Промывка в многопетлевом реакторе

(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ТОТАЛ ПЕТРОКЕМИКАЛС РИСЕРЧ ФЕЛЮЙ (BE) Настоящее изобретение относится к многопетлевому реактору, где один из выводовотстойников, который переносит полимерный продукт из одной петли в следующую петлю,можно отключать или открывать повторно, не препятствуя работе указанного многопетлевого реактора. 014616 Настоящее изобретение относится к многопетлевому реактору, где один из выводов-отстойников,который транспортирует полимерный продукт из одной петли в следующую петлю, можно отключать или открывать повторно, не препятствуя работе указанного многопетлевого реактора. Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) сначала получали при помощи полимеризации по механизму присоединения, проводимой в жидкости, которая являлась растворителем для полученного полимера. Данный способ вскоре заменили полимеризацией в суспензионных условиях по Циглеру и Филлипсу. Точнее, суспензионную полимеризацию проводили непрерывно в трубном петлевом реакторе. Образуется элюат полимеризации, который представляет собой суспензию дисперсных полимерных веществ, взвешенных в жидкой среде, как правило, реакционного разбавителя и непрореагировавшего мономера (см., например, патент США А-2825721). Желательно разделять полимер и жидкую среду, содержащую инертный разбавитель и непрореагировавшие мономеры, не подвергая эту жидкую среду загрязнению так, чтобы указанную жидкую среду можно было подавать рециклом в зону полимеризации,применяя минимальную очистку, либо вообще без очистки. В соответствии с описанием, приведенным в патенте США А-3152872, суспензию полимера и жидкую среду собирают в одном или более выводовотстойников суспензионного петлевого реактора, откуда эту суспензию периодически разгружают в камеру мгновенного испарения, работая, таким образом, в периодическом режиме. Данную смесь подвергают мгновенному испарению с целью удаления жидкой среды из полимера. После этого выпаренный разбавитель полимеризации необходимо подвергнуть вторичному сжатию для конденсации в жидкое состояние перед подачей его рециклом после очистки, если таковая необходима, в зону полимеризации в качестве жидкого разбавителя. Выводы-отстойники обычно необходимы для улучшения концентрации полимера в суспензии, извлекаемой из реактора; однако они создают ряд проблем, так как некоторую часть операций непрерывного способа приходится осуществлять в периодическом режиме. В ЕП А-0891990 и патенте США А-6204344 описаны два способа снижения периодичности в работе реактора, способствующего увеличению концентрации твердых веществ (ЕП А-0891990). Один из этих способов заключается в замещении периодического режима работы выводов-отстойников извлечением обогащенной суспензии, осуществляемым в непрерывном режиме. Второй способ предполагает использование более мощного циркуляционного насоса (патент США А-6204344). Позднее в ЕП А-1410843 был описан суспензионный петлевой реактор, который включал на одной из петель обводной трубопровод, соединяющий две точки одной и той же петли альтернативным маршрутом, время прохождения которого отличается от времени прохождения основного маршрута с целью повышения гомогенности циркулирующей суспензии. Указанные реакции гомо- и сополимеризации также можно проводить в сдвоенных петлевых системах, состоящих из двух трубных петлевых реакторов, каждый из которых предпочтительно использует технологию выводов-отстойников и которые последовательно соединены транспортировочным трубопроводом, причем в настоящем описании указанные системы также называют "бимодальными реакторами". Желательно использовать бимодальные реакторы, поскольку они предоставляют возможность получить высококачественные полиолефины с заданными свойствами, обеспечивая различные условия полимеризации в каждом реакторе. Однако часто сложно найти подходящее место для строительства этих сдвоенных петлевых реакторов, так как в конфигурации потока они должны быть расположены рядом друг с другом для обеспечения требуемого переноса растущего полимера из одной петли в другую. Средняя скорость циркуляции вещества в транспортировочном трубопроводе составляет менее 1 м/с; этот трубопровод, таким образом, должен быть очень коротким для исключения возможности седиментации и закупорки вследствие полимеризации остаточных мономеров. Таким образом, для успешного проведения суспензионной полимеризации олефинов возникает необходимость обеспечения усовершенствованных устройств либо для соединения двух существующих реакторов, которые могут находиться на расстоянии друг от друга, либо для строительства двух новых реакторов, которые могут не быть расположенными рядом друг с другом, если позволяет пространство. В бимодальной системе давление обычно регулируют посредством