Производство полиэтилена в многореактивной системе полимеризации

Производство полиэтилена в многореактивной системе полимеризации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится в целом к производству полиэтилена и, более конкретно, к размеру частиц полиэтилена при эксплуатации системы реакторов полимеризации полиэтилена, содержащей два или более реакторов полимеризации.

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 входят в состав различных повседневных вещей. 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 полимеризационный реактор, 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 реактора, 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 заданным 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] Производство полиэтилена относится к сфере бизнеса с высокой конкуренцией, что заставляет производителей постоянно совершенствовать свои технологии для снижения производственных затрат, улучшения качества продукта, удовлетворения экологических требований и т.д. В промышленности, которая ежегодно выпускает миллиарды фунтов полиэтиленового продукта, даже небольшое постепенное усовершенствование, такое как улучшение стабильности и технологичности реактора, регенерации мономера и разбавителя и т.п., может привести к значительным экономическим преимуществам и повышению экологической эффективности и т.д.

Сущность изобретения

[0008] Один из аспектов настоящего изобретения относится к способу эксплуатации системы реакторов по производству полиэтилена, включающему: полимеризацию этилена на катализаторе в первом полимеризационном реакторе с образованием промежуточных частиц, содержащих катализатор и первый полиэтилен; выгрузку промежуточных частиц из первого полимеризационного реактора во второй полимеризационный реактор; полимеризацию этилена на катализаторе до промежуточных частиц во втором полимеризационном реакторе с образованием частиц продукта, содержащих катализатор, первый полиэтилен и второй полиэтилен; выгрузку частиц продукта из второго полимеризационного реактора; и контролирование размера частиц продукта путем подбора времени пребывания катализатора в первом полимеризационном реакторе и/или во втором полимеризационном реакторе.

[0009] Другой аспект настоящего изобретения относится к способу эксплуатации системы реакторов по производству полиэтилена, включающему: полимеризацию этилена на катализаторе в первом полимеризационном реакторе с образованием первого полиэтилена и с образованием промежуточных полиэтиленовых частиц, содержащих катализатор и первый полиэтилен; выгрузку промежуточных полиэтиленовых частиц из первого полимеризационного реактора во второй полимеризационный реактор; полимеризацию этилена на катализаторе во втором полимеризационном реакторе с образованием второго полиэтилена и с образованием полиэтиленовых частиц продукта, содержащих катализатор, первый полиэтилен и второй полиэтилен; выгрузку частиц полиэтиленового продукта из второго полимеризационного реактора; и контролирование размера полиэтиленовых частиц продукта путем подбора активности катализатора в первом полимеризационном реакторе и/или во втором полимеризационном реакторе.

[0010] Другой аспект настоящего изобретения относится к способу повышения эффективности отделения остаточного углеводорода от полиэтиленовых частиц в продувочной емкости, включающему: полимеризацию этилена на катализаторе в системе реакторов с образованием полиэтиленовых частиц, при этом система реакторов содержит первый полимеризационный реактор и второй полимеризационный реактор, расположенные последовательно; выгрузку полиэтиленовых частиц из второго полимеризационного реактора в разделительную емкость для отделения углеводорода от полиэтиленовых частиц; выгрузку полиэтиленовых частиц из испарительной емкости в продувочную емкость для отделения остаточного углеводорода от полиэтиленовых частиц; и регулирование размера полиэтиленовых частиц, выгружаемых из второго полимеризационного реактора, для улучшения отделения остаточного углеводорода от полиэтиленовых частиц в последующей продувочной емкости.

Краткое описание чертежей

[0011] Преимущества настоящего изобретения станут понятны при прочтении следующего подробного описания со ссылкой на следующие графические материалы.

