Способ и устройство для регулирования извлечения твердого полиолефина из непрерывной реакционной зоны

010471 Изобретение относится к извлечению твердого полиолефина из суспензии твердых веществ. В частности, оно относится к способу и устройству для регулирования извлечения частиц полиолефина из его суспензии, например, из потока полимеризационной смеси, непрерывно протекающей в петлевом реакторе. В US-A-3242150 описано усовершенствование петлевых реакторов, заключающееся в добавлении приемной зоны к донной части петлевого ректора, с тех пор известной как вывод-отстойник, где твердые вещества осаждаются под действием силы тяжести, и извлечении фракции с повышенной концентрацией твердых веществ из указанной приемной зоны. В US-A-3293000 описан петлевой реактор с несколькими выводами-отстойниками. Управление клапаном описано в столбце 3, стр. 2-22. В US-A-3374211 описан модифицированный способ извлечения полимера. Более поздний патент US-A-5183866 относится к использованию нагревателя испарительной линии вместе с периодической эксплуатацией вывода-отстойника петлевого реактора. Способ отличается тем,что конструкция удлиненной зоны такова, что время протекания загрузки суспензии по удлиненной замкнутой зоне, включающей нагреватель испарительной линии, приблизительно равно по меньшей мере 25% времени между закрытием клапана вывода-отстойника и следующим открыванием клапана выводаотстойника. В US-A-5455314 описан способ непрерывного регулирования извлечения реакционной суспензии,содержащей полимерный продукт, из реактора полимеризации посредством непрерывного управления основной выходной линии шаровым клапаном с V-образной канавкой и посредством автоматического открывания регулирующего клапана в резервной линии в качестве запасного варианта для основного регулирующего клапана в случае забивки основной линии. В известном способе клапан с V-образной канавкой используется непосредственно в линии выгрузки, и при его использовании вместо обычного клапана снижается риск заклинивания клапана полимерной суспензией. Вместе с тем при частых срабатываниях клапана выгрузки происходит его постепенный износ, приводящий к более медленному его срабатыванию, при этом количество выгружаемой за один цикл суспензии постепенно меняется, вследствие чего необходима регулировка для компенсации этого износа. Однако в известном решении не предусмотрена возможность точного регулирования, с учетом износа,времени нахождения клапана выгрузки в открытом состоянии, что не позволяет достаточно точно регулировать выгрузку полимерной суспензии. Таким образом, имеется необходимость в способе и устройстве, позволяющих точно регулировать время нахождения клапана выгрузки полимерной суспензии в открытом состоянии, с возможностью учета и компенсации его износа. Изобретение относится к способу регулирования извлечения полиолефина из петлевого реактора полимеризации олефинов, проводимой в жидком разбавителе с получением суспензии, содержащей частицы обычно твердого полимера, которые осаждаются в выводе-отстойнике, включающему периодическое открывание поворотного на 180 клапана отбора полиолефина, расположенного в конце выводаотстойника реактора, и управление клапаном отбора полиолефина посредством пневматической системы, содержащей привод указанного клапана в виде привода двойного действия, двухходовой распределитель, соединенный с приводом, и клапаны управления распределителем, при этом управление клапаном отбора полиолефина осуществляют посредством пневматической системы, в которой каждый из клапанов управления распределителем представляет собой шаровой клапан с V-образной канавкой. Изобретение относится также к устройству для регулирования извлечения полиолефина из петлевого реактора полимеризации олефинов, проводимой в жидком разбавителе с получением суспензии, содержащей частицы обычно твердого полимера, которые осаждаются в выводе-отстойнике, представляющему собой пневматическую систему управления поворотным на 180 клапаном отбора полиолефина, расположенным в конце вывода-отстойника реактора, содержащую привод указанного клапана в виде привода двойного действия, двухходовой распределитель, соединенный с приводом, и клапаны управления распределителем, причем каждый из клапанов управления распределителем представляет собой шаровой клапан с V-образной канавкой. Управляющее воздействие на шаровые клапаны в предложенном способе можно осуществлять в автоматическом режиме, при этом устройство может иметь средства для автоматического управляющего воздействия на шаровые клапаны. Далее изобретение описано со ссылкой на сопровождающие чертежи. На фиг. 1 приведена схема петлевого реактора с двумя выводами-отстойниками и с системой управления ими. На фиг. 2 приведена схема системы управления. На фиг. 3 приведена схема донной части вывода-отстойника, где показаны клапан выпуска продукта и приводной механизм. На фиг. 4 приведена схема пневматической системы. На фиг. 5 приведена схема электронной системы управления. В воплощении, изображенном на фиг. 1, полимеризацию проводят в петлевом реакторе 10. Моно-1 010471 мер и разбавитель вводят соответственно по линиям 14 и 16, сливающимся в линию 13, а катализатор