烯键式不饱和单体的高压聚合方法技术

一种在包括连续操作的聚合反应器的生产线中在110MPa至500MPa范围内的压力下聚合或共聚烯键式不饱和单体的方法，其中所述方法包括通过能够检测烃的至少三组IR点检测器的IR点检测器布置关于单体或反应混合物泄漏的发生监测生产线的周围环境，并且IR点检测器组根据表决逻辑操作，当IR点检测器布置的一组IR点检测器检测到烃的存在时，自动启动紧急压力释放程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烯键式不饱和单体的高压聚合方法
本公开提供了用于在连续操作的聚合反应器中在100℃至350℃的温度和110MPa至500MPa范围内的压力下聚合或共聚烯键式不饱和单体的方法。
技术介绍
聚乙烯是最广泛使用的商业聚合物，可以通过几种不同的方法制备。在高压下在自由基引发剂存在下的聚合是用于获得聚乙烯的第一种方法，并且仍然是与低密度聚乙烯(LDPE)的制备具有高商业相关性的有价值的方法。用于制备低密度聚乙烯的生产线的常见装置包括聚合反应器，其可以是高压釜或管式反应器或这些反应器的组合，以及附加设备。为了对反应组分加压，通常使用一组两个压缩机，即主压缩机和二级压缩机。在聚合顺序结束时，用于高压聚合的生产线通常还包括用于将所得聚合物造粒的设备如挤出机和造粒机。此外，这种生产线通常还包括用于在聚合反应的一个或多个位置进料单体和共聚单体、自由基引发剂、改性剂或其他物质的装置。在高压下烯键式不饱和单体的自由基引发聚合的特征是迄今单体的转化尚未完全。对于反应器或反应器组合的每次经过，在管式反应器中仅有约10％至50％的给料单体在聚合作用中转化，并且在高压釜反应器中8％至30％的给料单体在聚合作用中转化。所得反应混合物通常通过压力控制阀离开反应器，然后通常分离成聚合物组分和气体组分以及再循环的未反应单体。为了避免不必要的减压和压缩步骤，分离成聚合物组分和气体组分通常在至少两个阶段进行。离开反应器的单体-聚合物混合物通常被转移到第一分离容器，通常称为高压产物分离器，其中聚合物组分和气体组分的分离在允许从单体-聚合物混合物分离的乙烯和共聚单体再循环到主压缩机和二级压缩机之间的位置的压力下进行。在操作第一分离容器的条件下，分离容器内的聚合物组分处于液态。在第一分离容器中获得的液相被转移到第二分离容器，通常称为低压产物分离器，其中在较低压力下进一步分离成聚合物组分和气体组分。将在第二分离容器中从混合物中分离出的乙烯和共聚单体进料到主压缩机，在主压缩机将它们压缩至新鲜乙烯进料的压力，与新鲜乙烯进料组合，及将汇合的流进一步加压至高压气体循环流的压力。LDPE反应器中的聚合过程在可达350MPa的高压下进行。这种高压需要来以安全可靠的方式处理该过程的特殊技术。在高压下处理乙烯的技术问题例如描述于Chem.Ing.Tech.67(1995)，第862至864页。据称，乙烯在某些温度和压力条件下以爆炸性方式快速分解，产生烟尘、甲烷和氢气。这种不希望的反应在乙烯的高压聚合中反复发生。与之相关的压力和温度的急剧增加代表了生产设备的操作安全性的相当大的潜在风险。防止这种类型的压力和温度急剧增加的可能解决方案涉及安装爆破片或紧急减压阀。例如，WO02/01308A2公开了特定的液压控制的减压阀，其允许在压力或温度突然变化的情况下特别快速地打开减压阀。虽然技术上可能在聚合反应器内处理这种热失控或乙烯的爆炸性分解，然而这些情况是非常不希望的，因为聚合反应器内的乙烯的热失控或爆炸性分解导致聚合设备的关闭，频繁排出乙烯到环境中和生产损失。对高压聚合设备的操作安全性的另一个威胁是泄漏的发生。由于聚合反应器内部与周围环境之间的高压差，即使高压设备的壁中的小裂缝也可能导致相当大量的反应器内容物的排出，在短时间内产生局部高浓度的可燃烃。另一方面，在较大量泄漏的情况下，反应的可用时间非常短。在110MPa至500MPa范围内的压力下聚合或共聚烯键式不饱和单体的方法相应地对可燃或爆炸性气体的可靠检测提出了特定要求，所述可燃或爆炸性气体可能从聚合设备中泄漏。