Управление давлением для уменьшения колебаний мощности насоса

Управление давлением для уменьшения колебаний мощности насоса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к управлению колебаниями давления в системе реактора полимеризации.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Полиолефины, например, полиэтилен и полипропилен, могут быть получены несколькими способами, в том числе путем суспензионной полимеризации. В этом способе сырьевые материалы, например, разбавитель, мономер и катализатор, вводят в петлевую реакционную зону, при этом в реакционной зоне получают «суспензию». В петлевых реакторах непрерывного действия суспензия циркулирует по петлевой реакционной зоне с помощью циркуляционного насоса реактора, а мономер в присутствии катализатора вступает в реакцию полимеризации. В результате реакции полимеризации получают твердые полиолефины в суспензии. Поток продукта полимеризации, содержащий твердые полиолефины, затем переносят из реактора и разделяют для извлечения твердых полиолефинов.

[0003] Как правило, часть содержимого реактора (например, продукт полимеризации) могут извлекать из реактора для управления давлением в реакторе, что, в свою очередь, может привести к колебаниям мощности циркуляционного насоса реактора. Колебания мощности насоса могут оказывать негативное влияние на производство полиолефинов.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] В одном из вариантов осуществления способ полимеризации включает циркуляцию, с помощью насоса, реакционной смеси в виде суспензии в петлевом реакторе полимеризации в ходе способа полимеризации, определение изменения давления реакционной смеси в виде суспензии далее по ходу технологического процесса относительно насоса, генерирование, с помощью управляющего давлением устройства, сигнала приведения в действие клапана отвода для клапана отвода на основании изменения давления, генерирование, с помощью управляющего давлением устройства, поправки к сигналу приведения в действие клапана отвода, генерирование, с помощью управляющего давлением устройства, временной задержки для поправки, применение поправки к сигналу приведения в действие клапана отвода для генерирования скорректированного сигнала приведения в действие клапана отвода, подачу скорректированного сигнала приведения в действие клапана отвода на клапан отвода после временной задержки и регулировку положения клапана отвода в качестве реакции на подачу скорректированного сигнала приведения в действие клапана отвода. Реакционная смесь в виде суспензии содержит олефин, катализатор и полимерные частицы, а часть реакционной смеси в виде суспензии непрерывно отводят из реактора полимеризации пропорционально положению клапана отвода. Реакционную смесь в виде суспензии удерживают в реакторе полимеризации, если клапан отвода находится в закрытом положении, и давление в реакторе зависит от положения клапана отвода. Изменение давления может представлять собой повышение давления реакционной смеси в виде суспензии. Сигнал приведения в действие клапана отвода может обуславливать перемещение клапана отвода в направлении открытого положения в качестве реакции на повышение давления, а поправка может уменьшать величину, на которую клапан отвода будет перемещен в направлении открытого положения. Изменение давления может представлять собой понижение давления реакционной смеси в виде суспензии. Сигнал приведения в действие клапана отвода может обуславливать перемещение клапана отвода в направлении закрытого положения в качестве реакции на повышение давления, а поправка может уменьшать величину, на которую клапан отвода будет перемещен в направлении закрытого положения. Временная задержка может быть основана на времени протекания реакционной смеси от насоса до клапана отвода в реакторе полимеризации. Величина поправки может зависеть от изменения мощности насоса по отношению к усредненному по времени значению мощности насоса, а усредненное по времени значение мощности насоса может представлять собой среднюю мощность насоса за время, соответствующее продолжительности от 1 до 10 периодов циркуляции реакционной смеси в виде суспензии по петлевому реактору полимеризации. Применение поправки может уменьшать колебания мощности насоса по сравнению с регулировкой положения клапана отвода с использованием сигнала приведения в действие клапана отвода без применения поправки. Поправка может составлять от приблизительно 0,1% до приблизительно 1% от диапазона сигнала приведения в действие клапана отвода. Способ полимеризации также может включать применение коэффициента настройки от приблизительно 1% до приблизительно 50% к поправке перед применением поправки к сигналу приведения в действие клапана отвода. Насос может представлять собой по меньшей мере один из осевого насоса, диагонального насоса или радиально-осевого насоса. Концентрация полимерных частиц в реакционной смеси в виде суспензии может быть большей, чем приблизительно 40% масс. Концентрация полимерных частиц в выпускном трубопроводе далее по ходу технологического процесса относительно клапана отвода может быть большей, чем средняя концентрация полимерных частиц в реакционной смеси.