[0012] Фиг. 1 представляет собой технологическую блок-схему, демонстрирующую иллюстративную систему производства полиэтилена для получения полиэтилена в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии;

[0013] 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;

[0014] Фиг. 3 представляет собой технологическую блок-схему иллюстративной системы регенерации мономера/разбавителя в системе производства полиэтилена, изображенной на фиг. 1, в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии;

[0015] Фиг. 4 представляет собой технологическую блок-схему иллюстративной системы питания реакторов в системе производства полиэтилена, изображенной на фиг. 1, в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии;

[0016] Фиг. 5 представляет собой технологическую блок-схему способа эксплуатации системы реакторов в системе производства полиолефинов в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии;

[0017] Фиг. 6 представляет собой технологическую блок-схему способа эксплуатации системы производства полиолефинов, включающую повышенную эффективность отделения ЛОС в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии;

[0018] Фиг. 7 представляет собой график результатов, полученных в иллюстративной модели летучих органических углеродсодержащих веществ (ЛОУ) в потоке полиолефиновых хлопьев, выгружаемых из продувочной колонны;

[0019] Фиг. 8А представляет собой график изменения среднего размера хлопьевидных частиц в зависимости от времени пребывания катализатора при трех различных активностях катализатора, имеющего первый размер частиц;

[0020] Фиг. 8В представляет собой график изменения количества ЛОУ в хлопьях, выходящих из продувочной колонны, в зависимости от времени пребывания катализатора при трех активностях катализатора, изображенных на фиг. 9А;

[0021] Фиг. 9А представляет собой график изменения среднего размера хлопьевидных частиц в зависимости от 4 общих времен пребывания при трех различных активностях катализатора, имеющего второй размер частиц;

[0022] Фиг. 9В представляет собой график изменения количества ЛОУ в хлопьях, выходящих из продувочной колонны, в зависимости от времени пребывания катализатора при трех активностях катализатора, изображенных на фиг. 9А;

[0023] Фиг. 10 представляет собой технологическую блок-схему иллюстративной альтернативной системы реакторов системы производства полиэтилена в соответствии с вариантами реализации предложенной технологии; и

[0024] Фиг. 11 представляет собой технологическую блок-схему иллюстративной технологической системы переноса суспензии альтернативной системы реакторов, изображенной на фиг. 10.

Подробное описание изобретения

[0025] Ниже описаны одно 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.

[0026] Варианты реализации предложенной технологии относятся к контролированию или регулированию размера частиц, например, среднего (усредненного) размера частиц, среднего (медианного) размера частиц, распределения частиц по размеру и т.п. полиэтиленовых хлопьев, образованных в реакторе полимеризации. Такое контролирование или регулирования размера частиц может обеспечивать улучшение стабильности и технологичности реактора, а также преимущественно улучшать отделение остаточного углеводорода или летучих органических соединений (ЛОС) от полиэтиленовых хлопьев при последующей переработке. Действительно, в предложенной технологии учтено, что размер хлопьевидных частиц влияет на циркуляцию в реакторах, перенос суспензии между реакторами, эффективность последующей дегазации и т.п.

[0027] В отношении улучшенной циркуляции в реакторе и его технологичности контролирование или оптимизация размера хлопьевидных частиц может преимущественно улучшать поток суспензии и гидравлику, например, влияя на природу хлопьевидных твердых частиц, кажущуюся вязкость суспензии хлопьев, скорость осаждения или сальтации суспензии хлопьев и т.д. Например, увеличение размера частиц может в целом снижать общую площадь поверхности твердых частиц и, следовательно, может снижать кажущуюся вязкость суспензии, что преимущественно приводит к уменьшению необходимого в цикле выпускного патрубка насоса для циркуляции суспензии, что может улучшать стабильность реактора. Могут быть понятны и другие примеры и причины улучшенной технологичности реактора, связанные со средним или медианным размером частиц, распределением частиц по размеру и т.д. В общем, контролирование размера хлопьевидных частиц может обеспечивать более стабильную работу реактора и стадию переноса, что приводит к уменьшению времени остановки реактора, снижению производства продукта, не соответствующего спецификации, повышению качества полиэтилена, сокращению времени переключения реактора между марками полиэтилена и т.д.

