Способ осуществления полимеризации олефина

010798 Данное изобретение относится к области полимеризации олефина в суспензионном петлевом реакторе. Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) впервые был получен полимеризацией присоединением,осуществляемой в жидкости, являвшейся растворителем для конечного полимера. Этот метод был быстро вытеснен полимеризацией в состоянии суспензии по Циглеру и Филлипсу. Причем суспензионную полимеризацию непрерывно осуществляли в трубном петлевом реакторе. Образуется полимеризационный поток, являющийся суспензией твердых частиц полимера в жидкой среде, обычно реакционном разбавителе и непрореагировавшем мономере (например, см. US-A-2285721). Желательно разделить полимер и жидкую среду, включающую инертный разбавитель и непрореагировавшие мономеры, не подвергая жидкую среду загрязнению так, чтобы вышеуказанную жидкую среду можно было подавать рециклом в зону полимеризации с минимальной очисткой или без нее. Как описано в US-A-3152872, суспензию полимера и жидкой среды собирают в одном или нескольких выводах-отстойниках суспензионного петлевого реактора, откуда суспензию периодически сливают в испарительную камеру, работающую,соответственно, в периодическом режиме. Смесь мгновенно испаряют, чтобы удалить жидкую среду из полимерной пыли. Затем необходимо подвергнуть парообразный полимерный разбавитель повторному сжатию для его восстановления и очистки. Из экономических соображений реактор, как правило, работает на пределе работоспособности. Высокая концентрация мономера и возможного сомономера, высокая температура и высокое содержание твердых частиц - три важных фактора, позволяющие повысить кинетические параметры химической реакции полимеризации. Потребляемая мощность циркуляционного насоса обычно медленно возрастает с увеличением содержания твердых частиц. Кроме того, при превышении любым из только что названных параметров(концентрацией мономера и возможного сомономера, температурой и содержанием твердых частиц) определенного уровня, зависящего от характеристик полимера и характеристик реактора, дополнительно наблюдается постепенное увеличение уровня шума потребляемой мощности, и при отсутствии надлежащего регулирования это может вызвать аварийную остановку процессов. Такое поведение известно как явление нестабильности (swelling). Такой же тип поведения может наблюдаться при других замерах параметров управления установкой, таких параметров, как, не ограничиваясь этим, температура реактора,плотность суспензии или изменение температуры, возникающее в охлаждающей воде, циркулирующей во всей рубашке охлаждения или в ее части. В данном описании и в контексте суспензионной петлевой полимеризации, нестабильность определяют как явление, хорошо известное специалистам и связанное с наступлением неустойчивости процесса, характеризующейся значительно большими, чем обычно, бурными флуктуациями некоторых переменных процесса, самой неустойчивой из которых является мощность насоса. Термин бурные в данном контексте означает, что между следующими один за другим максимумами проходит меньше одной минуты времени. Тогда как нормальные операции выполняются при флуктуациях мощности насоса в интервале менее 10 кВт, этот интервал может увеличиваться в 10 раз, когда нестабильность устанавливается прочно. Флуктуации потребляемой насосом мощности важны, и при отсутствии регулирования могут быстро достичь порога безопасности, и таким образом вызвать автоматические действия, которые могут включать остановку операций и, следовательно, окончание процесса полимеризации. Наступление неустойчивости связано с трансгрессией некоторых ограничений процесса, связанных с измеряемыми параметрами процесса, такими как, например, температура реактора, концентрация мономера и/или сомономера и/или концентрация твердых частиц в реакторе. Рентабельность производства, помимо иных параметров, связана и с этими параметрами, что, однако, противоречит требованиям стабильности. Таким образом, сильным экономическим стимулом является работа, наиболее близкая к границе многомерной стабильности, сопряженная с риском возникновения нестабильности из-за естественных флуктуаций процесса. Способы контроля операций при высоком содержании твердых частиц известны. Например, в ЕРА-432555 описан способ контроля процесса полимеризации. Он достигается посредством определения контрольных сигналов, которые соответствуют скорости потока разбавителя, требующейся для:a) поддержания минимальной скорости циркулирующей реакционной суспензии,b) поддержания максимального гидростатического давления в выбранной точке реактора иc) поддержания максимального уровня мощности, сообщаемой циркуляционному насосу. Тот из вышеперечисленных сигналов (а), (b), (с), который требует наибольшей скорости потока жидкого разбавителя, автоматически