[0005] В одном из вариантов осуществления способ полимеризации включает циркуляцию реакционной смеси в виде суспензии в петлевом реакторе полимеризации в ходе способа полимеризации, определение изменения давления реакционной смеси в виде суспензии на датчике давления, генерирование, с помощью управляющего давлением устройства, которое соединено с возможностью передачи сигналов с датчиком давления, первого сигнала приведения в действие клапана отвода для первого клапана отвода и второго сигнала приведения в действие клапана отвода для второго клапана отвода на основании изменения давления, генерирование, с помощью управляющего давлением устройства, первой поправки для первого сигнала приведения в действие клапана отвода, генерирование, с помощью управляющего давлением устройства, первой временной задержки для первой поправки, применение первой поправки к первому сигналу приведения в действие клапана отвода после первой временной задержки для генерирования первого скорректированного сигнала приведения в действие клапана, генерирование, с помощью управляющего давлением устройства, второй поправки для второго сигнала приведения в действие клапана отвода, генерирование, с помощью управляющего давлением устройства, второй временной задержки для второй поправки, применение второй поправки ко второму сигналу приведения в действие клапана отвода после второй временной задержки для генерирования второго скорректированного сигнала приведения в действие клапана и регулировку положения клапана отвода в ходе способа полимеризации в качестве реакции на первый скорректированный сигнал приведения в действие клапана отвода и второй скорректированный сигнал приведения в действие клапана отвода. Реакционная смесь в виде суспензии содержит олефин, катализатор и полимерный продукт. Петлевой реактор полимеризации содержит насос, и причем насос размещен в поточной линии в петлевом реакторе полимеризации. Датчик давления расположен далее по ходу технологического процесса относительно насоса, первый клапан отвода расположен далее по ходу технологического процесса относительно насоса, а второй клапан отвода расположен далее по ходу технологического процесса относительно первого клапана отвода. Первая временная задержка основана на расстоянии между первым клапаном управления отводом и насосом, а вторая временная задержка основана на расстоянии между вторым клапаном управления отводом и насосом. Способ полимеризации также может включать отвод части реакционной смеси в виде суспензии из петлевого реактора полимеризации через первый клапан отвода, второй клапан отвода или через оба клапана и изменение концентрации полимерных частиц далее по ходу технологического процесса относительно первого клапана отвода, второго клапана отвода или обоих клапанов в качестве реакции на перемещение первого клапана отвода, второго клапана отвода или обоих клапанов в направлении открытого положения. Часть реакционной смеси в виде суспензии могут отводить из реактора полимеризации, когда первый клапан отвода, второй клапан отвода или оба клапана находятся в открытом положении, и реакционную смесь в виде суспензии могут удерживать в реакторе полимеризации, когда первый клапан отвода, второй клапан отвода или оба клапана находятся в закрытом положении. Регулировка положения первого клапана отвода, второго клапана отвода или обоих клапанов может включать перемещение первого клапана отвода, второго клапана отвода или обоих клапанов в направлении открытого положения. Способ полимеризации также может включать снижение давления на первом датчике давления или втором датчике давления в качестве реакции на изменение концентрации полимерных частиц реакционной смеси далее по ходу технологического процесса относительно клапана отвода. Величина одной или большего количества поправок может быть основана на изменении мощности насоса. Одна или большее количество поправок могут включать часть диапазона сигнала приведения в действие клапана отвода. Одна или большее количество поправок могут быть ограничены от приблизительно 0,1% до приблизительно 1% диапазона сигнала приведения в действие клапана отвода.

