一种用于冷却烯烃聚合的气相反应器的方法

一种用于冷却烯烃聚合的气相反应器的方法
【专利说明】一种用于冷却烯烃聚合的气相反应器的方法
[0001]本发明涉及一种用于控制配有循环气体管线的聚合反应器中温度的方法，该循环气体管线将反应器气体从反应器引出，引导其通过热交换器并且通过调节进入热交换器的冷却介质的温度将气体送回到反应器。本发明还涉及一种聚合烯烃的方法，该方法包括:将至少一种烯烃和至少一种聚合催化剂加入到配有循环气体管线的聚合反应器；该循环气体管线将反应器气体从反应器引出，引导气体通过热交换器并且送回到反应器，其中，聚合反应器中的温度由这种方法控制，并且本发明涉及一种由流量控制系统控制流体介质流速的工艺，所述流量控制系统包括两个不同尺寸的、并联连接的、连续操作的流量控制装置。
[0002]气相聚合工艺是生产聚合物经济的工艺。这种工艺具体地可以在气相流化床反应器中进行，其中，借助于合适的气流使聚合物颗粒维持在流化状态。为了运行气相流化床反应器以生产聚烯烃，关键是非常稳定的控制温度。否则，反应器温度的振荡可影响催化剂的聚合性能，并且不仅最终导致生产不合格而且可致使反应器运行因难(例如反应器中形成团块或结垢，或甚至关闭反应器)。因此，为了使聚合稳定，反应器温度应保持在较窄的温度窗口内。这种较窄的温度窗口对于催化剂体系来说特别重要，该催化剂体系如基于铬的催化剂或混合催化剂体系的聚合性能表现出高温的灵敏度。
[0003]通常用于生产聚烯烃的气相流化床反应器的反应器装置提供了反应器气体的闭合环路，其中，气体在反应器的下端送入并且在反应器的上端处再排出。引出的反应器气体通过热交换器和压缩机，然后再循环到反应器。反应器气体的速度必须足够高，从而首先使聚合物颗粒床流化，其次有效地除去聚合热。
[0004]因此，为了能够对反应器自发的温度变化或预期的温度变化迅速做出反应，需要具备调节循环气体温度的速效控制方法。EP 516036A2公开了一种调节方法，其中，并不是全部的循环气体而仅部分循环气体通过热交换器。可响应于反应器中的温度控制绕过热交换器的部分气体与流经热交换器部分气体的比值。此外，还可以通过将离开热交换器的加热的冷却气体部分再循环回到热交换器以控制冷却介质的温度。为了改善冷却系统的响应时间，W001/00/00875还提出了一种方法，该方法通过调节进入热交换器的冷却介质的温度以控制聚合过程的温度。
[0005]尽管这种冷却系统可运行于生产聚烯烃的气相流化床反应器，但是仍然希望改善反应器中温度的稳定性。
[0006]因此，本发明的目的是:克服现有技术的缺点并寻求一种循环气体的冷却方法，该方法在保持反应器温度方面具有更短的响应时间和较高准确度。因此，如果需要的话，该方法可在很接近于所生产聚烯烃的熔点的温度上进行聚合反应。
[0007]我们已经发现，该目的可以通过控制配置有循环气体管线的聚合反应器的温度方法来实现，该循环气体管线将反应器气体从反应器中引出；使反应器气体通过由冷却介质冷却的热交换器，所述冷却介质通过热交换器在冷却系统中输送；并且通过调节进入热交换器的冷却介质的温度以将反应器气体送回反应器，其中，进入热交换器的冷却介质的温度控制是由流量控制系统通过调节冷却系统一部分中的冷却介质的流速而实现的，所述流量控制系统包括两个连续操作的、不同尺寸的、并联连接的流量控制装置。
[0008]此外，我们发现了烯烃聚合的工艺，所述工艺包括:将至少一种烯烃和至少一种聚合催化剂送到配有循环气体管线的聚合反应器，该循环气体管线将反应器气体从反应器中引出，使反应器气体通过热交换器使其冷却，并且把反应器气体送回到反应器；在聚合催化剂存在下，聚合烯烃；以及将得到的聚烯烃从聚合反应器中引出，其中，通过这种方法对聚合反应器中的温度进行控制，并且我们已经发现了一种由流量控制系统控制流体介质流速的工艺，该流量控制系统包括两个不同尺寸的、并联连接的、连续操作的流量控制装置，其中，控制器组合对流量控制系统进行控制，该控制器组合包括:控制较小流量控制装置的控制器以及控制较大流量控制装置的控制器，其中，控制较小流量控制装置的控制器的输出不仅传送到较小流量控制装置，而且两次传送到控制较大流量控制装置的控制器，一次是直接传送输出作为控制较大流量控制装置的控制器的实际值，一次是输出在通过将信号限制到中心范围的限制装置之后，作为控制大流量控制装置的控制器的设定值。
