаторы Циглера-Натта, металлоценовые катализаторы и другие общеизвестные полиолефиновые катализаторы, а также сокатализаторы. Пример конкретного катализатора представляет собой катализатор на основе оксида хрома, содержащий шестивалентный хром на подложке из диоксида кремния. Обычно для приготовления и/или доставки катализатора по питающему трубопроводу, который врезан в стенку реактора полимеризации, используют, например, не содержащий олефинов разбавитель или минеральное масло. Кроме того, в реактор, обычно жидкофазный реактор, может быть подан разбавитель. Разбавитель может быть инертным углеводородом, который является жидким в условиях реакции, таким как изобутан, пропан, н-бутан, н-пентан, изопентан, неопентан, н-гексан, циклогексан, циклопентан, метилциклопентан, этилциклогексан и т.п. Разбавитель, как правило, предназначен для суспендирования частиц катализатора и полимера в реакторе. Как показано, разбавитель также может быть использован для продувания реактора или линии для устранения закупоривания или засорения, для облегчения потока полимерной суспензии в линиях и т.п.

[0027] В каждом из одного или более реакторов в реакторной системе 20 может быть движущее устройство. Например, в жидкофазном реакторе, таком как петлевой суспензионный реактор, зону смешения в текучей среде может создавать импеллер. Импеллер может работать от двигателя для обеспечения движения текучей среды, а также катализатора, полиолефиновых хлопьев и других твердых частиц, суспендированных в текучей среде, по замкнутой петле реактора. Точно также, в газофазном реакторе, таком как реактор псевдоожиженного слоя или реактор с пробковым потоком, может быть использована одна или более лопастей или мешалок для перемешивания твердых частиц в реакторе.

[0028] Выходящая суспензия 22 продукта полиэтиленовых хлопьев из реакторов в системе 20 может содержать полимерные полиэтиленовые хлопья, а также неполимерные компоненты, такие как разбавитель, непрореагировавший мономер/сомономер и остаточный катализатор. В некоторых вариантах реализации изобретения в конструкции реакторов могут быть установлены (например, приварены) выпускное сопло и патрубок в месте отвода или в отверстии, вырезанном в стенке реактора. Выгружаемая суспензия 22 хлопьевидного продукта, выходящая из реактора (например, из последнего реактора в группе последовательных реакторов) через выходное сопло, может быть затем переработана, например, в системе 24 регенерации разбавителя/мономера.

[0029] В системе 24 регенерации разбавителя/мономера может происходить переработка суспензии 22 хлопьев продукта, выходящей из реакторной системы 20, с отделением неполимерных компонентов 26 (например, разбавителя и непрореагировавшего мономера) от полимерных хлопьев 28.

[0030] В системе 30 фракционирования может происходить переработка необработанных отделенных неполимерных компонентов 26 (например, разбавителя/мономера) для удаления нежелательных тяжелых и легких компонентов и для получения, например, разбавителя, не содержащего олефинов. Разделенные продуктовые потоки 32 затем могут быть возвращены в реакторную систему 20 либо напрямую (не показано), либо через систему 16 питания. Такой разбавитель, не содержащий олефинов, может быть использован при приготовлении/доставке катализатора в системе 16 питания, а также для продувания реактора или линий в реакторной системе 20.

[0031] Часть или все неполимерные компоненты 26 могут быть направлены в обход системы 30 фракционирования и напрямую возвращены в реакторную систему (не показано) или в систему 16 питания, как показано ссылочным номером 34. В некоторых вариантах реализации изобретения до 80-95% разбавителя, вышедшего из реакторной системы 20, направляют в обход системы 30 фракционирования в систему 16 питания реактора полимеризации (и, в конечном итоге, в реакторную систему 20). Кроме того, промежуточные полимерные гранулы в системе 24 регенерации, которые обычно содержат активный остаточный катализатор, могут быть возвращены в реакторную систему 20 для дальнейшей полимеризации, хотя это не показано, например, в реактор другого типа или в другие реакционные условия.

[0032] Полиэтиленовые хлопья 28, выходящие из системы 24 регенерации разбавителя/мономера, могут быть экструдированы в полиэтиленовые гранулы 38 в экструзионной системе 36. В экструзионной системе 36 полимерные хлопья 28, как правило, экструдируют с получением полимерных гранул 38 с требуемыми механическими, физическими свойствами и свойствами расплава. Сырье для экструдера может содержать добавки, такие как УФ-ингибиторы, антиоксиданты и пероксиды, которые добавляют в хлопьевидный продукт 28 для обеспечения требуемых характеристик экструдированных полимерных гранул 32. В экструдер/гранулятор подают экструзионное сырье, содержащее один или более хлопьевидных продуктов 28 и любые введенные добавки. В экструдере/грануляторе происходит нагревание и плавление экструзионного сырья, которое затем может быть экструдировано (например, при помощи двухшнекового экструдера) через головку гранулятора под давлением с образованием полиолефиновых гранул. Такие гранулы, как правило, охлаждают в водной системе, расположенной непосредственно у выходного отверстия гранулятора или вблизи него.

[0033] В разгрузочной системе 39 могут быть получены гранулы 38 для транспортировки потребителям 40. В общем, полиолефиновые гранулы 38 могут быть транспортированы из экструзионной системы 36 в область 39 выгрузки продукта, где гранулы 38 могут быть складированы, смешаны с другими гранулами и/или загружены в железнодорожные цистерны, грузовики, мешки и т.п. для поставки потребителям 40. Полиэтиленовые гранулы 38, поставляемые потребителям 40, могут включать полиэтилен низкой плотности (LDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE), полиэтилен средней плотности (MDPE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), улучшенный полиэтилен и т.д.

[0034] Полимеризационная часть и часть регенерации разбавителя в системе 10 производства полиэтилена могут быть названы зоной 42 «жидкого» продукта или «реакционным» остатком процесса 10. Системы экструзии 38 и разгрузки 39 в системе 10 производства полиэтилена могут быть названы зоной 44 «сухого» продукта или «конечной» зоной полиолефинового процесса 10.

[0035] Полиолефиновые (например, полиэтиленовые) гранулы 38 можно применять в производстве различных изделий, деталей, бытовых приборов и других предметов, в том числе клеев (например, клея-расплава), электрических проводов и кабелей, сельскохозяйственной пленки, усадочной пленки, стретч-пленки, пленок для упаковки пищевых продуктов, гибкой упаковки пищевых продуктов, молочных контейнеров, упаковки для замороженных продуктов, мусорных пакетов, пакетов для продуктов, большегрузных мешков, пластиковых бутылок, защитной экипировки, напольных покрытий, защитных покрытий, игрушек и множества контейнеров и пластиковых изделий. Для изготовления перед продажей готовых изделий или деталей из гранул 38 их обычно подвергают переработке, такой как выдувное формование, литьевое формование, ротационное формование, экструзия пленки с раздувом, формование литьевой пленки, экструзия (например, экструзия листа, трубы и профилированная экструзия, экструзия с нанесением покрытия/ламинированием и т.д.) и т.п. Наконец, изделия и детали, изготовленные из полиолефиновых (например, полиэтиленовых) гранул 38, могут быть дополнительно обработаны и собраны перед отправкой и продажей потребителю. Например, полиэтиленовая бутылка для молока может быть наполнена молоком для отправки потребителю, или топливный бак из полиэтилена может быть смонтирован в автомобиле для отправки и продажи потребителю.

[0036] Переменные параметры процесса в системе 10 производства полиэтилена могут контролироваться автоматически и/или вручную при помощи конструкций клапанов, систем управления и т.д. В целом, система управления, такая как система на основе процессора, может облегчать управление различными операциями в системе 10 производства полиэтилена, такими как операции, представленные на фиг. 1. Производственные мощности по производству полиэтилена могут включать центральный пункт или пост управления, а также центральную систему управления, такую как распределенная система управления (РСУ) и/или программируемый логический контроллер (ПЛК). Конечно, в реакторной системе 20 обычно используют систему на основе процессора, такую как DCS, а также может быть использована улучшенная система управления, как известно в данной области техники. Система 16 питания, система 24 регенерации разбавителя/мономера и система 30 фракционирования также могут управляться при помощи DCS. В заводской зоне «сухого» продукта операции загрузки экструдера и/или гранул также могут управляться при помощи системы на основе процессора (например, РСУ или ПЛК).

[0037] РСУ и соответствующая(-ие) система(-ы) управления в системе 10 производства полиэтилена может включать подходящее аппаратное оборудование, программное обеспечение логического блока и код программы для взаимодействия с различным технологическим оборудованием, контрольными клапанами, патрубками, приборами и т.п. для облегчения измерения и контролирования технологических переменных, для внедрения схем управления, для выполнения расчетов и т.д. Для измерения технологических переменных, таких как давление, температура, объемная скорость и т.д., а также для передачи сигнала в систему управления, где измеренные данные могут быть считаны оператором и/или использованы в качестве входящих данных для различных функций управления, могут быть использованы различные приборы, известные специалистам в данной области техники. В зависимости от применения и других факторов, показание переменных параметров процесса может быть считано оператором на месте или удаленно и может быть использовано для различных целей контролирования при помощи системы управления.

[0038] Завод по производству полиолефинов, как правило, имеет пост управления, с которого начальник производства, механик, техник, диспетчер и/или оператор и т.д. следит за процессом и контролирует его. При использовании РСУ пост управления может быть центром работы, облегчая эффективное наблюдение и управление процессом или заводом. Пост управления и РСУ могут включать человеко-машинный интерфейс (ЧМИ), который представляет собой компьютер, например, в котором выполняется специализированная программа для обеспечения пользовательского интерфейса контрольной системы. ЧМИ может варьироваться в зависимости от поставщика, и может предоставлять пользователю графическую версию удаленного процесса. Возможно использование нескольких консолей или рабочих станций ЧМИ с разными степенями доступа к данным.

[0039] Как описано выше, реакторная система 20 может содержать один или более реакторов полимеризации, которые, в свою очередь, могут быть одного или разных типов. Кроме того, в случае нескольких реакторов они могут быть расположены последовательно или параллельно. Независимо от типов реакторов в реакторной системе 20 получают полиолефиновый дисперсный продукт, обычно упоминаемый в настоящем документе как «хлопья». Для облегчения объяснения, следующие примеры ограничены по объему конкретными типами реакторов, которые, предположительно, знакомы специалистам в данной области техники, а также их комбинациями. Однако специалистам в данной области техники, применяющим настоящее описание, понятно, что предложенная технология применима к более сложным комбинациям реакторов, таким как комбинация, включающая дополнительные реакторы, реакторы других типов и/или альтернативное расположение реакторов или типов реакторов, а также к другим системам регенерации разбавителя и мономера и к оборудованию, расположенному между или среди этих реакторов, и т.д. Такие комбинации считаются входящими в границы объема настоящего изобретения.

[0040] Один из типов реакторов включает реакторы, в которых полимеризация происходит в жидкой фазе. Примеры таких жидкофазных реакторов включают автоклавы, бассейновые реакторы с кипящей жидкостью, петлевые суспензионные реакторы (вертикальные или горизонтальные) и т.п. Для простоты в данном контексте рассмотрен петлевой суспензионный реактор, в котором получают полиолефин, такой как полиэтилен, хотя следует понимать, что предложенная технология точно так же может быть применена к другим типам жидкофазных реакторов.