[0006] В одном из вариантов осуществления способ управления способом полимеризации включает циркуляцию реакционной смеси в виде суспензии, которая содержит олефин, катализатор и полимерный продукт в реакторе полимеризации в ходе способа полимеризации, определение, с помощью датчика, по меньшей мере одного условия в реакторе полимеризации в ходе способа полимеризации, определение, с помощью датчика мощности насоса, колебаний мощности накачивания по меньшей мере одного насоса, используемого для циркуляции реакционной смеси в виде суспензии, создание, с помощью процессора, вероятностной сети, передачу по меньшей мере одного условия и данных о колебаниях мощности накачивания в вероятностную сеть, определение, с помощью процессора, вероятности того, что по меньшей мере одно условие является причиной колебаний мощности накачивания, определение того, что вероятность того, что по меньшей мере одно условие является причиной колебаний мощности накачивания, превышает порог, управление по меньшей мере одним условием, если вероятность того, что по меньшей мере одно условие является причиной колебаний мощности накачивания, превышает порог, и уменьшение колебаний мощности накачивания в качестве реакции на управление по меньшей мере одним условием. Вероятностная сеть может представлять собой сеть Байеса. По меньшей мере одно условие может включать изменение давления реакционной смеси в виде суспензии далее по ходу технологического процесса относительно по меньшей мере одного насоса. Управление по меньшей мере одним условием может включать генерирование, с помощью процессора, сигнала приведения в действие клапана отвода для клапана отвода на основании изменения давления, генерирование, с помощью процессора, поправки к сигналу приведения в действие клапана отвода, применение поправки к сигналу приведения в действие клапана отвода для генерирования скорректированного сигнала приведения в действие клапана отвода и регулировку положения клапана отвода в качестве реакции на скорректированный сигнал приведения в действие клапана отвода. Управление по меньшей мере одним условием также может включать генерирование, с помощью процессора, временной задержки для поправки. Применение поправки может включать применение поправки к сигналу приведения в действие клапана отвода после временной задержки. Временная задержка может быть основана на времени, за которое реакционная смесь в виде суспензии перемещается от клапана управления отводом до по меньшей мере одного насоса. Поправка может составлять от приблизительно 0,1% до приблизительно 1% от диапазона сигнала приведения в действие клапана отвода. Способ также может включать применение коэффициента настройки от приблизительно 1% до приблизительно 50% к поправке перед применением поправки к сигналу приведения в действие клапана отвода. По меньшей мере одно условие может включать одно или большее количество из: концентрации олефина в реакционной смеси в виде суспензии, концентрации катализатора в реакционной смеси в виде суспензии, концентрации продукта реакции альфа-олефина в реакционной смеси в виде суспензии, состава катализатора, состава олефина, состава продукта реакции альфа-олефина, плотности реакционной смеси в виде суспензии, состава разбавителя, давления внутри реактора полимеризации, средней температуры реакционной смеси в виде суспензии, расхода реакционной смеси, температуры на впуске охлаждающей жидкости в теплообменной части реактора полимеризации или любую их комбинацию. Реактор полимеризации может представлять собой петлевой суспензионный реактор, реактор непрерывного действия с механическим перемешиванием или реактор с поршневым потоком.

[0007] Эти и другие отличительные признаки станут более понятными из последующего подробного описания, которое следует рассматривать совместно с прилагаемыми чертежами и формулой изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ далее приведено краткое описание в сочетании с прилагаемыми чертежами и подробное описание.

[0009] Фиг. 1 схематически иллюстрирует карту технологического способа по одному из вариантов осуществления петлевого способа полимеризации.

[0010] Фиг. 2 схематически иллюстрирует другую карту технологического способа по одному из вариантов осуществления петлевого способа полимеризации.

[0011] Фиг. 3 схематически иллюстрирует еще одну карту технологического способа по одному из вариантов осуществления петлевого способа полимеризации.

[0012] Фиг. 4 схематически иллюстрирует еще одну карту технологического способа по одному из вариантов осуществления петлевого способа полимеризации.