[0009]可以通过以下说明书和附图更好地理解本发明的特征和优点，附图示意性地示出了用于冷却流化床反应器循环气体的两个优选装置，所述流化床反应器用于根据本发明的方法制备聚烯烃。
[0010]本发明的方法是指控制配有循环气体管线的聚合反应器中温度，所述循环气体管线用于将反应器气体从反应器中引出，引导反应器气体通过热交换器使其冷却，并且把反应器气体送回到反应器。可通过本发明方法控制的合适聚合反应都是放热聚合反应，所述放热聚合反应的冷却可通过以下方式实现:将气体从反应器中引出，在热交换器冷却气体，并且将其送回到反应器。此类聚合反应的实施例是如1-烯烃或卤代烯烃(如四氟乙烯或氯乙稀)的稀径单体的聚合反应。
[0011]优选的聚合反应是的1-烯烃(即具有末端双键的烃，但不限于此)聚合的聚合反应。合适的单体可以是官能化的烯属不饱和化合物诸如丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺衍生物，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或丙烯腈。优选的单体是包括芳基取代的I烯烃的非极性烯烃化合物。特别优选的1-烯烃是直链或支链的C2-C12-1-烯烃，具体的是直链C2-C10-1-烯烃如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯，或支链C2-C10-1-烯烃如4-甲基-1-戊烯、共轭二烯和非共轭二烯(如1，3-丁二烯、1，4-己二烯或I，7-辛二稀)，或乙稀基芳族化合物如苯乙稀或取代的苯乙稀。也可以聚合多种1-烯烃的混合物。合适的烯烃还包括:双键是可具有一个或多个环系的环状结构的一部分的烯烃。实施例是环戊烯、降冰片烯、四环十二碳烯或甲基降冰片烯或二烯(如5-亚乙基-2-降冰片烯、降冰片二烯或乙基降冰片烯。也可以聚合两种或多种烯烃的混合物。反应可以具体用于乙烯或丙烯的均聚或共聚，并且该反应特别优选地用于聚合乙烯或聚合乙烯与一种或多种其它烯烃。作为乙烯聚合的共聚单体，优选使用的是高达40wt.-%的C3-C8-1-烯烃，具体是1-丁烯、1-戊烯、1-己烯和/或1-辛烯。丙烯聚合中优选的共聚单体是高达40wt.-%的乙稀和/或丁稀。特别优选的是乙稀与高达20wt.-%的1-己稀和/或1- 丁稀共聚工艺。
[0012]合适的反应器是例如搅拌气相反应器、多区气相反应器、或气相流化床反应器。这些类型的反应器是对于本领域技术人员通常已知的。搅拌气相反应器可以如水平或垂直搅拌式的。通用的多区气相反应器包括彼此连接的两个气相聚合的区域，并且聚合物交替地多次通过这两个区域，这两个区域还能具备不同的聚合条件。例如在WO 95/97/04015和WO00/02929描述了这样的反应器。
[0013]优选地，反应器是流化床反应器(即反应器包括聚合物颗粒的聚合床，通过从聚合床下方引入气体使聚合颗粒保持在流化状态)。然后通常在反应器的上端将该气体排出，冷却以除去聚合热，再循环从反应器下端进入反应器。当这种工艺用于烯烃的聚合时，通常循环的反应器气体是以下物质的混合物:待聚合的烯烃、惰性气体(如氮气)和/或低级烷烃(诸如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或己烷以及任选的分子量调节剂(如氢气)。优选氮气或丙烷作为惰性气体使用，如果合适的话，氮气或丙烷也可以与更低级烷烃结合使用。聚合也可以以冷凝或超冷凝的模式进行，其中，将部分循环气体冷却到露点以下并且作为液相和气相分别地返回到反应器，或作为两相混合物一起返回到反应器以便额外利用汽化焓以冷却反应气体。
