烯键不饱和单体在聚合反应器中的高压聚合方法技术

一种用于在高压聚合系统中聚合乙烯的方法，包括连续操作的聚合反应器和反应器排放系统，该反应器排放系统包括应急阀、含有水性介质的反应器排放容器和反应器排放倾倒容器，其中该方法包括监测聚合系统的干扰发生情况，在允许聚合系统的内容物膨胀到反应器排放容器中的干扰的情况下，打开应急阀，使反应器排放容器中的内容物与水性介质接触以获得水性聚合物浆料，分离聚合物浆料和气态组分并将聚合物浆料转移到反应器排放倾倒容器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烯键不饱和单体在聚合反应器中的高压聚合方法
本专利技术涉及在包括连续操作的聚合反应器的高压聚合系统中聚合或共聚烯键不饱和单体以获得基于乙烯的聚合物的方法。
技术介绍
聚乙烯是最广泛使用的商业聚合物。它可以通过几种不同的方法制备。在升高的压力下在自由基引发剂存在下的聚合是最早发现获得聚乙烯的方法，并且仍是具有高商业相关性的用于制备低密度聚乙烯(LDPE)的有价值的方法。用于制备低密度聚乙烯的装置的通常设置除了可以是高压釜或管式反应器或这些反应器的组合的聚合反应器之外，还包括其它设备。为了对反应组分加压，通常使用一组两个压缩机，一次压缩机和二次压缩机(有时称为超级压缩机)。在聚合序列结束时，高压聚合单元通常还包括用于将获得的聚合物造粒的设备如挤出机和造粒机。此外，这种聚合单元通常还包括用于将单体和共聚单体、自由基引发剂、改性剂或其它物质在一个或多个位置进料到聚合反应的装置。用于制备聚乙烯的装置通常以连续运行的方式构造，可以长时间连续运行而不会出现疲劳迹象，因此，通常允许相当长的维护间隔。LDPE反应器中的聚合过程在可达到350MPa的高压下进行。这种高压要求工艺以安全可靠的方式操作的特殊技术。已知在一定的温度和压力条件下，乙烯可以以爆炸的方式快速分解，得到碳烟、甲烷和氢气。随之而来的压力和温度的急剧上升——分解温度可能过高(>1000℃)——对生产装置的操作安全构成了相当大的潜在风险。例如，在这种分解事件期间达到的温度可能损坏反应器管，例如它可能导致管金属奥氏体化。如果材料快速冷却，在金属奥氏体化的温度下，在反应器管中形成马氏体。马氏体是在碳钢中发现的各种微观结构中最硬和最脆的。因此，认为在紧急排污过程中快速去除由分解产生的热气体是必要的。根据WO2017/098389A1，这种热气体的快速去除将通过单向排放系统实现，该单向排放系统包括位于超高压压缩机排放下游且在反应器前端的前应急排污阀和在反应器末端的至少一个附加阀。在此，该系统应通过在排出过程中保持远离该超高压压缩机的单一方向上的流动，并且通过在排出过程中保持该反应器内的特定压力和流速来防止这些反应器壁达到能够引起该金属管奥氏体化的温度。以这种方式，将最小化到管式反应器的热传递量。另一个问题是单体混合物的泄漏，其可能发生在高压和高温下运行的反应装置中，例如聚乙烯的形成。同样在这样的情况下，即在检测到单体或反应混合物的泄漏之后，聚合过程通常被中断并且聚合装置被减压。泄漏的检测可以例如通过如在WO2017/194491A1中公开的IR点检测器来实现。在常规聚乙烯装置如LDPE装置中，减压系统使用所谓的排放容器，其位于所谓的反应器隔室内。定期地，在紧急情况下，停机需要使二次压缩机和反应器两者减压。EP0272512A2公开了也可以在关闭被触发的同时将高压聚合系统分成多个隔离的部分，并且仅减压关闭被触发的部分。将包括热乙烯和热聚合物两者的反应器内容物经由一个或多个应急膨胀阀放置到反应器排放容器中，以便用水骤冷热气体并将废聚合物与乙烯分离。后者通常在安全位置被送到大气中并且聚合物保留在排放容器内。EP0265543A2公开了减压的反应混合物在到达大气之前通过至少两个串联安装的分离罐。为了从保留在其中的聚合物水浆料中排空排放容器，通常的做法是打开排放容器，这又需要使反应器和连接到反应器的所有其它系统完全减压，并且需要对反应器、排放容器和连接到反应器的所有其它系统进行吹扫以使其中不含烃。结果，反应器系统变得被氧污染。在聚乙烯装置的任何重新开始之前，所有装置系统必须被吹扫而没有污染物，需要用氮气和随后的乙烯吹扫系统数次。这样的操作是耗时的，并且通常还导致在初始启动阶段期间产率的降低，这被认为是由在用氮气吹扫期间的氧气进入引起的。氧污染还可能导致一些不需要的性质，例如凝胶，更宽的分子量分布和反应器结垢。因此，存在对在高压聚合系统中提供改进的乙烯聚合方法的持续需要，其允许更快地重新开始聚合，而不会在关闭后由于聚合方法的干扰例如温度和/或压力增加超过安全阈值而降低收率，并且其避免了在高压聚合系统关闭之后的启动阶段中产生性能较差的基于乙烯的聚合物。