[0041] Фиг. 2 демонстрирует иллюстративную систему 20 реакторов полимеризации (изображенную на фиг. 1), которая имеет два петлевых суспензионных (полимеризационных) реактора 50А, 50В, расположенных и эксплуатируемых последовательно. Конечно, в изображенной комбинации последовательно или параллельно могут быть расположены дополнительные петлевые реакторы или другие реакторы (например, газофазные реакторы). Кроме того, в альтернативных вариантах реализации изобретения между двумя петлевыми реакторами 50А, 50В может быть расположено производственное оборудование (см., например, фиг. 5 и фиг. 6). Кроме того, функциональная конфигурация двух изображенных петлевых реакторов 50А, 50В может быть переключена на параллельную эксплуатацию. Действительно, предложенная технология подразумевает множество конфигураций системы реакторов, таких как те, которые описаны в заявке на патент США №2011/0288247, которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.

[0042] Петлевой суспензионный реактор 50А, 50В состоит, в основном, из сегментов трубы, соединенных гладкими уголками или коленами. Изображение петлевых реакторов 50А, 50В на фиг. 2 является упрощенным, что понятно специалистам в данной области. Действительно, конфигурация иллюстративного реактора 50А, 50В может содержать от восьми до шестнадцати или иное количество вертикальных трубных колонн с рубашкой диаметром приблизительно 24 дюйма (примерно 61 см) и длиной приблизительно 200 футов (примерно 60,9 м), соединенных трубными коленами в верхней и нижней части колонн. На фиг. 2 изображен реактор с четырьмя сегментами колонн, расположенный вертикально. Он также может быть расположен горизонтально. Рубашки 52 реактора обычно обеспечивают для отвода тепла, образующегося в результате экзотермической полимеризации, путем циркуляции охлаждающей среды, такой как очищенная вода, по рубашкам 52 реактора.

[0043] Реакторы 50А, 50В могут быть использованы для выполнения полимеризации полиолефина (например, полиэтилена) в суспензионных условиях, при которых нерастворимые частицы полиолефина образуются в текучей среде и суспендируются в виде взвеси, а затем их удаляют из реактора. Циркуляцию текучей суспензии в каждом реакторе 50А, 50В обеспечивает соответствующее движущее устройство, такое как насос 54А, 54В. Пример насоса 54А, 54В представляет собой встроенный осевой насос с импеллером насоса, расположенным во внутренней части реактора 50А, 50В, для создания зоны турбулентного перемешивания в текучей среде. Импеллер также может способствовать продвижению текучей среды через замкнутую петлю реактора со скоростью, достаточной для поддержания твердых частиц, таких как катализатор или полиолефиновый продукт, во взвешенном состоянии в текучей среде. Импеллер может работать за счет двигателя 56А, 56В или другой движущей силы.

[0044] В некоторых вариантах реализации насос 54А, 54В может быть использован для создания иллюстративной разности напора или иллюстративного давления в петлевом реакторе 50А, 50В, составляющего примерно 18 фунтов на квадратный дюйм (psi) (примерно 124,1 кПа), 20 psi (примерно 137,8 кПа) или 22 psi (примерно 151,6 кПа) и т.д., т.е. между выходом насоса 54А, 54В и забором насоса 54А, 54В. Возможно использование даже 50 psi (примерно 344,7 кПа) или более. Напор насоса (перепад давления, обеспечиваемый насосом 54А, 54В) может зависеть от скорости вращения крыльчатки и конструкции крыльчатки. Большее значение перепада давления также может быть обеспечено за счет использования по меньшей мере одного дополнительного насоса.

[0045] Текучая среда в каждом реакторе 50А, 50В может содержать олефиновые мономеры и сомономеры, разбавитель, сокатализаторы (например, алкильные соединения, триэтилбор, TiBAL, ТЕА1, метилалюминоксан и т.д.), агенты для контролирования молекулярной массы (например, водород) и любые другие требуемые совместные реагенты или добавки. Такие олефиновые мономеры и сомономеры, как правило, представляют собой 1-олефины, имеющие до 10 атомов углерода на молекулу и обычно не имеющие разветвления ближе 4 положения от двойной связи. Примеры мономеров и сомономеров включают этилен, пропилен, бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен и 1-децен. И снова, типичные разбавители представляют собой углеводороды, которые являются инертными и жидкими в условиях реакции, и включают, например, изобутан, пропан, н-бутан, н-пентан, изопентан, неопентан, н-гексан, циклогексан, циклопентан, метилциклопентан, этилциклогексан и т.п. Эти компоненты добавляют в реактор через впускные отверстия или патрубки в определенных положениях, таких как показаны в сырьевом потоке 58А, 58В, которые обычно соответствуют одному из сырьевых потоков 18 на фиг. 1.

[0046] Точно так же, катализатор, такой, как описано ранее, может быть добавлен в реактор 50A, 50В через патрубок в соответствующем положении, таком, как изображено у сырьевого потока 60, который может содержать разбавляющий носитель и который также обычно соответствует одному из сырьевых потоков 18 на фиг. 1. И снова, патрубки, подающие различные компоненты, врезаны (т.е. отбортованы или приварены) к реактору 50А, 50В. В иллюстративном варианте реализации изобретения поток 60 катализатора последовательно добавляют в первый реактор 50А, но не во второй реактор 50В. Однако активный катализатор может быть подан в суспензии 21 полимерных хлопьев из первого реактора 50А во второй реактор 50В. Кроме того, во второй реактор 50В может быть добавлен свежий катализатор 60, хотя это не показано. В целом, добавленные компоненты, включая катализатор и другие сырьевые компоненты, обычно составляют текучую среду в реакторе 50А, 50В, в которой катализатор представляет собой суспендированные частицы.

[0047] Условия реакции, такие как температура, давление и концентрации реагентов, в каждом реакторе 50А, 50В регулируют для облегчения достижения требуемых свойств и скорости производства полиолефина в реакторе, для контролирования стабильности реактора и т.п. Температуру, как правило, поддерживают при значениях ниже уровня, при котором полимерный продукт переходит в раствор, набухает, размягчается или становится липким. Как показано, из-за экзотермической природы реакции полимеризации по рубашкам 52, расположенным вокруг частей петлевого суспензионного реактора 50А, 50В, может циркулировать охлаждающая жидкость для отвода избыточного тепла, поддерживая, таким образом, температуру в требуемом диапазоне, обычно от 150°F до 250°F (от 65°С до 121°С). Точно так же, давление в каждом петлевом реакторе 50А, 50В может быть регулироваться в пределах требуемого диапазона давлений, обычно от 100 до 800 psig (примерно от 0,6 до 5,5 МПа), стандартный диапазон составляет 450-700 psig (примерно 3,1-4,8 МПа).

[0048] По мере протекания реакции полимеризации в каждом реакторе 50А, 50В мономер (например, этилен) и любые сомономеры (например, 1-гексен) полимеризуются с образованием полиолефиновых (например, полиэтиленовых) полимеров, которые, по существу, нерастворимы в текучей среде при температуре реакции, с образованием, таким образом, суспензии твердых частиц в текучей среде. Эти твердые частицы полиолефина могут быть удалены из каждого реактора 50 через осаждающую трубу или при помощи других устройств, таких как плунжерный клапан, и/или непрерывным отбором (СТО, англ. continuous take-off) и т.д.

[0049] Как уже было упомянуто, на фиг. 2 изображены два петлевых реактора 50А, 50В, расположенных последовательно. Два петлевых реактора 50А, 50В могут работать так, что полиэтиленовые хлопья в суспензии 22 полимерных хлопьев, выходящей из второго реактора 50А, 50В, являются мономодальными, бимодальными или мультимодальными. В некоторых случаях мономодального производства условия эксплуатации реактора могут быть установлены так, чтобы в каждом реакторе 50A, 50В происходила полимеризация, по существу, одного и того же полиэтилена. Однако мономодальное производство может включать использование в каждом реакторе различных пропорций сомономера и других компонентов с получением хлопьев продукта мономодального полиэтилена. В случае бимодального производства условия эксплуатации реактора могут быть установлены так, чтобы полиэтилен, полимеризованный в первом реакторе, отличался от полиэтилена, полимеризованного во втором реакторе. В итоге, при наличии двух реакторов первый полиэтилен, полученный в первом петлевом реакторе 50А, и второй полиэтилен, полученный во втором петлевом реакторе 50В, могут быть смешаны с получением бимодального полиэтилена или мономодального полиэтилена.

[0050] Эксплуатация двух петлевых реакторов 50А, 50В может включать подачу большего количества сомономера в первый реактор полимеризации, чем во второй реактор полимеризации, или наоборот. Эксплуатация также может включать подачу большего количества водорода в первый реактор полимеризации, чем во второй реактор полимеризации, или наоборот. Конечно, в каждый реактор 50А, 50В может быть подано одинаковое количество сомономера и/или одинаковое количество водорода. Кроме того, в каждом реакторе 50А, 50В можно поддерживать одинаковые или различные концентрации сомономера. Точно так же, в каждом реакторе 50A, 50В можно поддерживать одинаковые или различные концентрации водорода. Кроме того, первый полиэтилен (т.е. полиэтилен, полимеризованный в первом реакторе 50А) может иметь физическое свойство в первом диапазоне, а второй полиэтилен (т.е. полиэтилен, полимеризованный во втором реакторе 50В) может иметь физическое свойство в втором диапазоне. Первый диапазон и второй диапазон могут быть одинаковыми или различными. Иллюстративные физические свойства включают плотность полиэтилена, процентное содержание сомономера, количество короткоцепочечных разветвлений, молекулярную массу, вязкость, индекс расплава и т.п.

[0051] Как показано, суспензия 22 хлопьев полиэтиленового продукта выходит из второго реактора 50В и подвергается последующей переработке, например, в системе 24 регенерации разбавителя/мономера (фиг. 1). Суспензия 22 хлопьев продукта может быть выгружена через осаждающую трубу, стопорный клапан, полнопроходный клапан, плунжерный клапан, непрерывным отбором (СТО) или через клапан других конфигураций. Суспензию 22 хлопьев продукта можно выгружать периодически, например, при помощи конструкции осаждающей трубы, или, напротив, можно выгружать непрерывно. Для непрерывной разгрузки предусмотрены многочисленные конфигурации выгрузки. Использование стопорного клапана (например, полнопроходного плунжерного клапана) без сопровождающего клапана плавного регулирования может обеспечивать непрерывную выгрузку суспензии из петлевого реактора. Далее, СТО определяют как непрерывную разгрузку по меньшей мере с одним клапаном плавного регулирования потока, которая предназначена для непрерывной выгрузки суспензии из петлевого реактора. В некоторых примерах СТО имеет стопорный клапан (например, плунжерный клапан), расположенный на стенке реактора, и клапан плавного регулирования (например, шариковый клапан с v-отверстиями), расположенный на разгрузочном патрубке. Плунжерный клапан в закрытом положении может преимущественно обеспечивать поверхность, которая находится на одном уровне с внутренней стенкой реактора для предотвращения появления впадины, пространства или пустоты для собираемого полимера, когда плунжерный клапан находится в закрытом положении.

[0052] При эксплуатации, в зависимости от положения места выгрузки реактора, например, выгружаемая суспензия 22, имеющая более высокую концентрацию твердых веществ, чем суспензия, циркулирующая в реакторе 50В, может быть выгружена при помощи такой конструкции разгрузки, которая имеет только стопорный клапан (плунжерный клапан) или которая имеет конфигурацию СТО со стопорным клапаном (плунжерным клапаном) и клапаном 25 плавного регулирования, как показано ни фиг. 2. В этом примере может быть обеспечен клапан 25 плавного регулирования для регулирования потока выгружаемой суспензии 22, а также для облегчения регулирования давления во втором реакторе 50В (и в некоторых вариантах реализации в первом реакторе 50А). Иллюстративные конфигурации и СТО и регулирования, а также другие разгрузочные конструкции представлены в вышеупомянутой заявке на патент США №2011/0288247 и в патенте США №6,239,235, который также включен в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.