выбирается для манипуляции потоком разбавителя. Концентрацию мономера и температуру реактора обычно поддерживают номинально постоянными для обеспечения качества продукции при требуемой узкой спецификации. Увеличение концентрации твердых частиц, как правило, улучшает качество продукции, поскольку при постоянной пропускной способности реактора время пребывания в реакторе, определяемое массой твердых частиц, присутствующих в реакторе на единицу продукции, возрастает с увеличением концентрации твердых частиц. Несомненно, желательно увеличить время пребывания в реакторе, чтобы максимизировать время-1 010798 контакта с катализатором и улучшить гранулометрический состав конечного продукта. Так как масса твердых частиц, присутствующих в реакторе, определяется как продукт, произведенный в реакторе,плотностью суспензии и содержанием твердых частиц, и поскольку плотность суспензии возрастает вместе с содержанием твердых частиц, то крайне желательно увеличить содержание твердых частиц. К сожалению, самой частой причиной нестабильности является высокое содержание твердых частиц. По этим причинам, желательно, чтобы реактор работал в условиях, настолько близких к наступлению нестабильности, насколько это возможно. Задачей данного изобретения является обнаружение наступления нестабильности. Задачей данного изобретения также является контроль и сдерживание развития нестабильности. Задачей данного изобретения также является увеличение продуктивности катализатора и, следовательно, пропускной способности реактора. Задачей данного изобретения также является повышение концентрации твердых частиц в реакторе или выводах-отстойниках. Кроме того, задачей данного изобретения является увеличение выработки полимера в суспензионном петлевом реакторе. Таким образом, нестабильность контролируют разбавлением содержимого реактора, причем указанное разбавление инициируют и контролируют на основе стандартного отклонения, или дисперсии,или диапазона флуктуаций, или на основе любой другой функции, монотонно связанной с дисперсией замеров параметра в установке, отображающего возрастающий уровень флуктуаций при возникновении нестабильности. В противоположность ЕР-А-432555, где описаны манипуляции с расходом разбавителя с целью предотвращения увеличения фактической мощности насоса выше заданного порога, данное изобретение не предназначено для контроля фактических значений выбранных замеров параметров управления установкой, а предназначено для контроля стандартного отклонения указанных замеров параметров управления установкой. Как видно на фиг. 1, нестабильность, как описано выше, начинает развиваться без значительного увеличения фактической мощности насоса. Задачей данного изобретения является контроль зарождения нестабильности на ранней стадии. Замерами параметров управления установкой являются, например, потребляемая насосом мощность, температура реактора, плотность суспензии или разность температур между входящей и выходящей охлаждающей жидкостью или любые сочетания таких измерений. Описание чертежей На фиг. 1 представлена мощность насоса, выраженная в кВт, как функция времени, выраженного в часах, для петлевого реактора без обводной линии, во время неконтролируемой нестабильности. На фиг. 2 схематично представлен петлевой реактор (1) с обводной линией (2), установленной между двумя точками основного контура. Он также включает выводы-отстойники (3). На фиг. 3 представлена мощность насоса, выраженная в кВт, как функция времени, выраженного в часах, для петлевого реактора, оснащенного обводной линией, во время неконтролируемой нестабильности. На фиг. 4 представлен предлагаемый обработанный сигнал, используемый для контроля разбавления в реакторе в случае нестабильности согласно фиг. 3. Мощность насоса показана в верхней части чертежа для лучшей наглядности времени отклика при обнаружении. Потребляемая насосом мощность при нормальных рабочих условиях показана на фиг. 1, где мощность насоса выражена в кВт, как функция времени, выраженного в часах. Обычно потребляемая насосом мощность составляет порядка 200-800 кВт в зависимости от размера и формы реактора, а стандартное отклонение сигнала, обусловленное белым шумом, составляет порядка 1-10 кВт. При увеличении содержания твердых частиц потребляемая насосом мощность очень медленно возрастает, сохраняя тот же уровень белого шума. Во время нестабильности стандартное отклонение начинает увеличиваться и постепенно достигает недопустимого уровня, вызывая остановку системы, как видно на фиг. 1. Иные замеры параметров управления установкой, такие как (но не ограничиваясь только ими) температура реактора, плотность суспензии и изменение температуры, изменение температуры, возникающее в охлаждающей воде, циркулирующей во всей рубашке охлаждения или в ее части, также колеблются, и их