技术实现思路
本专利技术提供了一种在高压聚合系统中聚合乙烯和任选的一种或多种共聚单体以获得基于乙烯的聚合物的方法，包括a)连续操作的聚合反应器，其具有反应器入口和反应器出口，和b)包括流体连通系统的反应器排放系统，其适配成和布置成经由流体连通系统与聚合反应器处于流体连通，包括b1)含有水性骤冷介质的反应器排放容器，b2)至少一个第一应急阀，其布置在流体连通系统中并适配成打开和关闭聚合反应器和反应器排放系统之间的流体连通，b3)反应器排放倾倒容器，其布置成并适配成与反应器排放容器流体连通，和b4)在反应器排放容器与反应器排放倾倒容器之间流体连通的至少一个放泄阀，其适配成和布置成打开或关闭反应器排放容器与反应器排放倾倒容器之间的流体连通，其中反应器排放容器安装在反应器排放倾倒容器上方，并且其中方法包括A)监测高压聚合系统的干扰发生情况，和B)在干扰的情况下打开至少一个第一应急阀以允许包括聚合物和气态组分的聚合系统的内容物经由流体连通系统膨胀到反应器排放容器中，其中至少一个放泄阀b4)关闭，C)使反应器排放容器中的内容物与水性骤冷介质接触以获得水性聚合物浆料，D)分离水性聚合物浆料和气态组分，E)通过反复打开至少一个放泄阀b4)，将水性聚合物浆料转移至反应器排放倾倒容器。在一些实施方案中，其中反应器排放系统进一步包括排放分离器或排放分离器元件的组合，其布置成和适配成用于从反应器排放倾倒容器接收水性聚合物浆料并且用于将水性骤冷介质与水性聚合物浆料的聚合物分离，以及循环泵，其布置成和适配成将分离的水性骤冷介质返回到排放倾倒容器，其中方法进一步包括将水性聚合物浆料从反应器排放倾倒容器转移至排放分离器或转移至排放分离器元件的组合的第一元件，以及通过使用循环泵将分离的水性骤冷介质返回至排放倾倒容器。在一些实施方案中，反应器排放系统b)进一步包括b5)氮气保护系统，b6)压力控制系统和/或b7)填充水平控制系统。在一些实施方案中，高压聚合系统进一步包括c)压力控制阀，d)后反应器冷却器，和e)分离容器或分离容器级联，其中后反应器冷却器经由第一连接管线与连续操作的聚合反应器流体连通，其中分离容器或分离容器级联经由第二连接管线与后反应器冷却器流体连通，并且其中压力控制阀适配成和布置成控制连续操作的聚合反应器与后反应器冷却器之间的流体连通。在一些实施方案中，高压聚合系统还包括在反应器排放容器和第一连接管线之间的第三连接管线和第二应急阀，第三连接管线在压力控制阀的下游分支出第一连接管线，第二应急阀适配成和布置成打开和关闭第三连接管线以便能够或防止与反应器排放容器流体连通，和/或在反应器排放容器与第二连接管线之间的第四连接管线以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在高压聚合系统中聚合乙烯和任选的一种或多种共聚单体以获得基于乙烯的聚合物的方法，包括/na)连续操作的聚合反应器，其具有反应器入口和反应器出口，和/nb)包括流体连通系统的反应器排放系统，其适配成和布置成经由流体连通系统与所述聚合反应器处于流体连通，包括/nb1)含有水性骤冷介质的反应器排放容器，/nb2)至少一个第一应急阀，其布置在所述流体连通系统中并适配成打开和关闭所述聚合反应器和所述反应器排放系统之间的所述流体连通，/nb3)反应器排放倾倒容器，其布置成并适配成与所述反应器排放容器流体连通，和/nb4)在所述反应器排放容器与所述反应器排放倾倒容器之间流体连通的至少一个放泄阀，其适配成和布置成打开或关闭所述反应器排放容器与所述反应器排放倾倒容器之间的所述流体连通，/n其中，所述反应器排放容器安装在所述反应器排放倾倒容器上方，并且/n其中，所述方法包括/nA)监测所述高压聚合系统的干扰发生情况，和/nB)在干扰的情况下打开所述至少一个第一应急阀以允许包括聚合物和气态组分的所述聚合系统的内容物经由所述流体连通系统膨胀到所述反应器排放容器中，其中所述至少一个放泄阀b4)关闭，/nC)使所述反应器排放容器中的所述内容物与所述水性骤冷介质接触以获得水性聚合物浆料，/nD)分离所述水性聚合物浆料和所述气态组分，/nE)通过反复打开所述至少一个放泄阀b4)，将所述水性聚合物浆料转移至所述反应器排放倾倒容器。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181218 EP 18213368.61.一种在高压聚合系统中聚合乙烯和任选的一种或多种共聚单体以获得基于乙烯的聚合物的方法，包括