взаимодействия заданного значения и разгрузки выводов-отстойников. Каждый раз при достижении заданного значения один из выводов-отстойников разгружают, и, следовательно, давление падает до значения, меньшего, чем заданное значение: это существенно для продолжения регулирования давления. Если падение давления представляется недостаточным, существует последовательность операций по восстановлению регулирования. Этот тип регулирования необходим для осуществления совмещения разгрузки вывода, являющейся по сути периодическим способом, с полимеризацией в петлевом реакторе, которая является непрерывным способом. На существующем уровне техники обычным способом работы сдвоенного петлевого реактора являлась работа со статическим заданным значением и со статической разностью давлений. В таких условиях трудно поддерживать постоянную разность давлений между двумя петлевыми реакторами, поскольку регулированию подлежит смесь из операций по разгрузке, выполняемых в периодическом и непрерывном режимах.-1 014616 Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить регулирующие устройства для соединения двух или более петлевых реакторов. Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы вывод-отстойник можно было отключать или открывать повторно, не препятствуя работе системы. Задача настоящего изобретения заключается также в том, чтобы уменьшить время пребывания вещества в трубопроводе, соединяющем реакторы. Еще одна задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы повысить гомогенность потока в петлевых реакторах. Задача настоящего изобретения заключается также в том, чтобы увеличить производительность насосов рециркуляции в сдвоенных петлевых реакторах. Каждая из этих задач, по меньшей мере, частично решена в настоящем изобретении. Список чертежей. На фиг. 1 схематически представлено устройство выводов-отстойников, используемое в настоящем изобретении. На фиг. 2 схематически представлена используемая в настоящем изобретении система для переноса подаваемой рециклом текучей среды в сосуд с возможностью регулирования давления. Соответственно в настоящем изобретении описан суспензионный петлевой реактор, включающий по меньшей мере две последовательно соединенные петли, где по меньшей мере одно устройство выводов-отстойников первого реактора (1), представленное на фиг. 1, соединено со следующим реактором посредством транспортировочного трубопровода (10) и где это устройство выводов-отстойников включает основной клапан (2), установленный для впуска полимерного продукта в вывод-отстойник; вывод-отстойник (3); клапан (4) отбора продукта (ОП), соединяющий вывод-отстойник с транспортировочным трубопроводом (10); промывочную линию (5), установленную для переноса промывочной текучей среды в выводотстойник и включающую автоматический клапан (6), управляемый положением основного впускного клапана (2); сосуд (7) давления, включающий двухфазную систему из нагнетаемого газа (8) и промывочной текучей среды (9), разделенных гибкой мембраной (11); трубопровод (12) ввода промывочной текучей среды, включающий клапан (13) регулирования давления. В трубопроводе, соединяющем две петли суспензионного петлевого реактора, предлагаемого в соответствии с настоящим изобретением, который включает по меньшей мере два последовательно соединенных петлевых реактора, создают динамическую разность давлений. Заданное значение второго реактора непосредственно связано со значением параметра процесса первого реактора. Эта система динамического регулирования в состоянии совместить периодический способ разгрузки в обоих реакторах с непрерывным способом полимеризации, таким образом постоянно поддерживая требуемую разность давлений. Устройство выводов-отстойников, предлагаемое в соответствии с настоящим изобретением, позволяет выводить из эксплуатации и открывать повторно вывод, не препятствуя работе реактора. Когда основной клапан (2), обычно клапан Borsig, впускающий полимерный продукт в вывод, закрыт, начинают проводить последовательные промывки, продолжающиеся в течение периода времени, который обычно составляет примерно 2 мин. Автоматический клапан (6) открывается и впускает промывочную текучую среду в вывод-отстойник. Промывочная текучая среда, на которую действует давление нагнетаемого газа в сосуде давления, быстро течет в вывод-отстойник. В это же время клапан ОП находится в открытом положении и вращается со скоростью, которая обычно составляет один оборот в секунду, выпуская полимерный продукт в транспортировочный трубопровод. Затем приводят в действие клапан (13) регулирования давления для впуска большего количества промывочной текучей среды в промывочный трубопровод. Эта дополнительная промывочная текучая среда течет непосредственно к выводу-отстойнику,если клапан ОП находится в открытом положении, т.