[0013] На фиг. 5 показана схематическая компоновка вычислительной системы.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] В этом документе описаны варианты осуществления системы реактора полимеризации и способ эксплуатации системы реактора полимеризации с управлением колебаниями мощности циркуляционных насосов реактора.

[0015] Фиг. 1 представляет собой схематическое представление технологического способа по одному из вариантов осуществления системы 100 полимеризации. Система 100 может включать петлевой реактор 110 суспензионной полимеризации, который производит продукт полимеризации, первый трубопровод 120, который принимает продукт полимеризации (например, продукт полимеризации в виде суспензии) из петлевого реактора 110 суспензионной полимеризации через клапан 122 отвода, и разделительный сосуд 140, который принимает продукт полимеризации (например, продукт полимеризации в виде суспензии) из первого трубопровода 120. Твердый полимер может быть извлечен из разделительного сосуда 140.

[0016] Как описано выше, система 100 может включать петлевой реактор 110 суспензионной полимеризации. В одном или большем количестве описанных в данном документе вариантов осуществления реактор 110 может содержать любой сосуд или совокупность сосудов, соответственно выполненных с возможностью обеспечения среды для осуществления химической реакции (например, зоны соприкосновения) между мономерами (например, этиленом), полимерами (например, «активной» или растущей полимерной цепью) или ими обоими и, в некоторых случаях, сомономерами (например, 1-бутеном, 1-гексеном), сополимерами или ими обоими в присутствии катализатора с получением полимера (например, полимера полиэтилена), сополимера или их обоих. Хотя вариант осуществления, показанный на фиг. 1, изображает один реактор 110, для специалиста в данной области техники, изучившего это описание, будет очевидно, что можно использовать любое подходящее количество и любую конфигурация реакторов (например, систему 170 сдвоенного реактора, показанную на фиг. 2), как описано более подробно далее в настоящем документе.

[0017] В контексте настоящего документа термины «реактор полимеризации» или «реактор» могут включать по меньшей мере один петлевой реактор суспензионной полимеризации, способный осуществлять полимеризацию олефиновых мономеров или сомономеров для получения гомополимеров или сополимеров. Такие гомополимеры и сополимеры в данном документе могут эквивалентно упоминать как смолы или полимеры.

[0018] Способы полимеризации, осуществляемые в реакторе (-ах) (например, реакторе 110) могут протекать в периодическом или в непрерывном режимах. В непрерывных способах могут использовать периодическую или непрерывную выгрузку продукта. Кроме того, способы могут включать частичную или полную непосредственную рециркуляцию непрореагировавшего мономера, непрореагировавшего сомономера, разбавителя или любой их комбинации.

[0019] В вариантах осуществления с несколькими реакторами, например, показанном на фиг. 2, которая представляет собой схематическое представление технологического способа по одному из вариантов осуществления системы 170 полимеризации, производство продукта полимеризации в множестве реакторов 110, 180 может включать несколько стадий в по меньшей мере двух отдельных реакторах 110, 180 полимеризации, соединенных между собой устройством или трубопроводом 172 для переноса, который позволяет переносить полученный продукт полимеризации из первого реактора 110 полимеризации во второй реактор 180. Заданные условия полимеризации в одном реакторе могут отличаться от условий полимеризации для другого реактора(-ов). В качестве альтернативы полимеризация в множестве реакторов может включать ручной перенос продукта полимеризации (например, продукт полимеризации в виде суспензии, в виде смеси, в виде твердого полимера или их комбинации) из одного реактора в последующие реакторы для продолжения полимеризации. В дополнение к переносу во второй реактор 180 некоторой части продукта полимеризации один или большее количество компонентов сырья (например, разбавитель, катализатор, мономеры, сомономеры и т.д.) могут подавать по впускному трубопроводу в качестве сырьевого потока 174 во второй реактор 180. Хотя на фиг. 2 показано множество петлевых реакторов, множество систем реакторов может включать любую комбинацию, которая включает, кроме прочего, множество петлевых реакторов, комбинацию петлевых и газовых реакторов или множество реакторов высокого давления. Реакторы из этого множества реакторов могут работать последовательно, параллельно или с применением комбинации этих способов.