a)连续操作的聚合反应器，其具有反应器入口和反应器出口，和
b)包括流体连通系统的反应器排放系统，其适配成和布置成经由流体连通系统与所述聚合反应器处于流体连通，包括
b1)含有水性骤冷介质的反应器排放容器，
b2)至少一个第一应急阀，其布置在所述流体连通系统中并适配成打开和关闭所述聚合反应器和所述反应器排放系统之间的所述流体连通，
b3)反应器排放倾倒容器，其布置成并适配成与所述反应器排放容器流体连通，和
b4)在所述反应器排放容器与所述反应器排放倾倒容器之间流体连通的至少一个放泄阀，其适配成和布置成打开或关闭所述反应器排放容器与所述反应器排放倾倒容器之间的所述流体连通，
其中，所述反应器排放容器安装在所述反应器排放倾倒容器上方，并且
其中，所述方法包括
A)监测所述高压聚合系统的干扰发生情况，和
B)在干扰的情况下打开所述至少一个第一应急阀以允许包括聚合物和气态组分的所述聚合系统的内容物经由所述流体连通系统膨胀到所述反应器排放容器中，其中所述至少一个放泄阀b4)关闭，
C)使所述反应器排放容器中的所述内容物与所述水性骤冷介质接触以获得水性聚合物浆料，
D)分离所述水性聚合物浆料和所述气态组分，
E)通过反复打开所述至少一个放泄阀b4)，将所述水性聚合物浆料转移至所述反应器排放倾倒容器。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应器排放系统进一步包括排放分离器或排放分离器元件的组合，其布置成和适配成用于从所述反应器排放倾倒容器接收所述水性聚合物浆料并且用于将所述水性骤冷介质与所述水性聚合物浆料的所述聚合物分离，以及循环泵，其布置成和适配成将所述分离的水性骤冷介质返回到所述排放倾倒容器，
其中所述方法进一步包括将所述水性聚合物浆料从所述反应器排放倾倒容器转移至所述排放分离器或转移至排放分离器元件的所述组合的所述第一元件，以及通过使用所述循环泵将所述分离的水性骤冷介质返回至所述排放倾倒容器。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述反应器排放系统b)进一步包括
b5)氮气保护系统，
b6)压力控制系统和/或
b7)填充水平控制系统。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述高压聚合系统进一步包括
c)压力控制阀，
d)后反应器冷却器，和
e)分离容器或分离容器级联，
其中，所述后反应器冷却器经由第一连接管线与所述连续操作的聚合反应器流体连通，其中所述分离容器或所述分离容器级联经由第二连接管线与所述后反应器冷却器流体连通，并且其中所述压力控制阀适配成和布置成控制所述连续操作的聚合反应器与所述后反应器冷却器之间的所述流体连通。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述高压聚合系统进一步包括在所述反应器排放容器和所述第一连接管线之间的第三连接管线和第二应急阀，所述第三连接管线在所述压力控制阀的下游分支出所述第一连接管线，所述第二应急阀适配成和布置成打开和关闭所述第三连接管线以便能够或防止与所述反应器排放容器流体连通，和/或
在所述反应器排放容器与所述第二连接管线之间的第四连接管线以及第三应急阀，所述第三应急阀适配成和布置成打开和关闭所述第四连接管线以便能够或防止与所述反应器排放容器流体连通，
其中，所述方法进一步包括在步骤A)之后并且在步骤C)而不是步骤B)之前
B′)在干扰的情况下打开所述至少一个第一应急阀和所述第二和/或第三应急阀，以允许包括聚合物和气态组分的所述聚合系统的所述内容物经由所述流体连通系统和经由所述第三和/或第四连接管线膨胀到所述关闭的反应器排放容...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·利特曼，AA·菲内特，C·沃尔夫，M·多伊埃灵，J·莫尔布特，D·海鲁林，G·梅伊，E·诺伊曼，
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