е. в положении, при котором он вращается со скоростью один оборот в секунду. Обычно клапан ОП находится в рабочем состоянии в течение примерно 2 мин. Когда клапан ОП закрыт, вывод-отстойник полностью заполнен промывочной текучей средой, а в сосуде давления повторно нагнетают давление. В этом состоянии последовательность промывок прекращается. Автоматический клапан (6) остается открытым, когда основной клапан (2) закрыт, вследствие чего вывод-отстойник остается под давлением, создаваемым промывочной текучей средой. Таким образом, вывод-отстойник отключают, не прекращая работы реактора. При необходимости его можно открывать повторно простым открытием основного клапана (2), связанного с автоматическим запиранием автоматического клапана (6). Эту систему обычно используют для чистки вывода. Предпочтительным газом, нагнетаемым в сосуд давления, является азот. Промывочная текучая среда может представлять собой свежий растворитель или мономер, предпочтительно это используемый подаваемый рециклом растворитель или подаваемый рециклом мономер либо их сочетание, более пред-2 014616 почтительно это подаваемый рециклом растворитель. В наиболее предпочтительном воплощении в соответствии с настоящим изобретением, представленном на фиг. 2, промывочная текучая среда представляет собой подаваемый рециклом растворитель,предпочтительно подаваемый рециклом изобутан (iC4). Автоматический клапан давления, расположенный на промывочном трубопроводе перед сосудами давления, открыт, когда давление ниже по потоку меньше заданного значения. Его нужно открывать медленно в целях исключения кавитации от рециркуляционного насоса (21), что необходимо при использовании подаваемого рециклом растворителя и/или мономера. Подаваемый рециклом растворитель, содержащийся в сосуде (20), направляют в рециркуляционный насос (21). Поток растворителя регулируют клапаном (22) регулирования с целью сохранения постоянно расхода на насосе, обычно примерно 7,5 т/ч. Одну часть растворителя направляют в петлевые реакторы по трубопроводам 40, 41 и 42, другую часть направляют в один или более сосуд(ы) (30) давления, по трубопроводу 23. Трубопровод 23 оснащен регулятором (24) давления, который обнаруживает изменения, происходящие с давлением ниже по потоку, и действует в соответствии с этими изменениями. На каждом трубопроводе (32), направляющем подаваемый рециклом растворитель в сосуд давления, расположено мерное отверстие (31), ограничивающее максимальный расход в указанный вывод для защиты системы от кавитации в случае течи клапана ОП. В предпочтительном воплощении в соответствии с настоящим изобретением, сдвоенный петлевой реактор включает обводной трубопровод, соединяющий две точки второго петлевого реактора альтернативным маршрутом, время прохождения которого отличается от времени прохождения основного маршрута, причем указанный обводной трубопровод также собирает растущий полимер, выходящий из первого петлевого реактора по транспортировочной системе, и направляет указанный растущий полимер во второй реактор. Транспортировочная система в идеале включает один или более вывод-отстойник, каждый из которых соединен с транспортировочным трубопроводом клапаном отбора продукта (ОП). Описание этой системы было приведено, например, в заявке WO 06/003144. В настоящем описании петли, образующие суспензионный петлевой реактор, соединены последовательно, и каждая петля может быть сложенной. Возможно, трубопроводы могут быть заключены в кожух. При использовании обводного трубопровода скорость циркуляции вещества в трубопроводе, соединяющем петлевые реакторы, должна быть достаточной для исключения седиментации и закупорки; она должна составлять по меньшей мере 3 м/с. Настоящее изобретение можно применять ко всем типам каталитических систем. Его можно использовать для гомо- и сополимеризации олефинов. Предпочтительными мономерами являются этилен и пропилен, более предпочтительно этилен. Предпочтительными сомономерами являются этилен, пропилен и гексен. Подходящие разбавители хорошо известны в данной области техники и включают углеводороды, которые являются инертными и жидкими в условиях реакции. Они включают изобутан, пропан,н-пентан, изопентан, неопентан и н-гексан, более предпочтительно изобутан. Петлевой реактор, предлагаемый в соответствии с настоящим изобретением, оказался особенно эффективным при получении бимодального полиэтилена в присутствии металлоценовых каталитических систем. Пример. Содержимое отключенного вывода и его транспортировочного трубопровода общим объемом 36 л замещали подаваемым рециклом изобутаном в течение 30 с. Средняя скорость промывки одного выводаотстойника составляла таким образом 2,3 т/ч. Производительность насоса рециркуляции изобутана была следующей: 1,8 т/ч для первого реактора; 4,4 