[0014]为了在这种反应器中进行聚合，通常的反应压力为0.Ι-lOMPa，优选为0.5_8MPa，特别是1.0-3MPa。在30-160°C的温度下进行聚合是有利的，具体优选为65-125°C。对于乙烯聚合或乙烯与一种或多种其它 烯烃的聚合，优选此温度范围较高部分的温度以制备乙烯均聚物或较高密度的共聚物，并且优选此温度范围较低部分的温度以用于制备较低密度的乙烯共聚物。本发明的方法可非常精确地控制聚合反应器中的温度。优选地，聚合温度的变化小于±2°C，更优选小于±1°C，尤其小于±0.5°C，特别小于±0.2°C。
[0015]可以使用所有常规烯烃聚合催化剂进行烯烃聚合。这意味着可以使用基于氧化铬的Phillips催化剂、基于钛的齐格勒催化剂或齐格勒-纳塔催化剂、或单位点催化剂以进行聚合。单位点催化剂必须理解为基于化学均匀的过渡金属配位化合物的催化剂。特别合适的单位点催化剂是包含大体积σ-键或J1-键的有机配体的催化剂(例如基于单-Cp配合物的催化剂)；通常称为金属茂催化剂的基于双-Cp配合物的催化剂；或者基于后过渡金属配合物的催化剂(具体是铁-双亚胺配合物)。此外，也可以使用用于烯烃聚合的这些催化剂的两种或更多种的混合物。这种混合催化剂体系有时也被称为混合型催化剂。
[0016]本发明的方法特别适合用于聚合性能敏感的催化剂，这是指聚合温度相对较小的变化导致得到聚合物性能的显著改变的催化剂，例如基于铬的催化剂或混合催化剂体系。
[0017]合适的基于铬的催化剂的实施例是Phillips类型的催化剂，Phillips催化剂的制备优选通过以下方式实现:将铬化合物负载到无机载体上，随后在350°C -950°C范围中的温度上煅烧，使得化学价低于六的铬转化为六价态的铬。除了铬之外，也可以使用其他元素，例如镁、钙、硼、铝、磷、钛、钒、锆或锌。特别优选使用钛、锆或锌。也是可使用上述元素的组合。在煅烧之前或煅烧期间，催化剂前体可掺杂有氟化物。作为本领域技术人员已知的Phi 11 ips催化剂的载体，可提及氧化铝、二氧化硅(硅胶)、二氧化钛、二氧化锆或它们的混合氧化物或共凝胶或磷酸铝。可以通过改性微孔表面积(如借助于元素硼、铝、硅或磷的化合物)得到其它合适的载体材料。优选使用硅胶。优选球形硅胶或粒状硅胶，其中球形硅胶也能够进行喷雾干燥。随后可以预聚合或预还原活化的铬催化剂。在250°C-500°C，优选300°C-400°C时在活化器中通常借助于一氧化碳或另借助于氢气进行铬催化剂的预还原。
[0018]适合的混合催化剂体系是具有至少两种不同类型的活性位点的催化剂体系，所述活性位点来源于至少两种化学上不同的起始材料。不同的活性位点可以是包含于多种单位点催化剂的活性位点。然而，也可以使用来源于齐格勒-纳塔催化剂或者基于铬的催化剂(例如Phi 11 ips催化剂)的活性位点。本发明的方法特别适合于混合催化剂体系，所述混合催化剂体系包含后过渡金属配合物(具体是铁-双亚胺配合物)以及至少一种其它单-CP或双-CP茂金属或齐格勒催化剂。
[0019]本发明的方法涉及控制聚合反应器中的温度，所述聚合反应器的冷却是通过使反应器气体流过位于循环气体管线中的热交换器来实现的。由于聚合反应通常是放热的反应，所以反应器中的温度是由热交换器从反应器移除的热量控制的。为了改变移除的热量，如果循环气体管线中循环气体的流速仍然恒定，原则上存在两种控制聚合反应器中温度的方法。可以改变通过热交换器的冷却介质的流速或改变冷却介质的温度以控制聚合反应器中的温度。然而，改变冷却介质的流速具有这样的缺点，即需要相对长时间以改变冷却介质的流速，此外尤其是如果流速变得较低的话，流速的变化并不线性影响热量的移除。因此，这样的控制方法的准确性和稳定性是不够的。从反应器移除的热量因而优选地主要通过以下方式来控制，所述方式包括:改变进入热交换器的冷却介质的温度，并且将冷却介质的流速保持于恒定较高流速，在所述恒定较高流速上，热交换器运行在其最佳热量移除范围中。相应地，本发明涉及一种方法，该方法可以在较短响应时间内高精度地改变冷却介质的温度，但保持冷却介质的高流速。