取决于泄漏的尺寸和位置，泄漏率可能非常高或相对低，存在泄漏材料积聚的风险。泄漏的材料可以具有100℃至350℃的温度，但也可以是冷的，因此可以沉入地下并且在那里积聚。聚合设备附近的一定体积元件中泄漏气体的浓度可以从基本上纯的烃到空气中非常低浓度的可燃气体变化。此外，泄漏不仅可以朝向大气发生，而且泄漏也可以发生在被冷却或加热夹套覆盖的设备的一部分处。此外，由于这种过程不是在完全封闭的壳体中进行的，因此天气现象诸如风和雨也可对泄漏气体的检测产生影响。关于在高压下制备乙烯聚合物的方法的另一个困难是反应混合物是包含单体和聚合物的超临界组合物。在这种反应混合物泄漏到大气中之后，形成小聚合物颗粒，所述小聚合物颗粒经受静电充电。因此，在反应混合物逸出后形成爆炸性气体云后，点火的可能性增加。WO2008/148758A1公开了操作高压乙烯聚合单元的方法，所述单元包括配备有冷却夹套的管式反应器，在所述方法中，通过监测水性冷却介质的电导率来控制反应混合物泄漏到冷却夹套中。然而，这种方法要求反应混合物中的至少一种化学物质改变水性冷却介质的电导率，并且方法只可能检测被冷却夹套覆盖的聚合设备的位置处的泄漏。通过气体检测器监测气体是标准做法。气体检测器是检测区域中气体存在的装置，通常作为安全系统的一部分。这种类型的设备通常用于检测气体泄漏，并且可以与控制系统连接，因此可以自动关闭过程。气体检测器还可以向正在发生泄漏的区域中的操作员发出警报，使他们有机会离开。气体检测器可用于检测可燃、易燃和有毒气体以及氧气消耗。常见的气体传感器包括红外点传感器、超声传感器、电化学气体传感器和半导体传感器。最近，红外成像传感器已经投入使用。这些传感器用于广泛的应用，可用于工业厂房、精炼厂、废水处理设施、车辆和家庭。检测空气中烃的存在的一种选择是使用催化检测器。催化检测器的工作原理是在可燃气体的氧化中产生热量。反应在催化剂表面上发生，可燃气体与空气中的氧气放热反应。产生的温度升高被转换成传感器信号。催化检测器具有缓慢且需要氧气的缺点。当例如就较大量气体逸出来说，空气立即被基本上纯的烃代替，催化检测器不再能够识别烃。因此，需要克服现有技术的缺点，提供一种允许在高压聚合设备中发生泄漏后非常快速地释放压力并且避免爆炸性烃气体/氧气混合物积聚的方法。这意味着检测方法必须非常可靠和值得信赖，并且应该易于在现有生产线中实施以制备低密度聚乙烯。
技术实现思路
本公开提供用于在连续操作的聚合反应器中在100℃至350℃的温度和110MPa至500MPa范围内的压力下聚合或共聚一种或多种烯键式不饱和单体的方法，其中聚合在生产线中进行，在生产线中单体在一系列压缩阶段通过一个或多个压缩机达到聚合压力，其中压缩气体混合物在每个压缩阶段后通过压缩级冷却器冷却，压缩单体任选地经过预热器或预冷器并且转移到任选地通过冷却夹套冷却的聚合反应器中，通过聚合获得的反应混合物通过压力控制阀离开反应器并且任选地通过后反应器冷却器冷却，将反应混合物在两个或更多个阶段分离成聚合物组分和气体组分，其中在第一阶段在15MPa至50MPa的绝对压力下分离出的气体组分经由高压气体再循环管线再循环至一个或多个压缩机，并且在第二阶段在0.1至0.5MPa范围内的绝对压力下分离出的气体组分经由低压气体再循环管线再循环至一系列压缩阶段的第一阶段，并且将通过聚合获得的聚合物组分转化为粒料，方法包括-通过能够检测烃的至少三组IR点检测器的IR点检测器布置关于单体或反应混合物泄漏的发生监测生产线的周围环境，根据表决逻辑操作IR点检测器组，以及-当IR点检测器布置的一组IR点检测器检测到烃的存在时，自动启动紧急压力释放程序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在连续操作的聚合反应器中在100℃至350℃的温度和110MPa至500MPa范围内的压力下聚合或共聚一种或多种烯键式不饱和单体的方法，其中所述聚合在生产线中进行，其中所述单体在一系列压缩阶段通过一个或多个压缩机达到所述聚