[0053] В иллюстрированном варианте реализации изобретения суспензия 22 хлопьев продукта выходит через СТО. В некоторых примерах СТО имеет плунжерный клапан в стенке реактора 50В и клапан 25 плавного регулирования потока (например, регулирующий шариковый клапан с v-отверстиями) на разгрузочном патрубке. Однако и здесь, в альтернативном варианте реализации, суспензия 22 хлопьев продукта может выходить через конфигурацию осаждающей трубы, например, вместо СТО.

[0054] Передаваемая суспензия 21 полимерных хлопьев поступает из первого петлевого реактора 50А во второй петлевой реактор 50В по технологической линии 21L. Содержимое потока суспензии 21 полимерных хлопьев может быть репрезентативным для содержимого первого петлевого реактора 50А. Однако, как и в случае выгружаемой суспензии 22, концентрация твердых веществ в передаваемой суспензии 21 может быть выше, чем в первом петлевом реакторе 50А, например, в зависимости от положения впускного отверстия технологической линии 21L на первом петлевом реакторе 50А, и других факторов. Кроме того, технологическая линия 21L может представлять собой одну технологическую линию, как показано, или несколько технологических линий, расположенных последовательно, несколько непрерывных или прерывистых сегментов технологической линии, расположенных последовательно, и т.п.

[0055] Кроме того, реакторная система 20 может содержать необязательную вторую (параллельную) технологическую линию 23L, которая может работать вместе или вместо технологической линии 21L. Следует отметить, что любая передаваемая суспензия, выгружаемая по второй технологической линии 23L, может быть такой же или немного отличаться по свойствам (например, по концентрации твердых веществ) от передаваемой суспензии 21L, например, в зависимости от относительных положений и конфигураций технологических линий 21L и 23L.

[0056] В иллюстрированном варианте реализации технологическая линия 21L представляет собой основную технологическую линию. Передаваемая суспензия 21 полимерных хлопьев может поступать из первого петлевого реактора 50А в технологическую линию 21L через осаждающую трубу, стопорный клапан, плунжерный клапан, посредством непрерывного отбора (СТО), оснащенного стопорным или плунжерным клапаном и клапаном плавного регулирования, или при помощи другой конфигурации клапана. В иллюстративном варианте реализации изобретения выгрузка передаваемой суспензии 21 из первого петлевого реактора 50А происходит непрерывно без прямого регулирования. Отсутствует СТО или осаждающая труба. Вместо этого передаваемая суспензия 21 выходит через стопорный клапан или плунжерный клапан (не показан) на технологической линии 21L в стенке реактора и в этом примере без клапана плавного регулирования. В конкретном примере передаваемая суспензия 21 выходит через полнопроходный плунжерный клапан, удерживаемый в полностью открытом положении, и не проходит дополнительно через клапан плавного регулирования.

[0057] Плунжерный клапан может быть предназначен для изоляции технологической линии 21L от петлевого реактора 50А при необходимости такой изоляции. Плунжерный клапан также может быть расположен на выпускном отверстии технологической линии 21L в стенке второго петлевого реактора 50В для обеспечения изоляции технологической линии 21L от второго петлевого реактора 50В при необходимости такой изоляции. Может быть необходимо изолировать технологическую линию 21L от первого и второго петлевых реакторов 50В во время технологического обслуживания или остановки реакторной системы 30, или при вводе в эксплуатацию альтернативной технологической линии 23L и т.д. Эксплуатация или регуляция плунжерных клапанов может быть осуществлена вручную, гидравлически, при помощи сжатого воздуха, удаленно, автоматически и т.д. Технологическая линия 21L может быть выведена из эксплуатации вручную (например, закрыванием плунжерных клапанов вручную) или выведена из эксплуатации автоматически (например, при помощи системы управления, автоматически закрывающей плунжерные клапаны).

[0058] Другая технологическая линия 23L может быть введена в эксплуатацию, например, в ответ на нестабильное течение передаваемой суспензии, например, по технологической линии 21L. Другая или вторая технологическая линия 23L может быть введена в эксплуатацию вручную или введена в эксплуатацию автоматически при помощи системы управления, такой как система управления, автоматически открывающая плунжерные клапаны на второй технологической линии 23L. И снова, ввод в эксплуатацию второй технологической линии 23L может быть ответом на рассчитанную потерю давления в первой технологической линии 21L, превышающую установленное значение, или ответом на другие показатели нестабильности течения передаваемой суспензии 21 по технологической линии 21L. В таких случаях технологическая линия 21L может оставаться в эксплуатации или может быть выведена из эксплуатации. В общем, первую технологическую линию 21L и вторую технологическую линию 23L можно эксплуатировать одновременно или можно эксплуатировать одну вместо другой и т.д.

[0059] Следует отметить, что конструкция и эксплуатация второй технологической линии 23L между реакторами отличаются от конструкции и эксплуатацией второго разгрузочного отверстия (например, второго СТО, второй выпарной линии), расположенного на втором реакторе 50В. Действительно, второй СТО на разгрузочном отверстии второго реактора 50В не является аналогичным по конструкции или эксплуатации и является гораздо менее необходимым или преимущественным, чем дополнительная технологическая линия 23L между реакторами 50А, 50В. Например, поток и гидравлические свойства жидкости значительно отличаются при большом перепаде давления в выпарной линии, по сравнению с технологической линией между реакторами. Кроме того, одна или более выпарных линий, расположенных после второго реактора 50В, предназначены для нагревания передаваемой суспензии, что неуместно в случае суспензии, передаваемой по первой технологической линии 21L и ответной технологической линии 23L. Фактически, испарение передаваемой суспензии при ее поступлении во второй реактор 50В может быть проблематичным.

[0060] Тем не менее, контроль давления (и производительности) в первом петлевом реакторе 50А и во втором петлевом реакторе 50В может быть облегчен за счет работы клапана 25 регулирования потока СТО. В некоторых примерах давление в первом петлевом реакторе 50А может превосходить давление во втором петлевом реакторе 50В. Реакторы 50А, 50В могут поддерживаться при одинаковом, схожем или разном давлении. Предполагаемое давление в реакторах 50А, 50В в некоторых примерах может быть определено по давлениям входящих потоков и по напору циркуляционного насоса, определенного по гидравлическим кривым насосных характеристик циркуляционных насосов 54А, 54В и т.п. Кроме того, на реакторах 50А, 50В и на технологической линии 21L могут быть расположены манометрические элементы или приборы для измерения давления. Кроме того, могут быть установлены также элементы или приборы для измерения других технологических переменных, указывающие температуру, объемную скорость потока, плотность суспензии и т.п.

[0061] Такая контрольно-измерительная аппаратура может содержать датчик или чувствительный элемент, трансмиттер и т.п. Для манометрического элемента чувствительный элемент может содержать, например, мембрану. Для температурного элемента или прибора чувствительный элемент может содержать термопару, резисторный датчик температуры (RTD) и т.п., который может быть расположен, например, в кармане термопары. Трансмиттеры могут преобразовывать полученный аналоговый сигнал от чувствительного элемента в цифровой сигнал для отправки или передачи, например, в систему управления. Конечно, различные приборы могут иметь локальные показания измеренной переменной. Например, манометрический элемент или прибор может представлять собой или содержать локальный датчик давления, а температурный элемент или прибор может быть или содержать локальный датчик температуры, показания каждого из которых могут быть считаны локально, например, оператором или технологом.

[0062] Положение впускного отверстия технологической линии 21L может быть соединено с первым петлевым реактором 50А со стороны выгрузки циркуляционного насоса 54А в первом петлевом реакторе 50А. Положение выпускного отверстия технологической линии 21L может быть соединено со вторым петлевым реактором со стороны всасывания циркуляционного насоса 54В во втором петлевом реакторе 50В. Такая конфигурация может обеспечивать положительную разность давлений (т.е. движущую силу) для переноса передаваемой суспензии 21 по технологической линии 21L из первого петлевого реактора 50А во второй петлевой ректор 50В. В одном из примеров типичная разность давлений составляет примерно 18-22 фунта на квадратный дюйм (psi) (примерно 124,1-151,6 кПа). Действительно, как рассмотрено, насос 54А, 54В петлевого реактора может обеспечивать напор насоса или разность давлений, составляющую, например, от примерно 18 psi до 22 psi (примерно 124,1-151,6 кПа). Так, входное отверстие технологической линии 21L, расположенное относительно близко от выходного отверстия насоса 54А в первом петлевом реакторе, и выходное отверстие технологической линии 21L, расположенной относительно близко от входного отверстия насоса 54В во втором реакторе, могут обеспечивать разность давлений вдоль технологической линии 21L, составляющую в некоторых примерах от приблизительно 18 psi до 22 psi (примерно 124,1-151,6 кПа).

[0063] Движение передаваемой суспензии 21 по технологической линии 21L можно контролировать и регулировать. Такое контролирование и регулирование могут способствовать поддержанию бесперебойного потока передаваемой суспензии из первого петлевого реактора 50А во второй петлевой реактор 50В. В одном из примеров определяют или рассчитывают скорость передаваемой суспензии 21. Скорость может быть рассчитана делением объемной скорости передаваемой суспензии 21 (например, определенной при помощи материального баланса и условий реактора) на площадь поперечного сечения технологической линии 21L.

[0064] Кроме того, эксплуатация реакторной системы 20 может быть отрегулирована для повышения скорости, если определенная или рассчитанная скорость снижается и, например, приближается к скорости сальтации передаваемой суспензии 21. Такое регулирование процесса для повышения скорости передаваемой суспензии 21 может обеспечивать увеличение скорости производства полиэтилена или скорости пропускания реакторной системы 20 (например, за счет повышения скорости подачи катализатора, разбавителя и этилена). Другое регулирование процесса для повышения скорости может заключаться в инициации или усилении притока разбавителя (не показано) в технологическую линию 21L и т.п. В некоторых вариантах реализации изобретения скорость передаваемой суспензии 21 по технологической линии 21L можно поддерживать при значении более 90%, 95%, 100%, 105%, 110%, 115%, 125%, 150% или 200% и т.д. (или при значениях между указанными процентами) относительно скорости сальтации передаваемой суспензии. Скорость передаваемой суспензии 21 полиэтиленовых хлопьев также можно поддерживать при значении, превышающем, например, скорость в диапазоне от 2 футов в секунду (fps) (примерно 0,6 м/с) до 10 fps (примерно 3 м/с) (например, 2 fps (примерно 0,6 м/с), 3 fps (примерно 0,9 м/с), 4 fps (примерно 1,2 м/с), 5 fps (примерно 1,5 м/с), 10 fps (примерно 3 м/с)).