[0028] Что касается контролирования или регулирования размера частиц для улучшения отделения остаточного углеводорода от полиэтиленовых хлопьев, то улучшенное разделение может преимущественно обеспечивать снижение механического выноса углеводорода с полиэтиленовыми хлопьями, направляемыми в зону экструзии производственного объекта. В некоторых случаях уменьшения размера хлопьевидных частиц может повышать эффективность отделения и количество остаточного углеводорода, отделенного от хлопьев. Кроме того, улучшение разделения может обеспечивать узкое или широкое распределение частиц. В общем, при повышении разделения за счет контролирования размера частиц может быть выделено большее количество разбавителя, улучшено соблюдение экологических норм и т.д.

[0029] В итоге, может быть целесообразно регулировать размер частиц полиэтиленовых хлопьев, образующихся в реакторах полимеризации. Выбор оптимального или заданного значения размера хлопьевидных частиц (например, среднего или медианного размера частиц и ширины распределения частиц по размеру) может зависеть от условий реактора, включая эксплуатационные условия и рецептуру, тип полиэтиленового продукта и т.д.

[0030] Размер полимерных частиц может коррелировать с временем пребывания в реакторе, активностью катализатора, диаметром частиц катализатора, склонности катализатора к дроблению, плотностью частиц катализатора и т.д. Предложенная технология может обеспечивать контролирование или изменение размера частиц полиэтиленовых хлопьев за счет подбора времени пребывания катализатора и/или подбора активности катализатора в реакторах полимеризации. Кроме того, выбор катализатора может быть нацелен на регулирование размера частиц полиэтиленовых хлопьев. Как описано ниже, могут быть применены многочисленные приемы контролирования или регулирования размера частиц полиэтиленовых хлопьев.

I. Производство полиэтилена

[0031] 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 7000 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.

[0032] 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 (МАО), триэтилалюминий (TEAl), бораты, TiBAL и т.д., а также активаторы, такие как твердые суперкислоты, и другие добавки. В случае этиленового мономера иллюстративное этиленовое сырье может поступать по трубопроводу с манометрическим давлением приблизительно 800-14500 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, могут существовать различные условия поставки этилена, водорода и другого сырья 14.

[0033] 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.

[0034] 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 получен, 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 полимеризационного реактора в реакторной системе 20.

[0035] 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, скорость потока, механическое перемешивание, выгрузка продукта, концентрации компонентов, тип катализатора, скорость производства полимера и т.д.

[0036] 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 полимеризационного реактора, 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.

[0037] 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.

[0038] 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.

[0039] 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.

[0040] 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.

[0041] 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.

[0042] 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.

[0043] 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.

[0044] Полимеризационная часть и часть регенерации разбавителя в системе 10 производства полиэтилена могут быть названы зоной 42 «жидкого» продукта или, альтернативно, «реакционным» остатком процесса 10. Системы экструзии 38 и разгрузки 39 в системе 10 производства полиэтилена могут быть названы зоной 44 «сухого» продукта или, альтернативно, «конечной» зоной полиолефинового процесса 10.

[0045] 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, экструдированная труба или пленка может быть упакована для отправки потребителю, или топливный бак, содержащий полиэтилен, может быть смонтирован в автомобиле для отправки и продажи потребителю и т.п.

[0046] 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).

[0047] 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 переменных процесса, для внедрения схем управления, для выполнения расчетов и т.д. Для измерения переменных процесса, таких как давление, температура, скорость потока 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.

[0048] Завод по производству полиолефинов, как правило, имеет пост управления, из 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.

II. Система реакторов полимеризации

[0049] 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.

[0050] 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.

[0051] 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 50A, 50В может быть расположено производственное оборудование (см., например, фиг. 10 и 11). Кроме того, функциональная конфигурация двух изображенных петлевых реакторов 50 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.

[0052] Петлевой суспензионный реактор 50А, 50В состоит, в основном, из сегментов трубы, соединенных гладкими уголками или коленами. И