合压力，其中所述压缩气体混合物在每个压缩阶段后通过压缩级冷却器冷却，所述压缩单体任选地经过预热器或预冷器并转移到任选地通过冷却夹套冷却的聚合反应器中，通过所述聚合获得的反应混合物通过压力控制阀离开所述反应器并且任选地通过后反应器冷却器冷却，将所述反应混合物在两个或更多个阶段分离成聚合物组分和气体组分，其中在第一阶段在15MPa至50MPa的绝对压力下分离出的所述气体组分经由高压气体再循环管线再循环至一个或多个压缩机，并且在第二阶段在0.1至0.5MPa范围内的绝对压力下分离出的所述气体组分经由低压气体再循环管线再循环至一系列压缩阶段的第一阶段，并且将通过所述聚合获得的聚合物组分转化为粒料，该方法包括‑通过能够检测烃的至少三组IR点检测器的IR点检测器布置关于单体或反应混合物泄漏的发生监测所述生产线的周围环境，并且根据表决逻辑操作IR点检测器组，以及‑当IR点检测器布置的一组IR点检测器检测到烃的存在时，自动启动紧急压力释放程序。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.10 EP 16168991.41.一种用于在连续操作的聚合反应器中在100℃至350℃的温度和110MPa至500MPa范围内的压力下聚合或共聚一种或多种烯键式不饱和单体的方法，其中所述聚合在生产线中进行，其中所述单体在一系列压缩阶段通过一个或多个压缩机达到所述聚合压力，其中所述压缩气体混合物在每个压缩阶段后通过压缩级冷却器冷却，所述压缩单体任选地经过预热器或预冷器并转移到任选地通过冷却夹套冷却的聚合反应器中，通过所述聚合获得的反应混合物通过压力控制阀离开所述反应器并且任选地通过后反应器冷却器冷却，将所述反应混合物在两个或更多个阶段分离成聚合物组分和气体组分，其中在第一阶段在15MPa至50MPa的绝对压力下分离出的所述气体组分经由高压气体再循环管线再循环至一个或多个压缩机，并且在第二阶段在0.1至0.5MPa范围内的绝对压力下分离出的所述气体组分经由低压气体再循环管线再循环至一系列压缩阶段的第一阶段，并且将通过所述聚合获得的聚合物组分转化为粒料，该方法包括-通过能够检测烃的至少三组IR点检测器的IR点检测器布置关于单体或反应混合物泄漏的发生监测所述生产线的周围环境，并且根据表决逻辑操作IR点检测器组，以及-当IR点检测器布置的一组IR点检测器检测到烃的存在时，自动启动紧急压力释放程序。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合反应器和任选的所述生产线的其他部分安装在保护外壳内，并且所述保护外壳内的区域由IR点检测器布置或IR点检测器布置的一部分监测。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过所述IR点检测器布置和能够检测烃的一个或多个IR开路检测器的组合来进行所述生产线周围环境的监测，当IR点检测器布置的一组IR点检测器或IR开路检测器检测到烃的存在时，自动启动紧急压力释放程序。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中IR点检测器布置与一组或多组能够检测烃的IR开路检测器组合，并且根据表决逻辑操作IR开路的组，当IR点检测器布置的一组IR点检测器或一组IR开路检测器检测到烃的存在时，自动启动紧急压力释放程序。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述IR点检测器布置与一个或多个超声检测器组合。6.根据权利要求5所述的方法，其中当IR点检测器布...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·戈尼奥克，T·赫尔曼，D·利特曼，AA·菲内特，S·沃尔弗拉姆，
申请(专利权)人：巴塞尔聚烯烃股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE