聚合物净化的控制方法与系统与流程

本发明的公开内容涉及聚合物产品的净化(purge)或脱气的方法和系统。该方法和系统尤其可用于净化含在流化床反应器中生产的聚乙烯的聚合物产品。

背景技术：

1、可在各种反应器系统(其中包括含流化床反应器的系统)中制造包括聚乙烯在内的聚烯烃树脂。在这种方法中，从反应区排放的聚合物产品包括固体聚合物颗粒和含来自于单体、共聚单体和催化剂的未反应烃的挥发物。挥发物可溶解在聚合物颗粒中，键合到其上或者在其他情况下附着在其上，和/或在聚合物颗粒外部的蒸气空间内。在聚乙烯聚合工艺中常用作共聚单体的重质烯烃单体，例如1-己烯特别地可溶于低密度聚乙烯中。减少聚合物产品中挥发物到可接受的水平的方法在本领域中被称为树脂脱气或净化。

2、可通过减压树脂并用轻的净化气体，例如氮气汽提，净化聚合物产品。在这些方法中，将聚合物产品转移到较低压力的净化仓室内。聚合物产品进入到该容器的上部并置于净化气体下，所述净化气体经容器底部处的端口或开口和可能地沿着侧面和其他区域进入容器内。它掠过粒状树脂并离开净化仓室。排放净化过的聚合物产品并传输到进一步的下游工艺中，同时回收的烃在净化气体中被清扫掉并可循环回到反应器中。关于聚合物净化系统的背景参考文献包括美国专利nos.3,797,707；4,286,883；4,372,758；4,731,438；4,758,654；5,292,863；5,462,351；8,470,082，美国专利申请公布no.2011/0201765，和ep 2172 494 a。

3、有效且有效率的净化因安全和环境原因是重要的。在聚合物产品暴露于大气中之前，必须除去或减少挥发物到合适的水平。另外，经济上有利的是尽可能多地回收烃，以最小化使用额外的原材料和压缩与泵送能。然而，在聚烯烃反应器系统中可能出现不可预期或者无法检测的事件且影响净化性能。例如，在流化床反应器内的反应器异常期间，可产生聚合物片材或厚块并从反应器转移到净化仓室中。在净化仓室内的这些片材和厚块可导致净化气体的分布差，从而降低净化性能。在没有模型化净化性能的良好方法或系统情况下，这些事件可无意识地发生并导致下游设备和加工，以及产品品质和运输的明显问题。

4、非常有挑战的是生成净化系统的有用且精确模型，以预期影响净化的变量，并确定在反应器系统内无法检测的事件何时影响净化性能。常规地认为基于公知的扩散机理，净化效率取决于在聚合物产品内聚合物粒子的大小，和因此可通过降低聚合物粒子直径来改进。然而，并不总是期望或者可能降低所生产的聚合物粒子的直径。此外，在净化效率和聚合物粒子大小之间引入假设关系的模型表明在一些系统中在模型化净化性能方面并不精确。

5、其他净化模型集中于寻找在净化仓室入口处和净化仓室出口处的挥发物浓度之间的关系。这些模型的输出典型地建议，这一关系与净化仓室内净化气体的质量流量仅仅弱相关。因此，这些模型典型地表明要求非常大的净化仓室以实现给定的净化效率，而没有提供关于影响净化效率可容易地变化的其他变量的有用信息。

6、需要更加有用和精确的方法模型化净化系统的行为，和更加精确地预期净化性能和影响相关变量变化的模型。对反应器系统内影响净化性能的事件，需要可提供实时信息的改进的模型和需要用这些模型有用的改进的净化系统。