[0020]本发明的冷却介质可以是适合于在10°C _160°C的温度范围内使用的任意常规流体。优选的冷却介质是液体，更优选水。如果使用水作为冷却介质，冷却系统优选地运行在
0.1-1MPa的压力上，更优选0.2-0.6MPa的压力上，以避免水的沸腾。取决于聚合条件，可以不同地选择将冷却介质输送到循环气体管线的热交换器时的温度。在稳定状态下，合适的温度取决于例如需要从反应器除去的热量，因此，合适的温度特别是由生产速率和所产生的聚合物类型确定的。用于将冷却介质供给到循环气体管线的热交换器的合适温度可以是30-70°C的范围。为了启动反应器，如果冷却系统设置有用于加热冷却流体的装置，但也可以使用冷却介质作为加热介质。如果聚合反应还没有完全开始，则这样加热循环气体有助于使反应器达到所需的聚合温度。
[0021 ] 根据本发明，冷却介质的温度由流量控制系统通过改变冷却系统一部分中的冷却介质的流速进行控制，所述流量控制系统包括两个不同尺寸的、并联连接的、连续操作的流量控制装置。流量控制装置尺寸的度量标准是通过该装置的最大流速。优选地，通过较大流量控制装置的最大流速与通过较小流量控制装置的最大流速的比值是在3: 1-20: I范围内，更优选在5: 1-15: I的范围内，特别是在8: 1-12: I的范围内。通过使用不同尺寸的连续操作的流量控制装置，可以于较短的响应时间在整个可能流速的范围内非常精确地调节流速；这意味着流速可以以相同较高的准确度从几乎为零的流速调节到最大流速(即所述流速，用于完全打开较大流速流量控制装置并且较小流量控制装置运行在其控制范围的最大值的情况)。较大流量控制装置允许在较宽的范围连续改变流速，同时较小流量控制装置使得对流速进行精确控制。优选地，上述两种流量控制装置之间的流动分布可以以下列方式进行选择，所述方式包括:在稳定状态下，较小流量控制装置的开度始终在最佳控制范围内，即优选在30% -80%的范围内，更优选在35% -75%的范围内。
[0022]适合的连续操作的流量控制装置是例如控制阀以及优选分段-球阀或用于较大尺寸的蝴蝶阀。
[0023]为了使通过热交换器的冷却介质的流速保持基本恒定，优选将离开热交换器的、加热的冷却介质的一部分直接地再循环送回热交换器，即将一部分的冷却介质送回到热交换器而不采取任何措施以改变其温度。因此，进入热交换器的冷却介质的温度取决于新提供的冷却介质的温度、再循环加热的冷却介质的温度及两者的混合比值。
[0024]在本发明的一个优选实施方式中，从外部来源提供冷却介质，并且由泵(优选离心泵)通过循环气体管线的热交换器输送冷却介质，冷却介质可以完全地再循环到热交换器。在这种情况下，通过热交换器的冷却介质的流速由循环冷却介质的泵的特性来确定。通过加入新的冷却介质以降低循环冷却介质的温度。本发明的流量控制系统控制新提供的较冷的冷却介质量，所述新提供的较冷的冷却介质提供到循环冷却介质的泵的入口。相应地，调节新提供的且供给到泵进口的冷却介质的流速控制新提供的冷却介质与再循环的冷却介质的混合比值，因此调节进入热交换器的冷却介质的温度。
[0025]在本发明的另一个优选实施方式中，冷却热交换器的冷却介质在作为次级冷却系统的闭合回路中循环，所述次级冷却系统通过热交换装置冷却，而所述热交换装置由初级冷却系统的冷却介质冷却。合适的热交换装置是例如板式热交换器。优选地，冷却次级冷却系统的热交换装置包括两个并联连接的热交换器。因此，还可以例如清洗其中一个热交换器而不会被迫停止聚合反应。在本发明的实施方式中，流量控制系统控制通过冷却次级冷却系统的热交换装置控制次级冷却系统的冷却介质的流速。通过利用热交换装置(用于冷却次级冷却系统)以改变次级冷却系统的冷却介质的流速，可以改变离开热交换装置(用于冷却次级冷却系统)的冷却介质的温度，并且可以调节进入循环气体管线的热交换器的冷却介质的温度。为了在循环气体管线的热交换器中保持冷却介质的较高流速，直接将离开循环气体管线的热交换器的、加热的冷却介质的一部分再循环回热交换器而不经过冷却次级冷却系统的热交换装置。优选地，通过控制再循环流的流速以控制次级冷却系统的两个冷却介质流的比值(直接再循环其 中一个冷却介质流，而一个冷却介质流通过冷却次级冷却系统的热交换装置)。
