改进的用于环管反应器内淤浆聚合的泵送装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种烯烃聚合方法和装置，其中流体淤浆含有单体，稀释剂和催化剂，采用两台或更多台泵使连续环管反应器中的流体淤浆循环。本方法和装置能使反应在固体浓度相当高的循环流体淤浆中进行。在一个优选方案中，流体淤浆在两台布置成能使下游叶轮回收上游叶轮所提供旋转能的泵作用下进行循环。因循环速度加快的优点使烯烃聚合过程可在反应固体浓度更高的条件下操作，提高了效率，特别是在大容积反应器中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及于液体介质中的淤浆聚合。更具体地，本专利技术涉及用于淤浆聚合的大容积环管反应器的泵送装置和方法。
技术介绍
聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯可通过颗粒形式的聚合(也称为淤浆聚合)制备。该技术中，将进料如单体和催化剂供入环管反应器中，并从反应器中取出或排出包含在液体介质中的聚烯烃固体颗粒的产品淤浆。在环管聚合操作中，用一或多台泵使流体淤浆在环管反应器中循环，一般通常为反应器内置有叶轮的轴流泵。这种泵为流体淤浆的循环提供原动力。随着反应器容积和流体淤浆的固体浓度增大，对泵的要求也提高。一般而言，选择和操作环管反应器泵时必须考虑流体淤浆的流速、压力、密度和粘度。已证明在环管反应区中进行淤浆聚合在工业上是成功的。淤浆聚合技术在世界上已享有年产数十亿磅烯烃聚合物的成就。但仍然希望设计并建造更大的反应器。反应器的尺寸对泵的技术要求影响很大，特别是对泵的压头(泵叶轮两侧的压差，用英尺液柱表示)和流量(速度×管的截面积，用加仑/min或者GPM表示)影响很大。迄今，烯烃聚合物于稀释剂中的流体淤浆一般限于较低的反应器固体浓度。沉降腿用来将欲取出的淤浆浓缩，因而在沉降腿的出口处，淤浆将具有较高的固体浓度。顾名思义，要在沉降腿中进行沉降来提高欲取出淤浆固体的浓度。除淤浆浓度之外，影响反应器内固体浓度的另一因素是流体淤浆的循环速度。由于淤浆速度会影响诸如传热和聚合物在反应器内堆积所致反应器结垢等限制因素，所以对于给定的反应器直径而言，淤浆速度越高则允许固体浓度越高。提高环管反应器循环泵的压头和流量，可使更高重量百分率的固体在反应器内循环。两台泵串联使用可使泵送压头加倍，从而使固体增多。这两台泵可位于反应器的不同管段，使每台泵都用于偶数个料腿可能是理想的。
技术实现思路
环管反应器装置可包括多个竖管段、多个上部竖管段和多个下部横管段。每个竖管段的上端与上部横管段之一相连，下端与下部横管段之一相连。这些竖管段和横管段形成适合输送流体淤浆的连续流路。环管反应器装置还包括至少两个给反应器内的流体淤浆提供原动力的泵。每台泵都与一个置于连续流路内的叶轮相连接。两叶轮彼此面对而且旋转反向相反，两叶轮的距离靠近到足以使其中一个叶轮可受益于另一叶轮的转动能。环管反应器装置还包括向连续流路中引入烯烃单体的设备，向连续流路中引入稀释剂的设备，向连续流路中引入聚合催化剂的设备和从连续流路中取出一部分流体淤浆的设备。环管反应器装置可包多个主要管段和多个次要管段。每个次要管段将两个主要管段彼此连接起来，从而使主要管段和次要管段形成连续流路。环管反应器装置还包括连于一个管段的单体引入设备、连于一个管段的催化剂引入设备和连于一个管段的产物出料设备。环管反应器装置还包括上游泵和下游泵，其中每个泵都与一个置于连续流路内的叶轮连接。泵的布置方式是能使两个叶轮旋转方向相反，且靠近到足以使上游泵所提供的转动能有至少一部分被下游泵收回。叶轮放置在一个管段的至少一个加宽部分中。所述加宽部分和叶轮的直径大于管段的直径。或者，这些环管反应器装置也可包括在同一横管段内放置两个叶轮。并且，可在至少一个叶轮上游的一部分连续流路中放置至少一个导流叶片来产生与叶轮旋转方向相反的旋转运动。环管反应器装置可包括多个主要管段和多个次要管段。每个次要管段将两个主要管段彼此连接起来，从而使主要管段和次要管段能形成连续流路。环管反应器装置还包括连于一个管段的单体引入设备、连于一个管段的催化剂引入设备和连于一个管段的产物出料设备。环管反应器装置还包括至少一个置于连续流路内的导流叶片和一个位于导流叶片下游的泵。泵与一个置于流路内的叶轮连接，此叶轮也位于导流叶片的下游。导流叶片和叶轮在流路上产生相反方向的旋转运动，并且彼此靠近到足以使淤浆在接合下游泵时能产生旋转运动。