стандартные отклонения увеличиваются с возрастанием концентрации твердых частиц. Неожиданно было обнаружено, что эти флуктуации возрастают из-за наложения на постоянный белый шум характеристик единственного сигнала в реакторе. Амплитуда указанного единственного сигнала постепенно увеличивается в течение явления нестабильности. Исследовано несколько параметров сигнала, таких как, например, стандартное отклонение, или дисперсия, или диапазон флуктуаций, или любая другая функция, монотонно связанная со стандартным отклонением. Обычная математическая обработка сигнала, например, деконволюция, частотная фильтрация, методики распознавания установленного образца, могут быть применены в отношении сигнала перед вычислением дисперсии соответствующего индикатора в зависимости от интенсивности единственной характеристики сигнала в реакторе, упомянутой выше. Нестабильность контролируют разбавлением содержимого реактора, уменьшая таким образом со-2 010798 держание твердых частиц и температуры. Как только сигнальные параметры потребляемой насосом мощности превысят заданный порог, петлевую систему регулирования реактора изменяют для введения большего количества разбавителя в реактор. Количество вводимого разбавителя постепенно возрастает, достигая новой величины, обычно в два раза больше начального значения. Типичным разбавителем является изобутан. Эту схему управления настраивают для поддержания реактора как раз на стадии наступления нестабильности, чтобы максимизировать концентрацию твердых частиц и, соответственно, продуктивность установки. Таким образом, в данном изобретении предложен способ контроля нестабильности, включающий следующие стадии:a) обеспечение петлевого реактора, причем этот реактор возможно оборудован одним или несколькими устройствами, предназначенными для увеличения однородности циркулирующей суспензии,b) измерение как функции времени одного или нескольких параметров управления установкой, отражающих возрастающий уровень флуктуаций при нестабильности,c) обработка этих измерений в реальном времени, включая, если потребуется, увеличение отношения сигнал/шум,d) установление возникновения нестабильности в реальном времени,e) постепенное разбавление содержимого реактора при достижении заданного уровня флуктуаций. Устройством, предназначенным для увеличения однородности циркулирующей суспензии, может быть обводная линия, в которой время перемещения циркулирующей суспензии отличается от времени ее перемещения по основной линии. Заданный уровень определяют как долю в процентах от уровня флуктуаций, измеренных при низком содержании твердых частиц. Это отношение менее 300%, предпочтительно менее 250%, наиболее предпочтительно менее 180%. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ осуществления полимеризации олефина в петлевом суспензионном реакторе, характеризующемся бурными флуктуациями некоторых технологических параметров при наступлении нестабильности процесса полимеризации, включающий следующие стадии:a) измерение как функции времени технологического параметра, уровень флуктуаций которого при наступлении нестабильности процесса значительно возрастает,b) обработка этих измерений в реальном времени путем математической обработки сигнала для определения стандартного отклонения, дисперсии, диапазона флуктуаций или любой другой функции, монотонно связанной с дисперсией величины указанного технологического параметра, для обнаружения возникновения нестабильности,c) управление разбавлением среды в реакторе на основе результатов, полученных на стадии (b), до достижения заданного уровня флуктуаций технологического параметра. 2. Способ по п.1, в котором устройством, предназначенным для увеличения однородности циркулирующей суспензии, является обводная линия, в которой время перемещения циркулирующей суспензии отличается от времени ее перемещения по основной линии. 3. Способ по п.1 или 2, в котором технологический параметр представляет собой потребляемую насосом мощность. 4. Способ по п.1 или 2, в котором технологический параметр представляет собой температуру реактора, плотность суспензии или изменение температуры, возникающее в охлаждающей воде, циркулирующей во всей рубашке охлаждения или в ее части. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором обработка на стадии (b) включает увеличение отношения сигнал/шум. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором разбавление осуществляют путем постепенного увеличения количества разбавителя, вводимого в реактор. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором заданный уровень флуктуаций технологического параметра, определяемый долей в процентах от уровня флуктуаций, измеренных при низком содержании твердых частиц, составляет менее 300%. 8. Способ по п.7, в котором заданный уровень флуктуаций составляет менее 180%.