[0026]基于冷却介质(进入循环气体管线的热交换器)的测量温度数据以及聚合反应器中的测量温度数据，优选地运行调节冷却介质的流速的流量控制系统。优选使用级联控制。控制反应器温度的控制器为控制冷却介质(进入循环气体管线的热交换器)温度的控制器提供了设定值，所述控制冷却介质温度的控制器进而为调节冷却介质流速的流量控制系统提供了设定值。用于控制反应器温度的温度值优选并不是单次测量值，而是一次以上测量的平均值，优选3-5次测量的平均值。如果聚合反应器是流化床反应器，在反应器的相同高度处优选地进行全部的温度测量，优选相同高度的测量点彼此等距，反应器温度优选通过伸入反应器的矛状物测量，即测量点在反应器中和与反应器的壁有一定的距离。在另一个优选实施方式中，可以实现的是:可以取决于实际聚合速率并因此取决于需要从反应器中除去的热量以改变流量控制系统的控制参数。在这种情况下，将设定值提供给流量控制系统的控制器的控制特性是动态的。如果聚合反应器以相对较低的聚合速率运行并且须移除较少的热量，则选择较低的控制器增益。如果聚合反应器以较高的聚合速率运行且须被移除较多的热量，则选择以更大的控制器增益。因此，控制较小流量控制装置的控制器的设定值是由控制器(其增益变化取决于聚合反应器中的聚合速率)给出。
[0027]调节冷却介质流速的流量控制系统还运行于流过流量控制装置的冷却介质的数据，所述数据作为实际值传送到流量控制系统。相关参数是通过流量控制系统的冷却介质的总流速。因此，在通过较小流量控制装置和较大流量控制装置的两个冷却介质流已经合流之后，可以仅测量一个位置的冷却介质的流速。然而，也可以单独地测量两部分的冷却介质流(一部分通过较小流量控制装置，一部分通过较大流量控制装置)，并且使用两个测量值的组合作为实际值，所述实际值传送到流量控制系统用于调节冷却介质的流速。
[0028]在本发明的一个优选实施方式中，通过控制器组合对两个不同尺寸的连续操作的流量控制装置的流量控制系统进行控制，所述控制器组合包括控制较小流量控制装置的控制器和控制较大流量控制装置的控制器。控制较小流量控制装置的控制器的输出不仅传送到较小流量控制装置，而且两次传送到控制较大流量控制装置的控制器(一次是直接传送输出作为控制较大流量控制装置的控制器的实际值，一次是输出在通过限制装置之后作为控制较大流量控制装置的控制器的设定值)。限制装置将作为限制装置输入的、传送的信号限制到中心范围。这意味着，将输入信号限制在从下限值到上限值的较小中心范围内，该输入信号可以从0% (对应于完全关闭的较小流量控制装置)变化到100% (对应于完全打开的较小流量控制装置)。如果输入信号在从下限值到上限值的范围内，则该信号保持不变，并且限制装置的输出等于输入。如果输入信号是在从0%到下限值的范围，则限制装置的输出与下限值相同，如果输入信号是在从上限值到100%的范围，则限制装置的输出与上限值相同。优选地，中心范围覆盖从30%到80%的范围，更优选为35%-75%。只要控制较小流量控制装置的控制器的输出位于限制装置的中心范围内，则控制较大流量控制装置的控制器的实际值和设定值是完全一样的，所以冷却介质流速的唯一变化是由改变流量控制装置的开度引起的。因此，可以非常精确地实现控制。只有当控制较小流量控制装置的控制器的输出位于在流量限制装置的中心范围之外，控制较大流量控制装置的控制器提供引起较大流量控制装置开度变化的输出值。可将较大流量控制装置的开度变化优选设置为缓慢进行。
[0029]图1示出了一种可行装置的方案，该可行装置用于冷却根据本发明的方法制备聚烯烃的流化床反应器的循环气体。聚合装置包括聚合发生的实际反应器(I)、将反应器气体从反应器引出的循环气体管线(2)、压缩机(3)、热交换器(4)以及将循环气送回反应器
(I)的循环气体管线(5)。循环气体在热交换器(4)中冷却。