[0065] В другом примере потерю давления из-за трения в технологической линии 21L рассчитывают как показатель стабильности потока передаваемой суспензии 21. Например, падение давления из-за трения, рассчитанное как избыточное, может означать возможность потери потока передаваемой суспензии 21, т.е. потеря давления приближается к типичной возможной разности давлений между выходным отверстием первого петлевого насоса 54А и входным отверстием второго петлевого насоса 54В. Такое повышение расчетного падения давления может быть обусловлено увеличением концентрации твердых веществ в передаваемой суспензии, увеличением объемной скорости или скорости прохождения передаваемой суспензии, засорением технологической лини 21L, и т.п. Кроме того, повышенная или избыточная потеря давления, рассчитанная для технологической линии 21L, может обусловливать нежелательное увеличение давления в первом петлевом реакторе 50А, нежелательное снижение потока циркулирующей суспензии в первом петлевом реакторе 50А, нежелательное изменение кривой насосных характеристик циркуляционного насоса 54А в первом петлевом реакторе и т.д.

[0066] Манометрический элемент 61-1 может измерять и показывать давление Р1 на входе технологической линии 21L, а другой манометрический элемент 61-2 может показывать давление Р2 на выходе технологической линии 21L. Чувствительная часть манометрических элементов 61-1 и 61-2 может содержать, например, мембрану. Такие измерения давления могут дополнять вышеупомянутые расчеты потери давления. Например, повышение давления Р1, измеренного при помощи манометрического элемента 61-1, может указывать на засорение или избыточную потерю давления из-за трения в технологической линии 21L, что может быть обусловлено повышенной скоростью пропускания или концентрации твердых частиц в передаваемой суспензии, засорением технологической линии 21L и т.п.

[0067] В тех случаях, в которых потеря давления (рассчитанная и/или измеренная) вдоль технологической линии 21 превышает определенное или установленное значение, реакторная система 20 может быть отрегулирована для устранения возможной потери потока передаваемой суспензии 21 или других нежелательных обстоятельств. Регулирование процесса может включать снижение скорости производства полиэтилена или производительности реакторной системы 20, повышение и/или обеспечение возможности повышения давления в первом реакторе 50А, снижение давления во втором реакторе полимеризации, снижение вязкости суспензии в первом реакторе 50А или в технологической линии 21 и/или открывание второй технологической линии 23L из первого реактора 50А во второй реакторе 50В и т.д. В одном из примеров давлением в первом реакторе полимеризации 50А повышают за счет увеличения давления или объемной скорости потока одного или более сырьевых компонентов, поступающих в первый полимеризационный реактор 50А. Снижение скорости суспензии может быть осуществлено дополнительным разбавлением суспензии при помощи дополнительного количества разбавителя, подаваемого в первый реактор 50А с определенной скоростью для снижения концентрации твердых частиц, и т.п.

[0068] В различных вариантах реализации изобретения технологическая переменная может быть отрегулирована в ответ на рассчитанную потерю давления из-за трения в технологической линии 21L, превышающую определенное значение, такое как 5 фунтов на квадратный дюйм (psi) (примерно 34,4 кПа), 10 psi (примерно 68,9 кПа), 15 psi (примерно 103,4 кПа), 20 psi (примерно 137,8 кПа), 30 psi (примерно 206,8 кПа), или значение между ними и т.д. Кроме того, давление Р1 (у или возле входного отверстия технологической линии 21L) и давление Р2 (у или возле выходного отверстия технологической линии 21L), измеренные при помощи манометрических элементов 61-1 и 61-2, соответственно, могут обеспечивать показание возможной разности давления или избыточной потери давления вдоль технологической линии 21L.

[0069] Такую измеренную возможную или фактическую разность давления можно сравнить с рассчитанной потерей давления из-за трения. Технологическая переменная может быть отрегулирована в ответ на рассчитанную потерю давления, достигшую определенного процента (например, 50%, 60%, 70%, 80% и т.д.) относительно измеренной возможной или фактической разности давления. Такое регулирование может иметь преимущество, если, например, давление в первом петлевом реакторе 50А не превышает давление во втором петлевом реакторе 50В.

[0070] В примерах давления в первом петлевом реакторе 50A, превышающего давление во втором петлевом реакторе 50В, измеренная разность давления вдоль технологической линии 21L может быть, как правило, равна рассчитанной потере давления из-за трения в технологической линии. В этом контексте измеренная (фактическая) разность давления вдоль технологической линии 21L, превышающая рассчитанную или теоретическую потерю давления из-за трения в технологической линии 21L, может означать затрудненное или нестабильное течение передаваемой суспензии 21 вдоль технологической линии 21L, в том числе, например, наличие непроходимости или засорения технологической линии 21L полимером. Так, если давление в первом реакторе превышает давление во втором реакторе, то технологическая переменная может быть отрегулирована в ответ на измеренную разность давления, превышающую рассчитанную потерю давления на установленное или предельное значение (например, на установленный процент). Например, установленное или предельное значение для осуществления регулирования процесса может быть измеренной разностью давления, составляющей 120%, 140%, 160%, 180% или 200% и т.д. относительно расчетной потери давления, или расчетной потерей давления, которая меньше установленного процента (например, 50%, 60%, 70%, 80% и т.д.) относительно измеренной разности давления.

[0071] На фиг. 3 представлен способ 70 эксплуатации системы 10 производства полиэтилена, содержащей реакторную систему 20 с двойными петлевыми реакторами 50А, 50В. Сначала, как показано при помощи блока 72, этилен (и факультативный сомономер, такой как 1-гексен) полимеризуется в первом петлевом реакторе 50А с образованием первого полиэтилена и полимеризуется во втором реакторе 50В с образованием второго полиэтилена. В случае мономодального или недифференцированного производства первый полиэтилен может быть похожим на второй полиэтилен. С другой стороны, в случае бимодального или дифференцированного производства первый полиэтилен по меньшей мере некоторыми свойствами отличается от второго полиэтилена.

[0072] При последовательной эксплуатации двух реакторов 50А, 50В передаваемую суспензию 21 выгружают (блок 74) из первого петлевого реактора 50А по технологической линии 21L во второй петлевой реактор 50В. Затем суспензию 22 продукта выгружают (блок 76) из второго петлевого реактора 50В. Характеристики или поток суспензии 21, передаваемой по технологической линии 21L, контролируют (блок 78), например, определением или расчетом, например, скорости или потери давления передаваемой суспензии 21. Как описано, эксплуатация реакторной системы 20 (включая подачу сырья в систему 20) может быть отрегулирована (блок 80) в ответ на наблюдаемые и расчетные параметры. Контролирование, расчет и регулирование могут быть осуществлены при помощи системы управления.

[0073] Для расчета падения давления вдоль технологической линии 21L могут быть использованы различные приемы, включая разработку уравнений и графиков, приближений и т.п. В одном из примеров гидродинамики уравнение Дарси-Вейсбаха связывает потерю напора или потерю давления из-за трения вдоль трубы данной длины со средней скоростью течения жидкости. Дополнительное релевантное обсуждение представлено в общеизвестном издании Crane Technical Paper №410 и в книге Perry, Chemical Engineers' Handbook (например, 8ое издание). Конечно, в соответствии с предложенной технологией могут быть использованы другие уравнения потока жидкости и уравнения потери напора или падения/потери давления, отличные от уравнения Дарси-Вейсбаха. Одна из форм уравнения Дарси-Вейсбаха выглядит следующим образом:

где потеря давления из-за трения Δp (единицы: Па или кг/м²) является функцией от:

- отношения длины трубы к ее диаметру, L/D;

- плотности жидкости или суспензии, ρ (кг/м³);

- средней скорости потока, V (м/с), как описано выше;

- коэффициента трения Дарси; (безразмерного) коэффициента ламинарного или турбулентного потока, .

[0074] Хотя уравнение Дарси-Вейсбаха может быть рассчитано в единицах СИ, как показано выше, в этом уравнении можно использовать также, например, британские единицы для получения потери давления в psi. Кроме того, потеря давления Δp может быть указана как разность давления на входе и давления на выходе. При эксплуатации разность давления вдоль технологической линии 21L в некоторых примерах может быть, в общем, равна потере давления из-за трения в технологической линии 21L, как, например, если бы давление в первом петлевом реакторе превышало давление во втором петлевом реакторе при эксплуатации на установившемся режиме. В таких случаях потеря давления Δp может быть давлением Р1 на входе в технологическую линию 21L (на выходе из первого петлевого реактора) минус давление Р2 на выходе из технологической линии 21L (на входе во второй петлевой реактор).

[0075] На фиг. 4 изображен способ 90 расчета падения давления (потери давления) передаваемой суспензии 21 полимерных хлопьев из-за трения в технологической линии 21L. Такой способ 90 может быть использован, например, в контролирующем блоке 78, изображенном на фиг. 3. Как можно видеть из представленного выше уравнения Дарси-Вейсбаха, в некоторых вариантах реализации изобретения перед расчетом потери давления обычно необходимо сначала определить коэффициент трения Дарси . Коэффициент трения Дарси представляет собой функцию от безразмерного количественного числа Рейнольдса, Re.

[0076] Действительно, опытным специалистам понятно, что коэффициент трения Дарси может быть определен как функция от безразмерного числа Рейнольдса, Re=DρV/μ, где D представляет собой внутренний диаметр трубопровода, V представляет собой скорость потока, ρ представляет собой плотность жидкости или суспензии, и μ представляет собой вязкость жидкости или суспензии (т.е. кинематическую вязкость). Число Рейнольдса также может характеризовать поток как ламинарный или турбулентный.

[0077] В способе 90, изображенном на фиг. 4, сначала рассчитывают (блок 92) число Рейндольдса Re, например, по приведенному выше уравнению для Re. Исходные данные для уравнения Re, плотность суспензии ρ и скорость V, могут быть определены по условиям эксплуатации реакторной системы 20. Например, плотность суспензии обычно является функцией от концентрации твердых полиэтиленовых частиц, используемых мономеров и сомономеров, а также от температуры и давления. Скорость суспензии представляет собой волюметрическую скорость потока передаваемой суспензии, выходящей из первого петлевого реактора (которая может быть определена, например, при помощи материального баланса), деленную на площадь поперечного сечения пути течения или внутренний диаметр технологической линии 21L. Диаметр D представляет собой внутренний диаметр технологической линии 21L. Вязкость суспензии μ может быть задана или определена. Опытным специалистам понятно, что вязкость передаваемой суспензии 21L может коррелировать, например, с вязкостью разбавителя, концентрацией твердых веществ и температурой передаваемой суспензии 21L.

[0078] После расчета (блок 92) числа Рейнольдса Re может быть определено коэффициент трения (например, коэффициент трения Дарси) (блок 94). Специалистам в данной области техники известно, что диаграмма Муди может связывать коэффициент трения с числом Рейнольдса и относительной шероховатостью внутренней поверхности трубы (технологической линии 21L). Шероховатость (например, выраженная в количестве трещин на дюйм или миллиметр) внутренней поверхности трубы может быть основана, например, на проектных значениях, указанных производителем трубы, на изменении шероховатости в зависимости от времени эксплуатации и т.д. Значение коэффициента трения Дарси может быть определено по диаграмме Муди на основании ранее рассчитанного значения числа Рейнольдса Re и шероховатости (например, в дюймах) внутренней поверхности технологической линии 21L. Для облегчения работы с диаграммой Муди шероховатость может быть выражена как относительная шероховатость, т.е. отношение шероховатости к внутреннему диаметру. Кроме того, коэффициент трения Дарси может быть рассчитан итерационным решением уравнения Колбрука.

[0079] Версия уравнения Колбрука, которая может быть использована для итерационного расчета коэффициента трения Дарси, может быть выражена следующим образом:

где f представляет собой коэффициент трения Дарси, D представляет собой гидравлический или внутренний диаметр трубопровода или трубы, R представляет собой число Рейнольдса, и ε представляет собой абсолютную шероховатость внутреннего диаметра трубопровода или трубы.