[0020] Согласно фиг. 1 петлевой реактор 110 суспензионной полимеризации может содержать вертикальные трубы 112, горизонтальные трубы 114 или трубы обоих видов, соединенные между собой изогнутыми или коленчатыми патрубками 115 с плавным изгибом, которые все вместе образуют петлю. Части петлевого реактора 110 суспензионной полимеризации, например, трубы 112, могут содержать рубашки 113 охлаждения, расположенные вокруг них, для отвода избыточного тепла, выделяющегося в ходе осуществления экзотермических реакций полимеризации. Охлаждающая текучая среда может циркулировать, например, по кольцевому пространству между рубашками 113 и наружной поверхностью реактора 110. Циркуляция охлаждающей текучей среды может позволять отводить тепло от петлевого реактора 110 суспензионной полимеризации через стенку реактора. В цикле охлаждения охлаждающая текучая среда может циркулировать в системе охлаждения для отвода тепла перед возвращением в кольцевой зазор. Охлаждающая рубашка(-и) 113 может охватывать только часть петлевого реактора 110 суспензионной полимеризации, а промежуточные области могут не участвовать в теплообмене (например, отводе тепла). В одном из вариантов осуществления в теплообмене может участвовать по меньшей мере приблизительно 10%, по меньшей мере приблизительно 20%, по меньшей мере приблизительно 30%, по меньшей мере приблизительно 40%, по меньшей мере приблизительно 50%, по меньшей мере приблизительно 60%, по меньшей мере приблизительно 70%, по меньшей мере приблизительно 80%, по меньшей мере приблизительно 90% или по меньшей мере приблизительно 95% наружной поверхности петлевого реактора 110 суспензионной полимеризации.

[0021] Устройство, создающее движущую силу, например, насос 150, может создавать циркуляцию текучей суспензии (например, реакционной смеси в виде суспензии) в петлевом реакторе 110 суспензионной полимеризации. Один из примеров насоса 150 представляет собой прямоточный осевой насос с рабочим колесом 152 насоса, расположенным во внутренней части реактора 110. Рабочее колесо 152 способно, во время работы, создавать зону турбулентного смешивания в текучей среде, циркулирующей в реакторе 110, таким образом, что между различными компонентами полимеризации в суспензии может возникать достаточное взаимодействие. Кроме того, рабочее колесо 152 может способствовать продвижению суспензии по замкнутой петле реактора 110 со скоростью, достаточной для того, чтобы поддерживать твердые частицы, например, катализатор или продукт полимеризации, во взвешенном состоянии в суспензии. Суспензия может протекать по петле в направлении, указанном стрелками 117 направления течения. Рабочее колесо 152 могут приводить в движение с помощью двигателя 154 или другого устройства, создающего движущую силу. Неограничивающие примеры движущих устройств, создающих движущую силу, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают осевой насос, диагональный насос, радиально-осевой насос и т.п. или их комбинации.

[0022] Система 100 может дополнительно содержать любое оборудование, связанное с реактором полимеризации, например, насосы, устройства управления (например, пропорционально-интегрально-дифференциальное (ПИД) управляющее устройство), измерительные приборы (например, термопары, преобразователи и расходомеры), альтернативные впускные и выпускные трубопроводы и т.п.

[0023] Мономер, разбавитель, катализатор и, в некоторых случаях, любой сомономер, которые могут подавать в петлевой реактор 110 суспензионной полимеризации (например, посредством сырьевого потока 102), могут циркулировать по петле по мере того, как происходит полимеризация. Как правило, непрерывные способы могут предполагать непрерывное введение мономера, при необходимости, сомономера, катализатора и разбавителя в петлевой реактор 110 суспензионной полимеризации и непрерывное отведение (например, посредством первого трубопровода 120) суспензии, содержащей твердый полимер (например, полиэтилен) и жидкую фазу разбавителя.