环管反应器装置可包括适用于进行烯烃聚合过程的环管反应器，所述烯烃聚合过程包括将至少一种在液体稀释剂中的烯烃单体进行聚合来生产出包含液体稀释剂和烯烃聚合物固体颗粒的流体淤浆。环管反应器装置还包括一个连接环管反应器的单体引入设备、一个连接环管反应器的催化剂引入设备、一个连接环管反应器的产品出料设备和至少一台置于环管反应器内的混流泵。上述任一环管反应器装置可在一个下部横管段或次要管段的加宽部分中有一个叶轮。加宽部分和叶轮的直径大于下部横管段的直径。一般而言，每个叶轮的直径比所述管段的平均直径要大。一种环管式淤浆聚合法可包括向环管反应器中引入单体、稀释剂和催化剂，使单体聚合生成包含稀释剂和聚烯烃固体颗粒的淤浆，用两个叶轮使淤浆循环，第一叶轮使淤浆产生第一旋转运动，第二叶轮使淤浆产生第二旋转运动。在改进的方法中，第二旋转运动与第一旋转运动方向相反。方法还可包括使第一叶轮上游的淤浆形成与第一叶轮第一旋转运动反向的前旋流。方法还可包括使第二泵下游的淤浆形成后旋流，以回收第二泵叶轮的旋流运动而使之转变成泵轴向的流动和压头。一种环管式淤浆聚合法可包括向环管反应器中引入单体、稀释剂和催化剂，使单体聚合生成包含稀释剂和聚烯烃固体颗粒的淤浆，用至少一个叶轮将淤浆循环，在淤浆到达叶轮之前使淤浆产生第一旋转运动和用叶轮使淤浆产生第二旋转运动。在改进的方法中，所述第二旋转运动与所述第一旋转运动方向相反。最好是用前旋流叶片来产生第一旋转运动。上述任一环管式淤浆聚合法中，可使至少一个叶轮与容纳该叶轮的环管反应器部分之间的间隙最小化。在改进方法中，淤浆中聚烯烃固体颗粒的最低浓度可有一个较理想值，例如至少约45wt％。淤浆可以约20,000加仑/min至约100,000加仑/min的流量循环。叶轮单独或一起可实现约120英尺至约600英尺的压头。附图说明图1示出一种先有技术的环管反应器和聚合物回收系统。图2是叶轮机构的剖视图。图3示出一种布置了两个能使转动能的利用得以改进的泵的环管反应器。图4是图3双泵布置的近视图。图5示出有导流叶片的环管反应器。图6是导流叶片的另一视图。具体实施例方式本专利技术方法和装置适用于任何环管反应区，该反应区包括一种聚合物固体于液体介质中的淤浆，包括烯烃聚合过程所用淤浆。特别地，本专利技术方法和装置可应用于循环有高固体浓度的流体淤浆的大容积环管反应器。本文所用术语“淤浆”意指固体和液体存在于不同相的组合物。术语“流体淤浆”意指在环管反应区中循环的包括聚合物固体和液体介质的淤浆。固体可包括催化剂和烯烃聚合物如聚乙烯。液体介质可包括一种惰性稀释剂如异丁烷，并有溶于其中的单体、共聚单体、分子量控制剂诸如氢气、抗静电剂、防垢剂、清除剂和其它加工助剂。或者，液体介质可主要由未反应的单体组成，例如在一些丙烯聚合过程中。术语“产物淤浆”意指从环管反应区取出的用于回收聚烯烃产品的那部分淤浆。设计和建造一种有能力提供用于淤浆聚合的大容积环管反应器所需压头和流量的单泵是不容易的，尤其是在淤浆固体浓度很高时的情况。泵的压头和流量越高越好，因为这样就能允许环管反应器在更高的固体浓度下操作。固体浓度高有许多好处。例如，反应器中固体浓度高通常意味着作为产物淤浆的一部分排出的稀释剂更少。另外，高固体浓度可使一定时间段的聚合物的收率提高(或者在产率相同的情况下可延长聚合物的停留时间，从而提高催化剂的效率)。本专利技术的一些专利技术人在US6,239,235(引入本文供参考)中公开了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环管反应器装置，包括：多个主要管段；多个次要管段；其中，每个主要管段的第一端都和一个次要管段连接，且第二端和另一个次要管段连接，这样，主要管段和次要管段形成了一个适合输送流体淤浆的连续流路；在反应器中至少 用两台泵给淤浆提供动力，每台泵都与一个位于连续流路中的叶轮连接；其中，这两个叶轮相互面对，反向旋转，并且这两个叶轮的距离靠近到足以使两叶轮之一可从另一叶轮的转动能受益；向连续流路中引入烯烃单体的设备；向连续流路中引入 稀释剂的设备；向连续流路中引入聚合催化剂的设备；和从连续流路中取出一部分流体淤浆的设备；。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JD霍托维，DA泽勒斯，RK富兰克林，
申请(专利权)人：切夫里昂菲利普化学有限责任公司，劳伦斯泵有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]