[0080] Для определения коэффициента трения Дарси могут быть использованы уравнения или взаимоотношения, отличные от уравнений Колбрука. Кроме того, могут быть учтены или определены другие коэффициенты трения, такие как коэффициент трения Феннинга, при этом коэффициент трения Дарси в четыре раза больше, чем коэффициент трения Феннинга, и т.д.

[0081] В иллюстрированном варианте реализации изобретения после определения (блок 94) коэффициента трения может быть использовано (блок 96) уравнение для определения потери давления 98. Как показано, иллюстративное уравнение для определения потери давления представляет собой уравнение Дарси-Вейсбаха. Как показано, исходные значения представляют собой отношение длины трубы к ее диаметру, L/D (которое известно для данной технологической линии 21), плотность ρ и скорость V передаваемой суспензии 21 (использованные при расчете Re в блоке 92) и коэффициент трения Дарси (определенный в блоке 94). Что касается длины L в отношении длины к диаметру L/D, то длина L может быть эквивалентна длине L технологической линии 21L. Другими словами, опытным специалистам понятно, что к линейной длине прямой трубы могут быть добавлены эквивалентные длины фитингов, отводов, тройников, клапанов и т.д. для получения общей эквивалентной длины технологической линии 21L, которую можно использовать в качестве длины L в уравнении Дарси-Вейсбаха. Кроме того, в альтернативных вариантах реализации, в которых на технологической линии используют СТО, при расчете потери давления может быть учтено падение давления вдоль СТО.

[0082] Кроме того, потеря 28 давления может быть выражена в единицах давления, и она является показателем потери давления из-за трения в технологической линии 21L для потока суспензии 21. В других примерах потеря 28 давления может быть выражена, например, в единицах давления на длину, а потерю давления вдоль технологической линии 21L для потока передаваемой суспензии 21L определяют умножением потери давления на единицу длины на длину или эквивалентную длину технологической линии 21L.

[0083] Наконец, на фиг. 5 изображен альтернативный вариант реализации реакторной системы 100 полимеризации полиэтилена, в которой система 102 обработки хлопьев расположена между первым петлевым реактором 50А и вторым петлевым реактором 50В. Система 102 обработки суспензии хлопьев может включать удаление легких соединений 103, таких как водород, мономер (например, этилен), и других компонентов из передаваемой суспензии 21-1, выходящей, например, из первого петлевого реактора 50А. Могут быть задействованы другие потоки регенерации и обработки. Оборудование может содержать испарительные емкости, дистилляционные колонны, насосы, теплообменники, аналитическое оборудование, регулирующие клапаны и т.д.

[0084] Как и в реакторной системе 20, рассмотренной выше, два петлевых суспензионных (полимеризационных) реактора 50А, 50В могут быть расположены и эксплуатированы последовательно, и могут быть при необходимости переключены на параллельную эксплуатацию. В иллюстрированную комбинацию могут быть включены дополнительные петлевые реакторы или другие реакторы (например, газофазные ректоры). Как уже было описано, петлевой суспензионный реактор 50A, 50В состоит, в основном, из сегментов трубы, соединенных гладкими уголками или коленами. Могут быть обеспечены рубашки 52 реактора для отвода тепла, образующегося в результате экзотермической полимеризации, путем циркуляции охлаждающей среды, такой как очищенная вода, по рубашкам 52 реактора.

[0085] Реакторы 50А, 50В могут быть использованы для осуществления полимеризации полиолефина (например, полиэтилена) в суспензионных условиях. Циркуляцию текучей суспензии в каждом реакторе 50А, 50В обеспечивает соответствующее движущее устройство, такое как насос 54А, 54В. Импеллер может работать за счет двигателя 56А, 56В или другой движущей силы. В реакторную систему 100 могут быть направлены различные сырьевые компоненты, представленные сырьевыми потоками 58А, 58В, описанными выше. Кроме того, в реакторную систему 100 добавляют поток 60 катализатора.

[0086] Суспензия 22 хлопьевидного продукта может выходить из второго петлевого реактора 50 и подвергаться последующей обработке, включая окончательную экструзию в полиэтиленовые гранулы. Суспензия хлопьевидного продукта может выходить через регулирующее колено, СТО, плунжерный клапан или другую клапанную конфигурацию. Суспензия 22 хлопьевидного продукта может содержать мономодальный (или недифференцированный) полиэтилен или бимодальный (или дифференцированный) полиэтилен.

[0087] Первая технологическая линия 21L-1 может направлять первую передаваемую суспензию 21-1 из выходного отверстия первого петлевого реактора 50А в систему 102 обработки суспензии хлопьев. Выходное отверстие из первого петлевого реактора и ассоциированная технологическая линия 21L-1 могут содержать плунжерный клапан, СТО, осаждающее колено или другую клапанную конфигурацию. Вторая технологическая линия 21L-2 может направлять вторую передаваемую суспензию 21L-2 из системы 102 обработки суспензии хлопьев во второй петлевой реактор 50В. В некоторых примерах насос в системе 102 обработки суспензии может обеспечивать движущую силу для прокачки второй передаваемой суспензии 21-2 по второй технологической линии 21L-2.

[0088] Описанные выше технологии (например, на фиг. 3-4), которые относятся к расчету или измерению потери давлении из-за трения, могут быть применены к первой технологической линии 21L-1 и ко второй технологической линии 21L-2 варианта реализации, изображенного на фиг. 5. Например, потеря давления из-за трения в первой технологической линии 21L-1 может быть рассчитана при помощи уравнения Дарси-Вейсбаха, и в ответ на ее регулируют реакторную систему 100. Кроме того, потеря давления из-за трения во второй технологической линии 21L-2 может быть рассчитана при помощи уравнения Дарси-Вейсбаха, и в ответ на нее регулируют реакторную систему 100.

[0089] Фиг. 6 представляет собой пример системы 102 обработки суспензии хлопьев, расположенной между первым реактором 50А полимеризации и вторым реактором 50В полимеризации. В иллюстрированном примере система 102 обработки суспензии имеет факультативную систему 104 концентратора и систему 106 удаления легких компонентов. Конечно, могут быть применены другие конфигурации системы 102 обработки суспензии.

[0090] Как описано ниже, система 104 концентратора может быть предназначена для создания потока рециркуляции для облегчения контролирования концентрации твердых веществ в первом петлевом реакторе 50. Кроме того, концентратор 106 может обеспечивать снижение содержания углеводородов (например, разбавителя, мономера, сомономера и т.д.), направляемых в систему 106 удаления легких компонентов. Поэтому оборудование в системе 106 удаления легких веществ может быть уменьшено, что обеспечивает экономическое и технологическое преимущество, и т.д.

[0091] Как показано, система 104 концентратора может быть исключена, а передаваемая суспензия 21-1, выходящая из первого реактора 50А, может быть направлена в систему 106 удаления легких веществ или в другую систему обработки суспензии. В некоторых примерах используют непрерывный отбор (СТО) вместо или в дополнение к системе 104 концентратора. СТО может быть расположен, например, на выходе из первого реактора 50А и в технологической линии 21L-1. В таких примерах СТО может обеспечивать концентрирование передаваемой суспензии 21-1 по сравнению с суспензией, циркулирующей в первом петлевом реакторе 50А.

[0092] В иллюстрированном варианте реализации изобретения технологическая линия 21L-1 обеспечивает перенос передаваемой суспензии 21-1 хлопьев, выходящей из первого реактора полимеризации 50А в гидроциклон 108 системы 104 концентратора. Поток 110 рециркуляции из гидроциклона 108 может быть возвращен при помощи насоса 112 в первый реактор 50А. Поток 110 рецикла может содержать разбавитель и мелкие частицы хлопьев (которые могут содержать активный катализатор). Скорость потока 110 рециркуляции может регулироваться для облегчения контролирования концентрации твердых частиц в суспензии, циркулирующей в первом петлевом реакторе 50А. Скорость потока 110 рециркуляции может быть изменена при помощи регулирующего клапана (не показан) и/или путем регулирования скорости насоса 110 и т.д.

[0093] Как и для первичного потока твердых веществ из гидроциклона 108, поток 114 концентрированной суспензии твердых частиц выходит из гидроциклона 108 через клапан 115 с понижением давления в систему 106 удаления легких газов. В иллюстрированном примере поток 114 суспензии твердых частиц проходит по технологической линии 21L-3 в испарительную емкость 116 в системе 106 удаления легких газов. Следует отметить, что независимо от того, характеризуется ли технологическая линия 21L-3 как отдельная технологическая линия или как сегмент общей технологической линии между реакторами 50А, 50В, может быть применима предложенная технология расчета потери давления из-за трения и расчета скорости суспензии, а также ответное регулирование процесса и т.п.

[0094] В этом примере система 106 удаления легких веществ может обеспечивать удаление легких компонентов 103 (например, водорода, мономера этилена и т.д.) из передаваемой суспензии 21-1, которая выходит из первого реактора полимеризации 50А. В случае удаления водорода это может иметь преимущество в бимодальном производстве, например, если необходимо поддерживать более высокую концентрацию водорода, например, в первом реакторе 50А, чем во втором реакторе 50В. Конечно, могут быть осуществлены другие варианты применения, такие как варианты с мономером (например, этиленом), легкими сомономерами, легкими разбавителями, неконденсируемыми веществами и другими легкими компонентами. В некоторых примерах «легкий» компонент может быть определен как компонент, имеющий более высокую температуру кипения, чем разбавитель (например, изобутан), используемый в первом петлевом реакторе 50А.

[0095] В примере, иллюстрированном на фиг. 6, система 106 удаления легких газов содержит испарительную емкость 116 и колонну 118 дистилляции или фракционирования. В одном из примеров испарительная емкость 116 имеет рубашку (не показана) для нагревающей среды, такой как пар, пароконденсат и т.д. В случае пара скрытая теплота может быть перенесена к содержимому испарительной емкости 116. Испарительная емкость 116 также может иметь мешатель или мешалку 120.

[0096] Расположенная далее колонна 118 фракционирования может иметь множество теоретических тарелок, обеспечиваемых многочисленными дистилляционными тарелками 122. Кроме того, в этом примере колонна 118 фракционирования также может иметь верхний конденсатор 124, расположенный в верхней части колонны 118 фракционирования. Кроме того, испарительная емкость 116, при наличии ранее упомянутой рубашки, может действовать как ребойлер колонны 118 фракционирования. Испарительная емкость 116 также действует как смесительный бак для сбора твердых частиц.

[0097] При эксплуатации поток 114 суспензии твердых частиц из гидроциклона 108 поступает в испарительную емкость 116, где в верхней части происходит испарение углеводородов, таких как разбавитель, мономер и сомономер, которые направляют в качестве сырьевого потока 126 в колонну 118 фракционирования. Давление в испарительной емкости 116 может поддерживаться, например, равным на 50 psi - 300 psi (примерно на 0,344-2,0 МПа) меньше, чем давление в первом петлевом реакторе 50А. Такое рабочее давление при одностадийном испарении в испарительной емкости 116 в этом примере может быть обеспечено для испарения некоторой части разбавителя, выходящего в верхней части, а также жидкого разбавителя, выходящего в нижней части испарительной колонны 116.

[0098] В дополнение к разбавителю и мономеру, верхний сырьевой поток 126 из испарительной емкости 116 в колонну 118 фракционирования может содержать захваченный водород, если он был использован в первом реакторе 50А, а также некоторое количество хлопьевидных частиц, включая мелкодисперсные частицы. Основная часть хлопьевидных полиэтиленовых частиц оседает в испарительной емкости 116 и выходит в нижней части испарительной емкости 116 в составе суспензии 128. В испарительную емкость 116 может быть добавлен разбавитель 130 (например, изобутан).

[0099] Суспензия 128, выходящая в нижней части испарительной емкости 116, может быть направлена через группу насосов 132 во второй петлевой реактор 50В по технологической линии 21L-2. В этом примере входящие патрубки насосов 132 могут быть описаны как линия 21L-4 передачи суспензии. Как уже было упомянуто, в отношении различных технологических линий (или сегментов технологических линий) может быть применима предложенная технология расчета потери давления из-за трения и расчета скорости суспензии, а также выполнения ответного регулирования процесса и т.п.

[00100] В иллюстрированном варианте реализации часть 134 суспензии 128, передаваемой во второй реактор 50В, может быть возвращена в испарительную емкость 116 через клапан 136 регулирования потока. Кроме того, в некоторых примерах из рециклированной части 134 могут быть взяты образцы, и в этих образцах может быть определен углеводородный состав при помощи, например, газовой хроматографии, для определения углеводородного состава суспензии 128. Результаты такого исследования состава могут быть использованы для облегчения регулирования сырьевых потоков, направляемых в реакторы 50А, 50В, и концентраций компонентов в реакторах 50А, 50В и т.п.

[00101] Что касается верхнего потока из испарительной емкости 116, то сырьевой поток 126 выходит из испарительной емкости 116 в колонну 118 фракционирования, где пар проходит вверх по колонне 118 фракционирования. Как показано, паровая рубашка на испарительной емкости 116 может действовать как ребойлер в том отношении, что она обеспечивает нагрев в нижней части колонны 116 фракционирования. Пар двигается вверх по колонне 118, и большая часть разбавителя, а также любого тяжелого сомономера (например, 1-гексена) конденсируется в верхнем конденсаторе 124 и опускается в виде жидкости вместе со всеми отделенными мелкодисперсными частицами полиэтилена в нижнюю часть испарительной емкости 116 в потоке 138. В колонну 118 фракционирования может быть добавлен разбавитель 130 (например, изобутан).

[00102] Поток 103 легких компонентов выбрасывается в верхней части колонны 118 фракционирования через клапан 136 регулирования давления, например, в систему регенерации легких компонентов. Из потока 103 легких компонентов могут быть взяты образцы, которые могут быть испытаны на состав, например, при помощи газовой хроматографии. Результаты такого испытания состава могут быть использованы для облегчения регулирования потоков, поступающих в реакторы 50А, 50В, концентраций компонентов в реакторах 50А, 50В и т.п.

[00103] Таким образом, варианты реализации предложенной технологии могут обеспечивать иллюстративный способ эксплуатации системы реакторов получения полиэтилена, включая подачу этилена, разбавителя и катализатора в первый реактор полимеризации, полимеризацию этилена в первом реакторе полимеризации с образованием первого полиэтилена и полимеризацию этилена во втором реакторе полимеризации с образованием второго полиэтилена. Каждый реактор может быть жидкофазным реактором, петлевым реактором или реактором другого типа. Указанный способ включает непрерывную выгрузку передаваемой суспензии из первого реактора полимеризации по технологической линии во второй реактор полимеризации, причем передаваемая суспензия содержит по меньшей мере разбавитель, первый полиэтилен и активный катализатор. Указанный способ включает выгрузку суспензии продукта из второго реактора полимеризации, причем суспензия продукта содержит по меньшей мере разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен.

[00104] Указанный способ обеспечивает определение потери давления из-за трения в технологической линии и регулирование технологической переменной в ответ на потерю давления, превышающую установленное значение, например, в диапазоне от 5 psi до 30 psi (примерно от 34,4 до 206,8 кПа). Регулирование технологической переменной может включать повышение давления в первом реакторе полимеризации и/или обеспечение возможности повышения давления в первом реакторе полимеризации, ввод другой в эксплуатацию технологической линии, понижение давления во втором реакторе полимеризации и т.д. Кроме того, регулирование технологической переменной может включать понижение вязкости суспензии в первом реакторе полимеризации, например, за счет повышения скорости подачи разбавителя, снижения концентрации твердых веществ и/или повышения температуры в первом реакторе полимеризации. Регулирование технологической переменной также может включать ввод в эксплуатацию другой технологической линии и непрерывную выгрузку по меньшей мере части суспензии, передаваемой из первого реактора полимеризации по другой (ответной) технологической линии во второй реактор полимеризации.

[00105] Определение потери давления в технологической линии может включать расчет потери давления при помощи уравнения Дарси-Вейсбаха, расчет числа Рейнольдса для передаваемой суспензии и определение коэффициента трения (например, при помощи уравнения Колбрука) внутренней поверхности технологической линии как функции от числа Рейнольдса передаваемой суспензии и отношения шероховатости поверхности к диаметру внутренней поверхности. Другими словами, определение потери давления в технологической линии может включать определение (например, при помощи материального баланса) объемной скорости передаваемой суспензии, расчет скорости передаваемой суспензии как функции от объемной скорости, учет концентрации твердых веществ и вязкости передаваемой суспензии, определение плотности передаваемой суспензии как функции от концентрации твердых веществ и расчет числа Рейнольдса для суспензии, передаваемой по технологической линии, как функции от скорости, плотности, вязкости и внутреннего диаметра технологической линии. Как уже было показано, определение потери давления может дополнительно включать учет отношения шероховатости поверхности к диаметру внутренней поверхности технологической линии, определение коэффициента трения внутренней поверхности как функции от числа Рейнольдса и отношения шероховатости поверхности к диаметру и расчет потери давления как функции от коэффициента трения, отношения длины к внутреннему диаметру технологической линии, плотности и скорости.

[00106] Кроме того, указанный способ может включать измерение разности давления вдоль технологической линии и регулирование технологической переменной в ответ на измеренную разность давления, превышающую установленную (например, расчетную) потерю давления на установленное значение, например, превышающую расчетную потерю давления на 150%. Как уже было описано, измерение разности давления может включать измерение давления на входе технологической линии и измерение давления на выходе технологической линии. Измеренная разность давления, превышающая расчетную потерю давления, может означать, например, затруднение течения, засорение или закупоривание технологической линии.

[00107] Иллюстративные варианты реализации предложенной технологии также могут обеспечивать способ эксплуатации системы реакторов получения полиэтилена, включая полимеризацию этилена в первом реакторе получения полиэтилена с образованием первого полиэтилена, непрерывную выгрузку из первого реактора получения полиэтилена передаваемой суспензии, содержащей по меньшей мере разбавитель и первый полиэтилен, по технологической линии во второй реактор получения полиэтилена, полимеризацию этилена во втором реакторе получения полиэтилена с образованием второго полиэтилена и непрерывную выгрузку из второго реактора получения полиэтилена суспензии продукта, содержащей по меньшей мере разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен. Указанный способ может включать определение скорости передаваемой суспензии в технологической линии и поддержание более высокой скорости, чем установленное значение. Установленное значение может быть скоростью в диапазоне от примерно 100% до примерно 200% от скорости сальтации или скорости осаждения передаваемой суспензии и/или, например, скоростью в диапазоне от примерно 2 фута в секунду (примерно 0,6 м/с) до примерно 10 футов в секунду (примерно 3 м/с). Для поддержания скорости может быть отрегулирован (например, открыт, увеличен и т.д.) приток разбавителя в технологическую линию для увеличения скорости передаваемой жидкости, если рассчитанная скорость снизилась до установленного значения.

[00108] Кроме того, варианты реализации предложенной технологии могут обеспечивать способ регулирования системы реакторов получения полиэтилена, включая полимеризацию этилена в первом реакторе полимеризации с образованием первого полиэтилена, непрерывную выгрузку из первого реактора полимеризации передаваемой суспензии, содержащей по меньшей мере разбавитель и первый полиэтилен, по технологической линии во второй полимеризационный реактор, полимеризацию этилена во втором реакторе полимеризации с образованием второго полиэтилена и непрерывную выгрузку из второго реактора полимеризации суспензии продукта, содержащей по меньшей мере разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен. Указанный способ включает расчет потери давления из-за трения в технологической линии и поддержание, по существу, одинакового давления в первом реакторе полимеризации и во втором реакторе полимеризации в ответ на потерю давления, меньшую установленного значения.

[00109] Наконец, варианты реализации предложенной технологии могут обеспечивать систему получения полиэтилена, содержащую первый петлевой реактор получения полиэтилена, второй петлевой реактор получения полиэтилена, первую технологическую линию для переноса полиэтиленовой суспензии из первого из первого петлевого реактора получения полиэтилена во второй реактор получения полиэтилена и систему управления для определения падения давления в первой технологической линии и ввода в эксплуатацию второй технологической линии для переноса полиэтиленовой суспензии из первого петлевого реактора получения полиэтилена во второй реактор получения полиэтилена. Система управления, определяющая падение давления, может содержать систему управления, которая рассчитывает потерю давления из-за трения в первой технологической линии, и при этом система управления вводит в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на рассчитанную потерю давления, превышающую установленное значение потери давления.

[00110] Система может содержать входной манометрический элемент, расположенный на первой технологической линии, для измерения давления передаваемой суспензии на входе в первую технологическую линию возле или у первого петлевого реактора, и выходной манометрический элемент, расположенный на первой технологической линии, для измерения давления передаваемой суспензии на выходе из первой технологической линии возле или у второго петлевого реактора. Система управления может вводить в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на измеренное давление на входе, превышающее установленное значение давления, и/или в ответ на измеренное давление в первом петлевом реакторе, превышающее установленное значение давления. Кроме того, система управления, определяющая падение давления, может содержать систему управления, которая определяет возможную разность давлений вдоль первой технологической линии, которая коррелирует с измеренным давлением на входе и измеренным давлением на выходе, и при этом система управления вводит в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на возможную разность давления, превышающую установленное значение разности давления.

Примеры

[00111] Описаны способы и система производства полиэтилена. В качестве дополнительного описания предложены следующие клаузулы:

[00112] Пример 1. Способ эксплуатации системы реакторов получения полиэтилена, включающий: непрерывную выгрузку передаваемой суспензии из первого реактора полимеризации по технологической линии во второй реактор полимеризации, причем передаваемая суспензия содержит разбавитель и первый полиэтилен; выгрузку суспензии продукта из второго реактора полимеризации, причем суспензия продукта содержит разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен; определение падения давления из-за трения в технологической линии; и регулирование технологической переменной в ответ на падение давления, превышающее установленное значение.

[00113] Пример 2. Способ в соответствии с примером 1, отличающийся тем, что и первый реактор полимеризации, и второй реактор полимеризации содержат жидкофазный реактор.

[00114] Пример 3. Способ в соответствии с примером 1, отличающийся тем, что и первый реактор полимеризации, и второй реактор полимеризации содержат петлевой реактор.

[00115] Пример 4. Способ в соответствии с примером 1, включающий: подачу этилена, разбавителя и катализатора в первый реактор полимеризации; полимеризацию этилена в первом реакторе полимеризации с образованием первого полиэтилена, причем передаваемая суспензия содержит активный катализатор; и полимеризацию этилена во втором реакторе полимеризации с образованием второго полиэтилена.

[00116] Пример 5. Способ в соответствии с примером 1, включающий подачу разбавителя во второй реактор полимеризации.

[00117] Пример 6. Способ в соответствии с примером 1, включающий подачу сомономера в первый реактор полимеризации и/или во второй реактор полимеризации.

[00118] Пример 7. Способ в соответствии с примером 6, отличающийся тем, что сомономер содержит пропилен, бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен и/или 1-децен.

[00119] Пример 8. Способ в соответствии с примером 1, включающий подачу водорода в первый реактор полимеризации и/или во второй реактор полимеризации.

[00120] Пример 9. Способ в соответствии с примером 1, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает повышение давления и/или обеспечение возможности повышения давления в первом реакторе полимеризации.

[00121] Пример 10. Способ в соответствии с примером 9, отличающийся тем, что повышение давления в первом реакторе полимеризации включает повышение давления подачи разбавителя в первый реактор полимеризации.

[00122] Пример 11. Способ в соответствии с примером 1, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает понижение вязкости суспензии в первом реакторе полимеризации.

[00123] Пример 12. Способ в соответствии с примером 11, отличающийся тем, что понижение вязкости суспензии включает повышение скорости подачи разбавителя в первый реактор полимеризации, снижение концентрации твердых веществ в первом реакторе полимеризации и/или повышение температуры в первом реакторе полимеризации.

[00124] Пример 13. Способ в соответствии с примером 1, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает понижение давления во втором реакторе полимеризации.

[00125] Пример 14. Способ в соответствии с примером 13, отличающийся тем, что понижение давления во втором реакторе полимеризации включает увеличение открытого положения клапана регулирования потока, через который суспензия продукта выходит из второго реактора полимеризации.

[00126] Пример 15. Способ в соответствии с примером 1, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает ввод в эксплуатацию другой технологической линии и непрерывную выгрузку по меньшей мере части суспензии, передаваемой из первого реактора полимеризации по другой технологической линии во второй реактор полимеризации.

[00127] Пример 16. Способ в соответствии с примером 1, отличающийся тем, что установленное значение составляет потерю давления в диапазоне от примерно 5 фунтов на квадратный дюйм (psi) до 30 psi (примерно 206,8 кПа).

[00128] Пример 17. Способ в соответствии с примером 1, отличающийся тем, что определение потери давления включает расчет потери давления по уравнению движения жидкости.

[00129] Пример 18. Способ в соответствии с примером 17, отличающийся тем, что уравнение движения жидкости включает уравнение Дарси-Вейсбаха.

[00130] Пример 19. Способ в соответствии с примером 17, включающий измерение разности давления вдоль технологической линии и регулирование технологической переменной в ответ на измеренную разность давления, превышающую определенную потерю давления на установленное значение.

[00131] Пример 20. Способ в соответствии с примером 19, отличающийся тем, что установленное значение составляет предельное значение, выраженное в процентах от определенной потери давления.

[00132] Пример 21. Способ в соответствии с примером 19, отличающийся тем, что измерение разности давления включает измерение давления на входе технологической линии и измерение давления на выходе технологической линии.

[00133] Пример 22. Способ в соответствии с примером 1, отличающийся тем, что определение потери давления в технологической линии включает расчет числа Рейнольдса для передаваемой суспензии и определение коэффициента трения внутренней поверхности технологической линии как функции от числа Рейнольдса и отношения шероховатости поверхности к диаметру внутренней поверхности.

[00134] Пример 23. Способ в соответствии с примером 22, отличающийся тем, что определение коэффициента трения включает расчет коэффициента трения по уравнению Колбрука.

[00135] Пример 24. Способ в соответствии с примером 1, отличающийся тем, что определение потери давления в технологической линии включает: определение объемной скорости передаваемой суспензии; расчет скорости передаваемой суспензии как функции от объемной скорости; определение плотности передаваемой суспензии; и расчет числа Рейнольдса передаваемой суспензии в технологической линии как функции от скорости, плотности, вязкости передаваемой суспензии и внутреннего диаметра технологической линии.

[00136] Пример 25. Способ в соответствии с примером 24, отличающийся тем, что определение объемной скорости передаваемой суспензии включает определение объемной скорости по материальному балансу системы реакторов получения полиэтилена.

[00137] Пример 26. Способ в соответствии с примером 24, отличающийся тем, что определение потери давления в технологической линии включает определение коэффициента трения внутренней поверхности как функции от числа Рейнольдса и отношения шероховатости поверхности к диаметру технологической линии.

[00138] Пример 27. Способ в соответствии с примером 26, отличающийся тем, что определение потери давления в технологической линии включает расчет потери давления как функции от коэффициента трения, отношения длины к внутреннему диаметру технологической линии, плотности и скорости.

[00139] Пример 28. Способ эксплуатации системы реакторов получения полиэтилена, включающий: полимеризацию этилена в первом реакторе получения полиэтилена с образованием первого полиэтилена; непрерывную выгрузку из первого реактора получения полиэтилена передаваемой суспензии, содержащей разбавитель и первый полиэтилен, по технологической линии во второй реактор получения полиэтилена; полимеризацию этилена во втором реакторе получения полиэтилена с образованием второго полиэтилена; непрерывную выгрузку из второго реактора получения полиэтилена суспензии продукта, содержащей разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен; определение скорости передаваемой суспензии в технологической линии между первым реактором получения полиэтилена и вторым реактором получения полиэтилена; и поддержание этой скорости на уровне выше установленного значения.

[00140] Пример 29. Способ в соответствии с примером 28, отличающийся тем, что установленное значение составляет скорость в диапазоне от примерно 95% до примерно 200% от скорости сальтации передаваемой суспензии и/или скоростью в диапазоне от примерно 2 фута в секунду (примерно 0,6 м/с) до примерно 10 футов в секунду (примерно 3 м/с).

[00141] Пример 30. Способ в соответствии с примером 28, отличающийся тем, что поддержание скорости включает регулирование притока разбавителя в технологическую линию для повышения скорости передаваемой жидкости, если эта скорость снизилась до установленного значения.

[00142] Пример 31. Способ в соответствии с примером 28, отличающийся тем, что первый полиэтилен и второй полиэтилен смешивают с получением мономодального полиэтилена или бимодального полиэтилена.

[00143] Пример 32. Способ регулирования системы реакторов получения полиэтилена, включающий: полимеризацию этилена в первом реакторе полимеризации с образованием первого полиэтилена; непрерывную выгрузку из первого реактора полимеризации передаваемой суспензии, содержащей разбавитель и первый полиэтилен, по технологической линии во второй реактор полимеризации; полимеризацию этилена во втором реакторе полимеризации с образованием второго полиэтилена; непрерывную выгрузку из второго реактора полимеризации суспензии продукта, содержащей разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен; расчет падения давления из-за трения в технологической линии между первым реактором полимеризации и вторым реактором полимеризации; и поддержание первого реактора полимеризации и второго реактора полимеризации при, по существу, одинаковом давлении в ответ на падение давления ниже установленного значения.

[00144] Пример 33. Система производства полиэтилена, содержащая: первый петлевой реактор получения полиэтилена; второй петлевой реактор получения полиэтилена; первую линию для переноса полиэтиленовой суспензии из первого петлевого реактора получения полиэтилена во второй реактор получения полиэтилена; и систему управления для определения падения давления в первой технологической линии и ввода в эксплуатацию второй технологической линии для переноса полиэтиленовой суспензии из первого петлевого реактора получения полиэтилена во второй реактор получения полиэтилена.

[00145] Пример 34. Система в соответствии с примером 33, отличающаяся тем, что система управления, определяющая падение давления, содержит систему управления, которая рассчитывает потерю давления из-за трения в первой технологической линии, и при этом система управления вводит в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на рассчитанную потерю давления, превышающую установленное значение потери давления.

[00146] Пример 35. Система в соответствии с примером 33, содержащая: входной манометрический элемент, расположенный на первой технологической линии, для измерения давления передаваемой суспензии на входе в первую технологическую линию возле или у первого петлевого реактора; и выходной манометрический элемент, расположенный на первой технологической линии, для измерения давления передаваемой суспензии на выходе из первой технологической линии возле или у второго петлевого реактора.

[00147] Пример 36. Система в соответствии с примером 35, отличающаяся тем, что система управления вводит в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на давление на входе, превышающее установленное значение давления.

[00148] Пример 37. Система в соответствии с примером 35, отличающаяся тем, что система управления, определяющая падение давления, содержит систему управления, которая определяет разность давлений вдоль первой технологической линии, которая коррелирует с измеренным давлением на входе и давлением на выходе, и при этом система управления вводит в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на разность давления, превышающую установленное значение разности давления.

[00149] Пример 38. Система в соответствии с примером 33, отличающаяся тем, что система управления вводит в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на давление в первом петлевом реакторе, превышающее установленное значение давления.

Вариант реализации А

[00150] Способ эксплуатации системы реакторов получения полиэтилена, включающий: непрерывную выгрузку передаваемой суспензии из первого реактора полимеризации по технологической линии во второй реактор полимеризации, причем передаваемая суспензия содержит разбавитель и первый полиэтилен; выгрузку суспензии продукта из второго реактора полимеризации, причем суспензия продукта содержит разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен; определение падения давления из-за трения в технологической линии; и регулирование технологической переменной в ответ на падение давления, превышающее установленное значение.

Вариант реализации В

[00151] Способ в соответствии с вариантом реализации А, отличающийся тем, что как первый реактор полимеризации, так и второй реактор полимеризации содержат жидкофазный реактор.

Вариант реализации С

[00152] Способ в соответствии с вариантами реализации А-В, отличающийся тем, что и первый реактор полимеризации, и второй реактор полимеризации содержат петлевой реактор.

Вариант реализации D

[00153] Способ в соответствии с вариантами реализации А-С, включающий: подачу этилена, разбавителя и катализатора в первый реактор полимеризации; полимеризацию этилена в первом реакторе полимеризации с образованием первого полиэтилена, причем передаваемая суспензия содержит активный катализатор; и полимеризацию этилена во втором реакторе полимеризации с образованием второго полиэтилена.

Вариант реализации Е

[00154] Способ в соответствии с вариантами реализации A-D, включающий подачу разбавителя во второй реактор полимеризации.

Вариант реализации F

[00155] Способ в соответствии с вариантами реализации А-Е, включающий подачу сомономера в первый реактор полимеризации и/или во второй реактор полимеризации.

Вариант реализации G

[00156] Способ в соответствии с вариантами реализации A-F, отличающийся тем, что сомономер содержит пропилен, бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен и/или 1-децен.

Вариант реализации Н

[00157] Способ в соответствии с вариантами реализации A-G, включающий подачу водорода в первый реактор полимеризации и/или во второй реактор полимеризации.

Вариант реализации I

[00158] Способ в соответствии с вариантами реализации А-Н, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает повышение давления и/или обеспечение возможности повышения давления в первом реакторе полимеризации.

Вариант реализации J

[00159] Способ в соответствии с вариантами реализации A-I, отличающийся тем, что повышение давления в первом реакторе полимеризации включает повышение давления подачи разбавителя в первый реактор полимеризации.

Вариант реализации K

[00160] Способ в соответствии с вариантами реализации A-J, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает понижение вязкости суспензии в первом реакторе полимеризации.

Вариант реализации L

[00161] Способ в соответствии с вариантами реализации А-K, отличающийся тем, что понижение вязкости суспензии включает повышение скорости подачи разбавителя в первый реактор полимеризации, снижение концентрации твердых веществ в первом реакторе полимеризации и/или повышение температуры в первом реакторе полимеризации.

Вариант реализации М

[00162] Способ в соответствии с вариантами реализации A-L, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает понижение давления во втором реакторе полимеризации.

Вариант реализации N

[00163] Способ в соответствии с вариантами реализации А-М, отличающийся тем, что понижение давления во втором реакторе полимеризации включает увеличение открытого положения клапана регулирования потока, через который суспензия продукта выходит из второго реактора полимеризации.

Вариант реализации О

[00164] Способ в соответствии с вариантами реализации A-N, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает введение в эксплуатацию другой технологический линии и непрерывную выгрузку по меньшей мере части суспензии, передаваемой из первого реактора полимеризации через другую технологическую линию во второй реактор полимеризации.

Вариант реализации Р

[00165] Способ в соответствии с вариантами реализации А-О, отличающийся тем, что установленное значение составляет потерю давления в диапазоне от примерно 5 фунтов на квадратный дюйм (psi) до 30 psi (примерно 206,8 кПа).

Вариант реализации О

[00166] Способ по вариантам реализации А-Р, отличающийся тем, что определение потери давления включает расчет потери давления по уравнению движения жидкости.

Вариант реализации R

[00167] Способ в соответствии с вариантами реализации A-Q, отличающийся тем, что уравнение движения жидкости включает уравнение Дарси-Вейсбаха.

Вариант реализации S

[00168] Способ в соответствии с вариантами реализации A-R, включающий измерение разности давлений вдоль технологической линии и регулирование технологической переменной в ответ на измеренную разность давления, превышающую определенную потерю давления на установленное значение.

Вариант реализации Т

[00169] Способ в соответствии с вариантами реализации A-S, отличающийся тем, что установленное значение составляет предельное значение, выраженное в процентах от определенной потери давления.

Вариант реализации U

[00170] Способ в соответствии с вариантами реализации А-Т, отличающийся тем, что измерение разности давления включает измерение давления на входе технологической линии и измерение давления на выходе технологической линии.

Вариант реализации V

[00171] Способ в соответствии с вариантами реализации A-U, отличающийся тем, что определение потери давления в технологической линии включает расчет числа Рейнольдса для передаваемой суспензии и определение коэффициента трения внутренней поверхности технологической линии как функции от числа Рейнольдса и отношения шероховатости поверхности к диаметру внутренней поверхности.

Вариант реализации W

[00172] Способ в соответствии с вариантами реализации A-V, отличающийся тем, что определение коэффициента трения включает расчет коэффициента трения по уравнению Колбрука.

Вариант реализации X

[00173] Способ в соответствии с вариантами реализации A-W, отличающийся тем, что определение потери давления в технологической линии включает: определение объемной скорости передаваемой суспензии; расчет скорости передаваемой суспензии как функции от объемной скорости; определение плотности передаваемой суспензии; и расчет числа Рейнольдса передаваемой суспензии в технологической линии как функции от скорости, плотности, вязкости передаваемой суспензии и внутреннего диаметра технологической линии.

Вариант реализации Y

[00174] Способ в соответствии с вариантами реализации А-Х, отличающийся тем, что определение объемной скорости передаваемой суспензии включает определение объемной скорости по материальному балансу системы реакторов получения полиэтилена.

Вариант реализации Z

[00175] Способ в соответствии с вариантами реализации A-Y, отличающийся тем, что определение потери давления в технологической линии включает определение коэффициента трения внутренней поверхности как функции от числа Рейнольдса и отношения шероховатости поверхности к диаметру технологической линии.

Вариант реализации АА

[00176] Способ в соответствии с вариантами реализации A-Z, отличающийся тем, что определение потери давления в технологической линии включает расчет потери давления как функции от коэффициента трения, отношения длины технологической линии к ее внутреннему диаметру, плотности и скорости.

Вариант реализации АВ

[00177] Способ эксплуатации системы реакторов получения полиэтилена, включающий: полимеризацию этилена в первом реакторе получения полиэтилена с образованием первого полиэтилена; непрерывную выгрузку из первого реактора получения полиэтилена передаваемой суспензии, содержащей разбавитель и первый полиэтилен, по технологической линии во второй реактор получения полиэтилена; полимеризацию этилена во втором реакторе получения полиэтилена с образованием второго полиэтилена; непрерывную выгрузку из второго реактора получения полиэтилена суспензии продукта, содержащей разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен; определение скорости передаваемой суспензии в технологической линии между первым реактором получения полиэтилена и вторым реактором получения полиэтилена; и поддержание этой скорости выше установленного значения.

Вариант реализации АС

[00178] Способ в соответствии с вариантом реализации АВ, отличающийся тем, что установленное значение составляет скорость в диапазоне от примерно 95% до примерно 200% от скорости сальтации передаваемой суспензии и/или скорость в диапазоне от примерно 2 фута в секунду (примерно 0,6 м/с) до примерно 10 футов в секунду (примерно 3 м/с).

Вариант реализации АР

[00179] Способ в соответствии с вариантами реализации АВ-АС, отличающийся тем, что поддержание включает регулирование притока разбавителя в технологическую линию для увеличения скорости передаваемой суспензии, если эта скорость снизилась до установленного значения.

Вариант реализации АЕ

[00180] Способ в соответствии с вариантами реализации AB-AD, отличающийся тем, что первый полиэтилен и второй полиэтилен смешивают с получением мономодального полиэтилена или бимодального полиэтилена.

Вариант реализации AF

[00181] Способ регулирования системы реакторов получения полиэтилена, включающий: полимеризацию этилена в первом реакторе полимеризации с образованием первого полиэтилена; непрерывную выгрузку из первого реактора полимеризации передаваемой суспензии, содержащей разбавитель и первый полиэтилен, по технологической линии во второй реактор полимеризации; полимеризацию этилена во втором реакторе полимеризации с образованием второго полиэтилена; непрерывную выгрузку из второго реактора полимеризации суспензии продукта, содержащей разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен; расчет падения давления из-за трения в технологической линии между первым реактором полимеризации и вторым реактором полимеризации; и поддержание первого реактора полимеризации и второго реактора полимеризации при, по существу, одинаковом давлении в ответ на падение давления ниже установленного значения.

Вариант реализации AG

[00182] Система производства полиэтилена, содержащая: первый петлевой реактор получения полиэтилена; второй петлевой реактор получения полиэтилена; первую технологическую линию для переноса суспензии полиэтилена из первого петлевого реактора получения полиэтилена во второй реактор получения полиэтилена; и систему управления для определения падения давления в первой технологической линии и ввода в эксплуатацию второй технологической линии для переноса полиэтиленовой суспензии из первого петлевого реактора получения полиэтилена во второй реактор получения полиэтилена.

Вариант реализации АН

[00183] Система в соответствии с вариантом реализации AG, отличающаяся тем, что система управления, которая определяет падение давления, содержит систему управления, рассчитывающую потерю давления из-за трения в первой технологической линии, и эта система управления вводит в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на расчетную потерю давления, превышающую установленное значение потери давления.

Вариант реализации AI

[00184] Система в соответствии с вариантами реализации AG-АН, содержащая: входной манометрический элемент, расположенный на первой технологической линии, для измерения давления передаваемой суспензии на входе в первую технологическую линию возле или у первого петлевого реактора; и выходной манометрический элемент, расположенный на первой технологической линии, для измерения давления передаваемой суспензии на выходе из первой технологической линии возле или у второго петлевого реактора.

Вариант реализации AJ

[00185] Система в соответствии с вариантами реализации AG-AI, отличающаяся тем, что система управления вводит в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на давление на входе, превышающее установленное значение давления.

Вариант реализации АK

[00186] Система в соответствии с вариантами реализации AG-AI, отличающаяся тем, что система управления, которая обеспечивает определение падения давления, содержит систему управления, определяющую разность давления вдоль первой технологической линии, которая коррелирует с давлением на входе и давлением на выходе, и при этом система управления вводит в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на разность давления, превышающую установленное значение разности давления.

Вариант реализации AL

[00187] Система в соответствии с вариантами реализации AG-AK, отличающаяся тем, что система управления вводит в эксплуатацию вторую технологическую линию в ответ на давление в первом петлевом реакторе получения полиэтилена, превышающее установленное значение давления.

Изобретение относится к области производства полиэтилена, более конкретно к технологии переноса суспензии между двумя или более реакторами полимеризации полиэтилена. Способ проведения процесса в системе реакторов получения полиэтилена включает непрерывную выгрузку передаваемой суспензии из первого реактора полимеризации по передаточной линии во второй реактор полимеризации, где передаваемая суспензия содержит разбавитель и первый полиэтилен, выгрузку суспензии продукта из второго реактора полимеризации, где суспензия продукта содержит разбавитель, первый полиэтилен и второй полиэтилен, определение потери давления из-за трения в передаточной линии и регулирование технологической переменной в ответ на потерю давления, превышающую установленное значение. Изобретение обеспечивает повышение производительности линии полимеризации и достижение требуемых характеристик полимера. 14 з.п. ф-лы, 6 ил., 38 пр.

1. Способ проведения процесса в системе реакторов получения полиэтилена, включающий:

непрерывную выгрузку передаваемой суспензии из первого реактора полимеризации по передаточной линии во второй реактор полимеризации, где указанная передаваемая суспензия содержит разбавитель и первый полиэтилен;

выгрузку суспензии продукта из второго реактора полимеризации, где указанная суспензия продукта содержит разбавитель, указанный первый полиэтилен и второй полиэтилен;

определение потери давления из-за трения в указанной передаточной линии и регулирование технологической переменной в ответ на указанную потерю давления, превышающую установленное значение.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что как первый реактор полимеризации, так и второй реактор полимеризации содержат жидкофазный реактор.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что как первый реактор полимеризации, так и второй реактор полимеризации содержат петлевой реактор.

4. Способ по п. 1, включающий:

подачу этилена, разбавителя и катализатора в указанный первый реактор полимеризации;

полимеризацию этилена в указанном первом реакторе полимеризации с образованием указанного первого полиэтилена, где указанная передаваемая суспензия содержит активный катализатор; и

полимеризацию этилена в указанном втором реакторе полимеризации с образованием указанного второго полиэтилена.

5. Способ по п. 1, включающий подачу разбавителя в указанный второй реактор полимеризации.

6. Способ по п. 1, включающий подачу сомономера в указанный первый реактор полимеризации и/или в указанный второй реактор полимеризации.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сомономер содержит пропилен, бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен и/или 1-децен.

8. Способ по п. 1, включающий подачу водорода в указанный первый реактор полимеризации и/или в указанный второй реактор полимеризации.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает повышение давления и/или обеспечение возможности повышения давления в указанном первом реакторе полимеризации.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что повышение давления в указанном первом реакторе полимеризации включает повышение давления подачи разбавителя в указанный первый реактор полимеризации.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает понижение вязкости суспензии в указанном первом реакторе полимеризации.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что понижение вязкости суспензии включает повышение скорости подачи разбавителя в указанный первый реактор полимеризации, снижение концентрации твердых веществ в указанном первом реакторе полимеризации и/или повышение температуры в указанном первом реакторе полимеризации.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает понижение давления в указанном втором реакторе полимеризации.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что понижение давления в указанном втором реакторе полимеризации включает увеличение открытия клапана регулирования потока, через который суспензию продукта выгружают из указанного второго реактора полимеризации.

15. Способ по пп. 1-14, отличающийся тем, что регулирование технологической переменной включает введение в эксплуатацию другой передаточной линии и непрерывную выгрузку по меньшей мере части указанной передаваемой суспензии из указанного первого реактора полимеризации по указанной другой передаточной линии в указанный второй реактор полимеризации.