[0024] В одном или большем количестве вариантов осуществления сомономер может содержать ненасыщенные углеводороды, содержащие от 3 до 20 атомов углерода. Например, сомономер может содержать альфа-олефины, такие как, например, пропен (пропилен), 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 3-метил-1-бутен, 4-метил-1-пентен, 1-гептен, 1-октен, 1-нонен, 1-децен и т.п.или их комбинации.

[0025] В вариантах осуществления изобретения подходящие разбавители, используемые в способах суспензионной полимеризации, могут включать, среди прочих, мономер, и, в некоторых случаях, сомономер, претерпевающие полимеризацию, и углеводороды, которые в условиях реакции являются жидкими. Примеры подходящих разбавителей включают, среди прочих, углеводороды, такие как пропан, циклогексан, изобутан, н-бутан, н-пентан, изопентан, неопентан и н-гексан. В вариантах осуществления разбавители могут содержать ненасыщенные углеводороды, содержащие от 3 до 12 атомов углерода. Дополнительные примеры подходящих разбавителей включают, среди прочих, пропен, 1-бутен, 1-гексен, октены или их комбинации. Некоторые реакции полимеризации в петлевом реакторе могут происходить в объемном режиме, при котором разбавитель не используют.

[0026] Дополнительная информация, касающаяся типовых способов полимеризации в петлевом реакторе, описана, например, в патентах США №№3,248,179; 4,501,885; 5,565,175; 5,575,979; 6,239,235 и 6,262,191; каждый из которых полностью включен в данный документ посредством ссылки.

[0027] В вариантах осуществления с множеством реакторов различные типы реакторов, которые могут быть дополнительно включены в систему 100, могут включать газофазные реакторы. Газофазные реакторы могут включать реакторы с псевдоожиженным слоем или многоступенчатые горизонтальные реакторы. В газофазных реакторах могут использовать непрерывный поток рециркуляции, содержащий один или большее количество мономеров, непрерывно циркулирующий через псевдоожиженный слой в присутствии катализатора в условиях полимеризации. Поток рециркуляции может быть выведен из псевдоожиженного слоя и возвращен обратно в реактор. При этом полимерный продукт могут извлекать из реактора и могут добавлять новый или свежий мономер для замены полимеризованного мономера. Аналогично этому, сополимерный продукт в некоторых случаях могут выводить из реактора и могут добавлять новый или свежий сомономер для замены полимеризованного сомономера, полимеризованного мономера или их комбинации. В таких газофазных реакторах могут применять способ многостадийной газофазной полимеризации олефинов, при котором олефины полимеризуют в газовой фазе по меньшей мере в двух независимых зонах газофазной полимеризации при одновременной подаче полимера, содержащего катализатор, образуемого в первой зоне полимеризации, во вторую зону полимеризации.

[0028] В вариантах осуществления с множеством реакторов различные типы реакторов, которые могут быть дополнительно включены в систему 100, могут включать петлевые реакторы суспензионной полимеризации. Такие реакторы могут иметь петлевую конфигурацию, например, конфигурацию петлевого реактора 110 суспензионной полимеризации по фиг. 1.

[0029] В вариантах осуществления с множеством реакторов различные типы реакторов, которые могут быть дополнительно включены в систему 100, могут включать реакторы высокого давления. Реакторы высокого давления могут включать автоклавные и/или трубчатые реакторы. Трубчатые реакторы могут содержать несколько зон, в которые могут добавлять свежий мономер (и, в некоторых случаях, сомономер) инициаторы или катализаторы. Мономер (в некоторых случаях сомономер) может увлекаться инертным газовым потоком и вводиться в одну зону реактора. Инициаторы, катализаторы, каталитические компоненты или их комбинации могут увлекаться газовым потоком и вводиться в другую зону реактора. Газовые потоки могут быть перемешаны для осуществления полимеризации. Для достижения оптимальных условий реакции полимеризации могут соответствующим образом использовать нагревание и давление.