вводят по линии 17. Крыльчатка 11, связанная с двигателем М, прокачивает смесь по замкнутой системе. По мере получения частиц полимера, они накапливаются в выводе-отстойнике 22. Каждый выводотстойник снабжен клапаном 23 выпуска продукта (ВП клапан, или ВПК), соединенным с трубопроводом 20. Обратимся теперь к фиг. 2, где показан петлевой реактор 10, снабженный двумя выводамиотстойниками 22 а и 22 б, каждый из которых снабжен ВП клапаном (соответственно 23 а и 23 б), управляемым узлом 28 управления. На фиг. 3 показана донная часть вывода-отстойника 22 с ВП клапаном 23, соединяющим его с трубопроводом 20. ВП клапан - это поворотный клапан, причем поворотом управляет механизм 37. ВП клапан 23 вывода-отстойника 22 открывают только периодически, в результате чего частицы полимера, находящиеся в выводе-отстойнике 22, могут проходить в трубопровод 20. Время открытия ВП клапана 23 следует тщательно регулировать, чтобы по существу все частицы, находящиеся в выводеотстойнике 22, прошли в трубопровод 20, в то время как весь по существу мономер и разбавитель остались бы в реакторе 10. Используют два типа ВП клапанов. Наиболее общепринятый основан на повороте на 180 движущейся части клапана, в результате чего клапан переходит от закрытого (0) в открытое (90) состояние,затем в закрытое (180) состояние, во время следующего цикла клапан поворачивается в обратном направлении. Также используют клапаны с поворотом на 90, при этом движущая часть поворачивается от закрытого (0) в открытое (90) состояние и затем в обратном направлении в закрытое состояние (0). Настоящее изобретение обеспечивает усовершенствованную систему управления ВП клапанами первого типа. Обычно ВП клапаны приводят в действие пневматическим путем. Фиг. 4 а показывает, что каждый ВП клапан 23 снабжен пневматическим приводом 40 двойного действия, который регулирует скорость поворота клапана. В случае поворота на 180 скорость поворота ВП клапана особенно важна, так как она непосредственно регулирует время открытого состояния клапана. Поток воздуха, посылаемый в пневматический привод 40 двойного действия, направляют посредством двухходовой системы 45, приводимой в действие соленоидом. На фиг. 4 б показано одно из положений системы 45, при котором воздух, приходящий из трубопровода 50, направляют по трубопроводу 42 в привод 40, возвращают по трубопроводу 41 и выпускают по трубопроводу 51. На фиг. 4 в показано другое положение системы 45, при котором воздух, приходящий из трубопровода 50, направляют по трубопроводу 41 в привод 40, возвращают по трубопроводу 42 и выпускают по трубопроводу 52. ВП клапанами с пневматическим приводом всегда управляли вручную, регулируя выходящий поток воздуха с использованием управляющих клапанов 61 и 62. Если шар в ВП клапане 23 поворачивается с разной скоростью в каждом направлении, то в этом случае обеспечивается индивидуальное управление каждым клапаном 61 и 62. Неожиданно было обнаружено, что с использованием автоматических управляющих клапанов 61 и 62 управление ВП клапаном 23 улучшается. В предпочтительном воплощении используют управляющие шаровые клапаны с V-образными канавками (V-ball control valve). Такие дроссель-клапаны используют принцип вращения шарового сегмента с канавкой, форма которой позволяет очень точно регулировать поток воздуха через маленькие отверстия и в то же время при необходимости работать в режиме полностью открытого отверстия. В качестве примера шарового клапана с V-образной канавкой можно привести клапан Worcester регулировки расхода с V-образной канавкой типа V44-66UMPTN90. Было не очевидно, что удастся найти соответствующие управляющие клапаны 61 и 62, потому что все управляющие клапаны, испытанные до сих пор, не обеспечивали точной регулировки потока воздуха, принимая во внимание, что количество воздуха в приводе 40 сравнительно мало. Более важно, было не очевидно, что функционирование реактора 10 будет более стабильным. Использование автоматических управляющих клапанов дает несколько преимуществ в отношении большей надежности ВП клапанов. Действительно, частые срабатывания ВП клапанов, например каждые 15-90 с, ведут к износу указанных клапанов, которые затем срабатывают медленнее. Такой эффект немедленно компенсируют автоматическим увеличением количества воздуха, необходимого для приводов. Автоматическое регулирование количества воздуха, необходимого для приводов, предотвращает ситуацию, когда ВП клапаны застревают в открытом положении. Использование автоматических управляющих клапанов позволяет также более точно регулировать количество воздуха, поступающего в приводы по сравнению с управляющими клапанами ручной регулировки. При использовании управляющих клапанов ручной регулировки всегда есть риск, что при уменьшении количества воздуха, поступающего в приводы, ВП клапаны будут, в конце концов, заблокированы в открытом положении, что приведет к нарушению герметизации реактора. Это может произойти с первым реактором сдвоенной петлевой системы, когда потребуется более продолжительное время открытого состояния ВП клапана указанного реактора. Использование автоматических управляющих клапанов и поворотных на 180 ВП клапанов позволяет хорошо