т/ч для второго реактора, распределенные следующим образом: 1 т/ч для промывок; 0,4 т/ч для промывки транспортировочных трубопроводов и 3 т/ч для реактора; 1,3 т/ч, перенаправленные в насос рециркуляции. Клапан (24) регулирования давления (ПКП/PIC) промывочного трубопровода открывали, когда давление ниже по потоку было меньше 4,8 МПа изб. (48 бар изб.). Этот клапан открывали медленно для исключения возможности кавитации от насоса. Для компенсации резкого повышения скорости промывок применяли снижение скорости рециркуляции в насосе и снижение скорости потока в первый и второй реакторы. ПКП был отрегулирован на 4,6 т/ч iC4 при давлении 4,8 МПа изб. (48 бар изб.), что является необходимым для промывки 2 выводов одновременно. Значительное отклонение давления в системе в течение цикла промывки компенсировали установкой сосудов давления (по одному на вывод) и медленно действующего механизма автоматического управления клапанами, расположенного на клапане (24) регулирования давления (ПКП). В начале цикла промывок двухпозиционный клапан на промывочной линии вывода автоматически открывали при закрытии клапана Borsig, впускающего полимерный продукт в вывод-отстойник, а давление в выводеотстойнике снижалось, когда клапан ОП был открыт и вращался со скоростью один оборот в секунду.-3 014616 Пока ПКП клапан на промывочной изобутаном линии медленно открывали, изобутан тек из сосуда давления в вывод. При открывании ПКП клапана поток из насоса шел либо в вывод при открытом клапане ОП, либо в сосуд давления для ограничения колебания давления в рециркуляционном насосе. Через 2 мин закрытие клапана ОП приводило к завершению промывки. Мерное отверстие (31), расположенное на промывочном трубопроводе каждого вывода, ограничивало максимальный расход при промывке каждого вывода до 2,3 т/ч с колебанием давления 0,7 МПа изб.(7 бар изб.) в целях защиты системы от кавитации в случае течи клапана ОП. Когда поток, идущий через клапан ПКП, превышал поток через рециркуляционный насос, поток во второй реактор прерывали для улучшения промывки. Для промывки одного вывода этого было достаточно. Когда промывали оба вывода одновременно, для дополнительного улучшения промывки было необходимо уменьшать промывку транспортирующих трубопроводов. Возможно потребуется закрыть одновременно три вывода. В этом случае представляется более целесообразным вместо обеспечения соответствующих промывок выводов-отстойников отсоединить реактор. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Суспензионный петлевой реактор, включающий по меньшей мере две последовательно соединенные петли, где по меньшей мере одно устройство вывода-отстойника первого реактора (1) соединено со следующим реактором посредством транспортировочного трубопровода (10) и где устройство выводаотстойника включает основной клапан (2), установленный для впуска полимерного продукта в вывод-отстойник; вывод-отстойник (3); клапан (4) отбора продукта (ОП), соединяющий вывод-отстойник с транспортировочным трубопроводом (10); промывочный трубопровод (5), установленный для переноса промывочной текучей среды в выводотстойник и включающий автоматический клапан (6), управляемый положением основного впускного клапана (2); сосуд (7) давления, включающий двухфазную систему из нагнетаемого газа (8) и промывочной текучей среды (9), разделенные гибкой мембраной (11); трубопровод (11) ввода промывочной текучей среды, включающий клапан (13) регулирования давления. 2. Суспензионный петлевой реактор по п.1, где автоматический клапан (6) открывается автоматически при закрывании основного впускного клапана (2). 3. Суспензионный петлевой реактор по п.1 или 2, где промывочная текучая среда является подаваемым рециклом растворителем, или подаваемым рециклом мономером, или их сочетанием. 4. Суспензионный петлевой реактор по п.3, где промывочная текучая среда является подаваемым рециклом изобутаном. 5. Суспензионный петлевой реактор по любому из пп.1-4, где нагнетаемый газ является азотом. 6. Суспензионный петлевой реактор по любому из пп.1-5, где два петлевых реактора связаны посредством обводного трубопровода, соединяющего две точки второго петлевого реактора альтернативным маршрутом, время прохождения которого отличается от времени прохождения основного маршрута,причем указанный обводной трубопровод также собирает растущий полимер, выходящий из первого петлевого реактора по транспортировочной системе, и направляет указанный растущий полимер во второй реактор. 7. Применение суспензионного петлевого реактора по любому из пп.1-6 для гомо- или сополимеризации этилена или -олефинов. 8. Применение по п.7, где олефин является этиленом. 9. Применение суспензионной петлевой системы по любому из пп.1-6 для очистки одного или более выводов-отстойников, не прерывая работу реактора.