[0030] В вариантах осуществления с множеством реакторов различные типы реакторов, которые могут быть дополнительно включены в систему 100, могут включать реактор полимеризации в растворе, в котором мономер (в некоторых случаях сомономер) могут приводить в соприкосновение с каталитической композицией путем соответствующего перемешивания или другими способами. Может быть использован носитель, содержащий инертный органический разбавитель или избыточный мономер (в некоторых случаях сомономер). При необходимости, мономер, в некоторых случаях сомономер или они оба могут быть приведены в паровой фазе в соприкосновение с продуктом каталитической реакции в присутствии или при отсутствии жидкого материала. В зоне полимеризации поддерживают значения температуры и давления, требуемые для образования раствора полимера в реакционной среде. Для достижения лучшего регулирования температуры и для поддержания однородности смесей полимеризации во всей зоне полимеризации могут использовать перемешивание. Для рассеивания экзотермического тепла полимеризации могут быть использованы соответствующие способы.

[0031] Условия в реакторе полимеризации, например, петлевом реакторе 110 суспензионной полимеризации, которые можно выбирать и которыми даже можно управлять для эффективного осуществления полимеризации и обеспечения требуемых свойств смолы, могут включать температуру, давление и концентрации различных реагентов. Температура полимеризации может влиять на эффективность катализатора, молекулярную массу полимера и молекулярно-массовое распределение. Подходящая температура полимеризации может представлять собой любую температуру ниже температуры деполимеризации в соответствии с уравнением свободной энергии Гиббса. Как правило, она находится в диапазоне, например, от приблизительно 140°F (приблизительно 60°С) до приблизительно 536°F (приблизительно 280°С) и от приблизительно 158°F (приблизительно 70°С) до приблизительно 230°F (приблизительно 110°С) в зависимости от типа реактора полимеризации.

[0032] Подходящее давление также будет изменяться в зависимости от реактора и типа полимеризации. Давление для полимеризации в жидкой фазе в петлевом реакторе, например, петлевом реакторе 110 суспензионной полимеризации, как правило составляет меньше, чем приблизительно 1000 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 6,9 МПа), например, приблизительно 650 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 4,5 МПа). Давление для газофазной полимеризации, как правило, составляет от приблизительно 200 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 1,4 МПа) до приблизительно 500 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 3,5 МПа). Полимеризация под высоким давлением в трубчатых или автоклавных реакторах, как правило, происходит при давлении приблизительно 20000 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 137,9 МПа) до приблизительно 75000 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 517,1 МПа). Реакторы полимеризации также можно эксплуатировать в области сверхкритических параметров, соответствующей, как правило, более высоким значениям температуры и давления. Эксплуатация выше критической точки зависимости давление/температура (сверхкритическая фаза) может обеспечивать определенные преимущества. В одном из вариантов осуществления полимеризация может происходить в среде с соответствующей комбинацией температуры и давления. Например, полимеризация может происходить при давлении в диапазоне от приблизительно 400 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 2,8 МПа) до приблизительно 1000 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 6,9 МПа); в качестве альтернативы от приблизительно 550 фунт/кв. дюйм изб. (около 3,8 МПа) до приблизительно 650 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 4,5 МПа), в качестве альтернативы от приблизительно 600 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 4,1 МПа) до приблизительно 625 фунт/кв. дюйм изб. (приблизительно 4,3 МПа); и температуре в диапазоне от приблизительно 150°F (приблизительно 66°С) до приблизительно 230°F (приблизительно 110°С), в качестве альтернативы от приблизительно 195°F (приблизительно 91°С) до приблизительно 220°F (приблизительно 104°С).

[0033] Для получения твердого полимера с определенными физическими и механическими свойствами можно регулировать концентрацию различных реагентов. Предполагаемое конечное использование продукта, который будет сформирован из твердого полимера, и способ его формирования определяют требуемые свойства этого продукта. Определение механических свойств включает испытания на растяжение, изгиб, ударопрочность, долговременную прочность при статической нагрузке, релаксацию напряжений и твердость. Определение физических свойств включает измерение плотности, молекулярной массы, молекулярно-массового распределения, температуры плавления, температуры перехода в стеклообразное состояние, температуры кристаллизации в расплавленном состоянии, плотности, симметричности молекулярной структуры, образованных трещин, длинноцепочечной разветвленности и реологических характеристик.