регулировать время открытого состояния указанных ВП клапанов. При использовании ана-2 010471 логичным образом поворотных на 90 ВП клапанов такого результата не достичь. Также было обнаружено, что внутренний диаметр трубопроводов 51 и 52 должен быть максимально возможно уменьшен без ограничения потока воздуха. Трубопроводы 51 и 52 имеют диаметр в диапазоне от 1,27 (1/2 дюйма) до 2,54 см (1 дюйм), предпочтительно указанные трубопроводы имеют диаметр около 1,9 см (3/4 дюйма). Трубопроводы 51 и 52 имеют длину менее 150 см, предпочтительно менее 100 см. В наиболее предпочтительном воплощении диаметр трубопроводов 51 и 52 составляет приблизительно 1,9 см (3/4 дюйма), а длина между системой 45 и автоматическими управляющими клапанами 61 и 62 приблизительно 20 см. Обратимся теперь к фиг. 5, где показано предпочтительное воплощение механизма управления. ВП клапан 23 снабжен датчиками 71 и 72, расположенными в приводе двойного действия и показывающими положение клапана 23. Информацию с датчиков 71 и 72 посылают соответственно через передающее устройство 73 и провода 74 и 75 на компьютер 76 для определения времени поворота ВП клапана. Данные о времени поворота ВП клапана посылают в устройство 79 управления поворотом, которое также получает заданное значение 81 времени поворота ВП клапана от оператора. В зависимости от разницы между временем поворота действующего ВП клапана и желательным временем поворота, введенным оператором, на управляющие шаровые клапаны с V-образными канавками посылают сигнал 82, в результате чего открывание клапана с V-образной канавкой либо увеличивается на 1% при каждом цикле, если время поворота меньше, чем заданное оператором значение, либо уменьшается на 1%, если время поворота больше, чем заданное оператором время. Заданное значение времени поворота ВП клапана можно регулировать вручную оператором или регулировать системой в зависимости от падения давления в реакторе при каждом открывании реактора. Пример и сравнительный пример Петлевой реактор оснащен системой выпуска полимера согласно изобретению. Петлевой реактор имеет следующие характеристики: Номинальная мощность 5,5 т/год Объем 19 м 3 Число выводов-отстойников 4 Диаметр выводов-отстойников 20,3 см Диаметр испарительных линий 7,6 см Диаметр ВП клапанов 5 см Каждый из приводов 40 двойного действия ВП клапанов 23 снабжен системой управления согласно фиг. 4. Диаметр трубопроводов 41 и 42 составляет 1,27 см (1/2 дюйма), а длина 3 м. Автоматические управляющие клапаны 61 и 62 представляют собой клапаны Worcester регулировки расхода с V-образной канавкой типа V44-66UMPTN90 с Cv=8 и соединены с системой 45 трубопроводами 51 и 52 диаметром 1,9 см (3/4 дюйма) и длиной 20 см. Стабильность работы реактора определяли по колебаниям давления в реакторе. Режим работы реактора был очень стабилен. Действительно, упомянутые колебания были на 25% ниже по сравнению с таковыми в реакторе сравнения, оборудованном управляющими клапанами 61 и 62 ручной регулировки,при тех же прочих характеристиках сравнительного реактора, что у реактора, приведенного в примере. Кроме того, производительность каждого вывода-отстойника в сравнительном реакторе была меньше на 10%. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ регулирования извлечения полиолефина из петлевого реактора полимеризации олефинов,проводимой в жидком разбавителе с получением суспензии, содержащей частицы обычно твердого полимера, которые осаждаются в выводе-отстойнике, включающий периодическое открывание поворотного на 180 клапана (23) отбора полиолефина, расположенного в конце вывода-отстойника (22) реактора(10), и управление клапаном (23) отбора полиолефина посредством пневматической системы, содержащей привод (40) указанного клапана (23) в виде привода двойного действия, двухходовой распределитель (45), соединенный с приводом (40), и клапаны (61, 62) управления распределителем (45), отличающийся тем, что управление клапаном (23) отбора полиолефина осуществляют посредством пневматической системы, в которой каждый из клапанов (61, 62) управления распределителем (45) представляет собой шаровой клапан с V-образной канавкой. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что управляющее воздействие на шаровые клапаны (61, 62) осуществляют в автоматическом режиме. 3. Устройство для регулирования извлечения полиолефина из петлевого реактора полимеризации олефинов, проводимой в жидком разбавителе с получением суспензии, содержащей частицы обычно твердого полимера, которые осаждаются в выводе-отстойнике, представляющее собой пневматическую систему управления поворотным на 180 клапаном (23) отбора полиолефина, расположенным в конце вывода-отстойника (22) реактора (10), содержащую привод (40) указанного клапана (23) в виде привода двойного действия, двухходовой распределитель (45), соединенный с приводом (40), и клапаны (61, 62)-3 010471 управления распределителем (45), отличающееся тем, что каждый из клапанов (61, 62) управления распределителем (45) представляет собой шаровой клапан с V-образной канавкой. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно имеет средства для автоматического управляющего воздействия на шаровые клапаны (61, 62).