[0030]为了冷却热交换器(4)，冷却介质(优选为水)通过管线(6)供给到热交换器并且经由管线(7)从热交换器(4)中引出。冷却介质来自于冷却介质供应管线(8)，通过泵(9)(优选为离心泵)，并由冷却介质排放管线(10)排出。可将冷却介质的一部分沿管线(11)从管线(7)通过泵(9)引导到管线(6)并且相应地回到热交换器(4)，从而形成循环流。可以以这种方式运行泵(9)，即使通过热交换器(4)的冷却介质的流速保持基本恒定。管线
(II)还可配备热交换器(未示出)以加热聚合反应器，从而启动聚合。优选通过蒸气加热这种热交换器。
[0031]由两个连续操作的、并联连接的控制阀(12)和控制阀(13)控制新加入的冷却介质的量，该新加入的冷却介质通过管线(8)进入冷却系统。根据本发明的方法，控制阀
(12)和控制阀(13)的尺寸不同，其中控制阀(12)小于控制阀(13) ο优选地，控制阀(13)和控制(12)尺寸的比值(表示为通过控制阀(13)和控制阀(12)最大流速的比值)介于8: 1-12: I的范围内。控制阀(12)和控制阀(13)受控于控制器(14)和控制器(15)，控制器(14)和控制器(15)与限制装置(16) —起形成控制器组合以通过管线(8)控制冷却介质的流速。
[0032]控制器(14)基于流量计(17)测量的流速信息直接控制较小的控制阀(12)。在另一装置(未示出)中，也可以分开测量控制阀(12)和控制阀(13)流出的冷却介质的流速并且将流速值的总和作为实际值传送到控制器(15)。基于冷却介质(进入由温度测量装置
(19)测量的热交换器)的温度数据，由控制器(18)的输出给出控制器(14)的设定值。基于至少一种温度测量装置(21)测量的反应器的温度数据，由反应器控制器(20)的输出进一步给出控制器(18)的设定值。然而优选地，多于一个温度测量装置(21)用于测量反应器中的温度，例如，测量值的平均值作为实际值传送到控制器(18)。在一个优选实施方式中，控制器(18)的增益并非设置于固定值，而是取决于反应器的实际聚合速率并相应地取决于从反应器移除的热量而变化。
[0033]通过控制器(15)来控制阀(13)，控制器(15)进而由控制器(14)控制。为此，控制器(14)的输出值不仅传送到控制阀(12)，而且传送到限制装置(16)，并且作为实际值以传送到控制器(15)。由限制装置(16)的输出提供控制器(15)的设定值。
[0034]限制装置(16)的作用是将输入值限制在中心范围内。如果输入值在该范围的边界内的话，信号通过不变的限制装置(16)。如果输入值超过上边界，则限制装置(16)的输出值设置为上边界的值，如果输入值低于下边界，则限制装置(16)的输出值设置为下边界的值。因此，如果控制器(14)的输出在限制装置(16)的中心范围内，控制器(15)的设定值和实际值是相同的，因此控制阀(13)的位置保持在它原来的位置上。如果控制器(14)的输出高于限制装置(16)中心范围的上边界，则传送到控制器(15)的实际值不同于控制器(15)的设定值，控制器(15)修正它的输出以缓慢地打开控制阀(13)。这样具有如下效果，即管线(22)中总冷却介质流缓慢增大，迫使控制器(14)降低其输出值直到达到限制装置(16)中心范围的上边界，因此传送到控制器(15)的实际值和设定值再次变得相同。类似地，如果控制器(14)的输出低于限制装置(16)中心范围的下边界，控制器(15)修正它的输出以将关闭控制阀(13)，因为在这种情况下，传送到控制器(15)的实际值与其设定值不同。随着管线(22)中冷却介质流的减少，控制器(14)提高其输出值直到再次达到限制装置(16)中心范围的下边界。
[0035]图2示出了另一种优选装置的方案，该优选装置用于冷却根据本发明的方法制备聚烯烃的流化床反应器的循环气体。该装置与图1所示的构型不同，不同之处在于热交换器(4)并不直接由通过管线(8)进入用于冷却热交换器(4)的冷却系统的冷却介质冷却，而是由次级冷却系统冷却，所述次级冷却系统 使冷却介质在闭合环路中循环。冷却介质本身(优选是水)由两个热交换器(23)(优选板式热交换器)冷却，所述两个热交换器(23)是并联连接的并且由初级冷却系统(未示出)冷却。为了通过热交换器(4)保持次级冷却系统的冷却介质恒定的较高流速，控制器(24)通过控制阀(25)基于流过流量计(26)测量的热交换器(4)的冷却介质的流动信息控制通过管线(11)的冷却介质的流速。