技术实现思路

1、本发明公开了净化聚合物产品中挥发物的方法，该方法包括在反应器内生产聚合物产品，将聚合物产品从反应器转移到至少一个净化仓室中，将净化气体注入到至少一个净化仓室中，生成净化过的聚合物产品，从至少一个净化仓室中排放净化过的聚合物产品，和针对从聚合物产品中净化的挥发物中的一种或多种物质，确定净化效率xo/xi与(s*p)/g之间的关系。参数xo是在排放的净化过的聚合物产品中挥发性物质的浓度，单位ppmw，和xi是在净化仓室上游的反应器气相中烃物质的浓度，单位mol％。参数s是以每小时klb聚合物计的反应器的生产速率，而p是在净化仓室内的绝对压力，单位ps ia，和g是在净化仓室内每小时lb净化气体的质量流量。尽管本文中为了一致性和便利，包括具体的测量单位，但本领域普通技术人员会容易地意识到净化效率和s*p)/g之间的关系以及本文公开的其他计算可使用在要求保护的本发明范围内的其他测量单位确定。

2、本文中还公开了净化聚合物产品中挥发物的系统，该系统包括适于生产聚合物产品的反应器系统，至少一个净化仓室，将聚合物产品从反应器系统转移到至少一个净化仓室的系统，将净化气体注入到至少一个净化仓室以生成净化过的聚合物产品的系统，测量在净化过的聚合物产品的蒸气空间内挥发性物质浓度的第一分析仪，和测量在净化仓室上游的反应器系统的气相内至少一种挥发性物质浓度的第二分析仪。

3、本文的方法和系统尤其可用于净化包括在流化床聚合反应器内生产的聚乙烯的聚合物产品。

技术特征：

1.净化聚合物产品中挥发物的方法，该方法包括：

2.权利要求1的方法，其中反应器包括具有循环气体回路的流化床反应器，和xi是在循环气体内挥发性物质的浓度，单位mol％。

3.权利要求1的方法，其中反应器包括流化床反应器，和xi是在流化床反应器内某点处，气相内挥发性物质的浓度，单位mol％。

4.权利要求1-3任何一项的方法，其中至少一个净化仓室包括顶部部分和底部部分。

5.权利要求1-3任何一项的方法，进一步包括回收至少一部分用过的净化气体并将其循环到净化仓室中。

6.权利要求5的方法，进一步包括从回收的净化气体中除去至少一部分含大于或等于4个碳原子的挥发物，之后将其循环到至少一个净化仓室中。

7.权利要求5的方法，进一步包括从回收的净化气体中除去至少一部分含小于或等于3个碳原子的挥发物，其中该除去在至少一个净化仓室的底部部分中发生。

8.权利要求1-3任何一项的方法，进一步包括测定至少一个净化仓室的最小流化速度，并维持净化仓室内净化气体速度低于最小流化速度。

9.权利要求1-3任何一项的方法，进一步包括针对从聚合物产品混合物中净化的挥发物中的一种或多种物质，确定净化效率xo/xi和(s*p*m)/g之间的关系，其中s，p和g如权利要求1中所述，和m是净化气体的分子量，单位lb/lb-mol。

10.权利要求9的方法，进一步包括调节参数s，p，m或g中的至少一个，以改进净化效率。

11.权利要求1-3任何一项的方法，进一步包括维持(s*p)/g或(s*p*m)/g的值等于或低于目标值。

12.权利要求1-3任何一项的方法，进一步包括选择一种或多种挥发性物质，以包括来自由1-己烯、3-甲基-2-戊烯、顺式-和反式-2-己烯、顺式-和反式-3-己烯、4-甲基-2-戊烯和2-乙基-1-丁烯组成的组中的一种或多种化合物。

13.权利要求1-3任何一项的方法，进一步包括将蒸汽注入到至少一个净化仓室内。

14.权利要求1-3任何一项的方法，其中净化气体是氮气。

15.权利要求1-3任何一项的方法，进一步包括在将聚合物产品从反应器中排放之后和将其转移到至少一个净化仓室中之前，加热该聚合物产品。

16.权利要求1-3任何一项的方法，其中聚合物产品包括聚乙烯。

技术总结本发明涉及聚合物净化的控制方法与系统。本文公开了净化聚合物产品中挥发物的方法和系统。该方法和系统尤其可用于净化在流化床反应器中生产的聚乙烯聚合物产品。技术研发人员：D·J·桑德尔受保护的技术使用者：埃克森美孚化学专利公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18