[0034] Концентрации, парциальные давления или оба свойства мономера, сомономера, водорода, сокатализатора, активатора-носителя, модификаторов и доноров электронов играют важную роль для обеспечения этих свойств смолы. Для управления плотностью продукта может быть использован сомономер. Для управления молекулярной массой продукта может быть использован водород. Сокатализаторы могут быть использованы для алкилирования, удаления вредных веществ и управления молекулярной массой. Активатор-носитель может быть использован для активации катализатора и в качестве носителя катализатора. Модификаторы могут быть использованы для управления свойствами продукта, а доноры электронов влияют на симметричность молекулярной структуры, молекулярно-массовое распределение или молекулярную массу. Кроме того, концентрацию вредных веществ сводят к минимуму, поскольку вредные вещества влияют на протекание реакций и свойства продукта.

[0035] Компоненты реакции полимеризации в реакторе(-ах), описанном в данном документе (например, петлевом реакторе 110 суспензионной полимеризации), могут включать олефиновые мономеры (например, этилен) и сомономеры (например, 1-гексен), разбавитель (например, изобутан, гексан, пропан или их комбинации), вещества для регулирования молекулярной массы (например, водород), а также любые другие требуемые сореагенты или добавки. Кроме того, компоненты реакции полимеризации могут включать катализатор, и, в некоторых случаях, сокатализатор. Подходящий катализатор для полимеризации мономеров и любых сомономеров может включать, среди прочих, катализатор(-ы) и, в некоторых случаях, сокатализатор (-ы), ускоритель(-и) или любую их комбинацию. Неограничивающие примеры подходящих каталитических систем включают катализаторы Циглера-Натта, катализаторы Циглера, хромистые катализаторы, хромоксидные катализаторы, хромоценовые катализаторы, металлоценовые катализаторы, никелевые катализаторы или их комбинации. Неограничивающие примеры сокатализатора включают триэтилбор, метилалюмоксан, алкилы, например, триэтилалюминий, или их комбинации. Подходящие активаторы-носители могут включать твердые сверхкислотные смеси. Каталитические системы, пригодные для использования согласно настоящему изобретению, были описаны, например, в патентах США №7,619,047; 7,790,820; 7,163,906 и 7,960,487; каждый из которых полностью включен в данный документ посредством ссылки.

[0036] Компоненты реакции могут быть введены во внутреннюю часть петлевого реактора 110 суспензионной полимеризации через впускные патрубки или каналы, расположенные в определенных местах, например, трубопровод 102 подачи сырья. Любая комбинация компонентов реакции, указанных выше (и других, известных специалистам в данной области техники), вместе с любым катализатором, сокатализатором или ими обоими согласно настоящему описанию могут образовывать взвесь, т.е. суспензию, которая циркулирует по петле, образованной в петлевом реакторе 110 суспензионной полимеризации, например, как показано стрелками 117 направления течения.

[0037] Суспензия может циркулировать по петлевому реактору 110 суспензионной полимеризации и мономеры (и, в некоторых случаях, сомономеры) могут полимеризоваться с образованием продукта полимеризации. Продукт полимеризации может содержать продукт полимеризации в виде суспензии, продуктовую смесь или их комбинации.

[0038] В вариантах осуществления продукт полимеризации в виде суспензии может содержать твердый полимер и жидкую фазу разбавителя. В одном из вариантов осуществления продукт полимеризации в виде суспензии может содержать непрореагировавший мономер, непрореагировавший сомономер или их обоих в жидкой фазе. В дополнительных или альтернативных вариантах осуществления продукт полимеризации в виде суспензии может, как правило, содержать различные твердые частицы, полутвердые частицы, летучие вещества и нелетучие жидкости или их комбинации. В одном из вариантов осуществления продукт полимеризации в виде суспензии может содержать один или большее количество веществ из водорода, азота, метана, этилена, этана, пропилена, пропана, бутана, изобутана, пентана, гексана, 1-гексена и более тяжелых углеводородов. В одном из вариантов осуществления содержан