[0036]两个连续操作的控制阀(12)和(13)以及控制器(14)、控制器(15)和限制装置
(16)的控制器组合的运行模式和与图1的运行模式相同。此外，同样在该设置中，管线(11)还可配备热交换器(未示出)以加热聚合反应器用于启动聚合。优选通过蒸气加热这种热交换器。
[0037]本发明还涉及一种聚合烯烃的工艺，该工艺包括:将至少一种烯烃(优选乙烯或乙烯和一种或多种其它烯烃的混合物)以及至少一种聚合催化剂(优选基于铬的催化剂或混合催化剂体系)供给到配有循环气体管线的聚合反应器，该循环气体管线用于将反应器气体从反应器中引出，引导气体通过热交换器以将其冷却，并且把气体送回到反应器；在聚合催化剂存在下，聚合烯烃；并且将得到的聚烯烃从聚合反应器中引出，其中聚合反应器中的温度由上述方法控制。
[0038]本发明还涉及一种由流量控制系统控制流体介质(优选液体)流速的工艺，所述流量控制系统包括两个不同尺寸的、并联连接的、连续操作的流量控制装置，其中控制器组合控制流量控制系统，所述控制器组合包括:控制较小流量控制装置的控制器和控制较大流量控制装置的控制器，其中，控制较小流量控制装置的控制器的输出不仅传送到较小流量控制装置，而且两次传送到控制较大流量控制装置的控制器(一次是直接传送输出作为控制较大流量控制装置的控制器的实际值，一次是输出在通过将信号限制到中心范围的限制装置之后，作为控制较大流量控制装置的控制器的设定值。优选地，控制较大流量控制装置的控制器的设定值是控制较小流量控制装置的控制器的输出，该较小流量控制装置的打开限于30% -80%的范围，更优选为35% -75%。这一工艺可用于例如控制流体供给量或用于冷却目的(如冷却放热反应)或用于加热目的。
【主权项】
1.一种用于控制配有循环气体管线聚合反应器中的温度的方法，所述循环气体管线用于将反应器气体从所述反应器中引出，引导所述反应器气体通过由冷却介质冷却的热交换器，所述冷却介质通过所述热交换器在冷却系统中传送，以及通过调节进入所述热交换器的所述冷却介质的温度把所述反应器气体送回到所述反应器， 其中，进入所述热交换器的所述冷却介质的温度是由流量控制系统调节所述冷却系统的一部分中的所述冷却介质的流速而控制的，所述流量控制系统包括两个不同尺寸的、并联连接的、且连续操作的流量控制装置。2.根据权利要求1所述的方法，其中，离开所述热交换器的所述冷却介质的一部分直接再循环到所述热交换器。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述流量控制系统以一种方式运行，所述方式是:在稳定状态下，所述较小流量控制装置的开度始终在30% -70%的范围内，独立于通过所述流量控制系统的所述冷却介质的总流速。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述流量控制系统由控制器组合控制，所述控制器组合包括控制所述较小流量控制装置的控制器和控制所述较大流量控制装置的控制器，其中，控制所述较小流量控制装置的所述控制器的输出不仅传送到所述较小流量控制装置，而且两次传送到控制所述较大流量控制装置的控制器，一次是直接传送输出以作为控制所述较大流量控制装置的所述控制器的实际值，一次输出是在通过将信号限制到中心范围的限制装置之后，作为控制所述较大流量控制装置的所述控制器的设定值。5.根据权利要求4所述的方法，其中，控制所述较大流量控制装置的所述控制器的所述设定值是控制限于30% -80%范围所述较小流量装置的所述控制器的所述输出。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，控制所述较小流量控制装置的所述控制器的所述设定值由增益变化取决于所述聚合反应器中的所述聚合速率的控制器提供。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，冷却所述热交换器的所述冷却介质在作为次级冷却系统的闭合环路中循环，所述次级冷却系统借助于热交换装置冷却，所述热交换装置由初级冷却系统的冷却介质冷却。8.根据权利要求7所述的方法，其中，冷却所述次级冷却系统的所述热交换装置包括两个并联连接的热交换器。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述冷却介质是一种液体。10.一种聚合烯烃的工艺，所述工艺包括:将至少一种烯烃和至少一种聚合催化剂加入到配有循环气体管线的聚合吸反应器，所述循环气体管线将反应器气体从所述反应器引出，引导所述反应器气体通过热交换器以使其冷却，以及将所述反应器气体送回所述反应器；在聚合催化剂存在的条件下聚合烯烃；以及将得到的聚烯烃从所述聚合反应器引出，其中，所述聚合反应器中的温度根据权利要求1-9中任一项的方法进行控制。11.根据权利要求10所述的工艺，其中将乙烯或乙烯与一种或多种其它烯烃的混合物加入所述聚合反应器。12.根据权利要求10或11所述的工艺，其中所述聚合催化剂是基于铬的催化剂或混合催化剂体系。13.—种通过流量控制系统控制流体介质流速的工艺，所述流量控制系统包括两个不同尺寸的、连续操作的、并联连接的流量控制装置，其中，所述流量控制系统由控制器组合进行控制，所述控制器组合包括控制所述较小流量控制装置的控制器和控制所述较大流量控制装置的控制器，其中，控制所述较小流量控制装置的所述控制器的输出不仅传送到所述较小流量控制装置，而且两次传送到控制所述较大流量控制装置的控制器，一次是直接传送输出以作为控制所述较大流量控制装置的所述控制器的实际值，一次输出是在通过将信号限制到中心范围的限制装置之后，作为控制所述较大流量控制装置的所述控制器的设定值。14.根据权利要求13所述的工艺，其中，控制所述较大流量控制装置的所述控制器的所述设定值是控制限于30% -80%范围的所述较小流量装置的所述控制器的所述输出。
【专利摘要】一种用于控制配有循环气体管线的聚合反应器中温度的方法，所述循环气体管线用于将反应器气体从反应器中引出，引导反应器气体通过由冷却介质冷却的热交换器，所述冷却介质通过热交换器在冷却系统中输送，以及通过调节进入热交换器的冷却介质的温度将反应器气体送回到反应器，其中，所述进入热交换器的冷却介质的温度利用流量控制装置调节在冷却系统一部分的冷却介质的流速而控制的，流量控制系统包括两个不同尺寸的、连续操作的、并联连接的流量控制装置，一种烯烃聚合工艺，所述工艺包括：将至少一种烯烃和至少一种聚合催化剂送到配有循环气体管线的聚合反应器，所述循环气体管线将反应器气体从反应器引出，引导反应器气体通过热交换器将其冷却，以及将反应器气体送回到反应器；在聚合催化剂的存在下聚合烯烃；以及将得到的聚烯烃从聚合反应器中引出，其中聚合反应器中的温度是通过这样的方法进行控制的，以及一种通过流量控制系统控制流体介质流速的工艺，所述流量控制系统包括两个不同尺寸的、连续操作的、并联连接的流量控制装置，其中，流量控制系统由控制器组合控制，控制器组合包括控制较小流量控制装置的控制器和控制较大流量控制装置的控制器，其中，控制较小流量控制装置的所述控制器的输出不仅传送到所述较小流量控制装置，而且两次传送到控制较大流量控制装置的控制器，一次是直接传送输出以作为控制所述较大流量控制装置的控制器的实际值，一次输出是在通过将信号限制到中心范围的限制装置之后，作为控制较大流量控制装置的控制器的设定值。
【IPC分类】B01J8/18, C08F10/00, G05D7/06
【公开号】CN104884156
【申请号】CN201380029190
【发明人】H·施特雷克尔, M·海克尔, R·凯瑞尔, A·哈曼, P·德兰吉
【申请人】巴塞尔聚烯烃股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年6月13日
【公告号】EP2674213A1