CN106471011A - 具有改进的热交换器性能的乙烯聚合方法 - Google Patents

Abstract

一种在反应器***中在淤浆中聚合乙烯和任选的一种或多种C₃‑C₁₀α‑烯烃来制备聚乙烯的方法，所述反应器***包括聚合反应器和位于所述聚合反应器外部的一个或多个第一热交换器，其中聚合反应器中的淤浆通过从聚合反应器中排出淤浆，在一个或多个第一热交换器中冷却所述淤浆，以及将冷却的淤浆返回到所述聚合反应器而被冷却，其中一个或多个第一热交换器由温度为29℃或更高的第一冷却剂冷却。

Description

具有改进的热交换器性能的乙烯聚合方法

技术领域

本公开涉及具有改进的热交换器性能的乙烯聚合方法。更具体地，本公开涉及通过降低蜡结垢而具有改进的热交换器性能的乙烯淤浆聚合方法。

背景技术

含聚乙烯的产品的使用是已知的。可以使用各种方法来生产聚乙烯，包括气相方法、溶液方法和淤浆方法。在乙烯淤浆聚合方法中，稀释剂(诸如己烷或异丁烷)可用于溶解乙烯单体、共聚单体和氢气，并且单体用催化剂聚合。在聚合后，所形成的聚合物产物以悬浮在液体介质中的固体聚乙烯颗粒的淤浆形式存在。所得聚乙烯链的单独长度不总是相同的，但所产生的分子具有其链长的统计分布，包括极低分子量和低聚产物。乙烯聚合反应的这些不期望的副产物(诸如蜡)在液相中具有高溶解度，并且至少部分地溶解在悬浮介质中。

在比如WO 2005/077992 A1或WO 2012/028591 A1中所示的典型的多反应器级联方法中，反应器可以并联或串联操作，并且单体的类型和量以及条件可以在每个反应器中变化以生产各种聚乙烯材料，包括单峰或多峰聚乙烯材料。这种多峰组合物用于多种应用；比如WO 2012/069400 A1公开了用于吹塑制品的三峰聚乙烯组合物。

用于乙烯的淤浆聚合***可以在反应器再循环回路中使用外部淤浆冷却器以除去乙烯聚合反应中所产生的热。由于在较低温度下溶解度降低，在反应器中作为副产物所产生的低分子量蜡可在淤浆流过冷却器并接触热交换器的冷壁时固化。这可能堵塞热交换器，即可能导致在热交换器的冷壁上积累蜡层，降低热交换器中的热传递并降低它们在除热中的效率。

已经公开了用于减少热交换器结垢的各种方法。一种方法包括将各种化学品注入方法流中；比如EP 1645569 A1公开了在石油化工或聚烯烃生产工厂中在含烃气流中使用非离子表面活性剂。用于减少热交换器结垢的另一种方法涉及使用电气/机械装置。例如，WO 2004/094319 A1公开了在管道或导管的壁上使用直流电势。WO 2007/136697 A2和WO2008/002423 A2公开了在热交换器中使用机械振动。然而，对于乙烯聚合方法，将化学品注入方法流可能不利地影响聚合物产物性质，并且使用直流或机械振动可能是不实用的。

因此，存在对操作热交换器的乙烯淤浆聚合方法的持续需要，该方法具有改进的除热性能。

发明内容

本公开提供了在反应器***中通过在60℃至95℃的温度和0.15MPa至3MPa的压力下在淤浆中聚合乙烯和任选的一种或多种C₃-C₁₀α-烯烃来制备聚乙烯的方法，其中反应器***包括聚合反应器和位于聚合反应器外部的一个或多个第一热交换器，其中聚合反应器中的淤浆通过从聚合反应器中排出淤浆，在一个或多个第一热交换器中冷却淤浆，以及将冷却的淤浆返回到聚合反应器而被冷却，其中一个或多个第一热交换器由温度为29℃或更高的第一冷却剂冷却。

在一些实施例中，通过调节通过一个或多个第一热交换器的第一冷却剂的流速来保持聚合反应器中的温度。

在一些实施例中，第一冷却剂的温度最多在2℃的范围内波动。

在一些实施例中，第一冷却剂具有29℃至40℃的温度。

在一些实施例中，第一热交换器是双管式热交换器。

在一些实施例中，第一冷却剂在闭合回路中循环并且由被第二冷却剂冷却的第二热交换器冷却。

在一些实施例中，第二热交换器是板式热交换器。

在一些实施例中，通过调节通过第二热交换器的第二冷却剂的流速来保持进入第一热交换器的第一冷却剂流的温度。

在一些实施例中，聚合反应器在其外部进一步配备有冷却夹套，并且第一冷却剂也冷却聚合反应器的冷却夹套。

在一些实施例中，冷却夹套由附接到聚合反应器外部的一系列半管组成。

在一些实施例中，一个或多个第一热交换器和冷却夹套在循环着的第一冷却剂的闭合回路中并联操作。

在一些实施例中，用于制备聚乙烯的方法在两个、三个或更多个反应器***的组合中作为多反应器聚合进行，该反应器***每个都包括聚合反应器和位于聚合反应器外部的一个或多个第一热交换器。

在一些实施例中，反应器***的两个、三个或更多个聚合反应器串联操作。

在一些实施例中，所有第一热交换器的第一冷却剂在一个闭合回路***中循环，并且所有第一热交换器在由第二热交换器冷却的循环着的第一冷却剂的闭合回路中并联操作。

在一些实施例中，所有聚合反应器在其外部还配备有冷却夹套，并且所有第一热交换器和所有冷却夹套在循环着的第一冷却剂的闭合回路中并联操作。

附图说明

为了帮助相关领域的普通技术人员制造和使用该主题，参考附图，其中：

图1是具有包括聚合反应器和位于聚合反应器外部的热交换器的反应***的乙烯淤浆聚合方法的流程图。

图2是具有包括聚合反应器和位于聚合反应器外部的热交换器的反应***的乙烯淤浆聚合方法的流程图，其中用于冷却热交换器的冷却剂也冷却附接到聚合反应器的冷却夹套。

具体实施方式

聚乙烯淤浆生产方法

本公开的用于具有改进的除热性能的制备聚乙烯的方法包括在乙烯聚合催化剂、稀释剂，诸如己烷或异丁烷，和任选的氢气的存在下，乙烯和作为共聚单体的任选的一种或多种C₃-C₁₀α-烯烃的淤浆聚合。该聚合在包含稀释剂、未反应的乙烯和任选的一种或多种共聚单体的悬浮介质中的颗粒状聚乙烯的悬浮液中进行。通过本公开中描述的方法所获得的聚乙烯聚合物可以是乙烯均聚物或乙烯的共聚物，其含有至多40wt％，更优选为0.1-10wt％的衍生自C₃-C₁₀-1-烯烃的重复单元。优选地，共聚单体选自丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1辛烯或其混合物。淤浆聚合在60℃至95℃，优选地在65℃至90℃，更优选地在70℃至85℃的反应器温度下和在0.15MPa至3MPa，优选地在0.2MPa至2MPa，更优选地在0.25MPa至1.5MPa的反应器压力下发生。

将催化剂与稀释剂、烷基铝、乙烯和任选的共聚单体和氢气一起进料到聚合反应器中，其中进料组分反应形成悬浮在还含有稀释剂、未反应的乙烯和蜡的淤浆中的聚乙烯产物。在聚乙烯产物中，由于聚合反应的结果，聚合物在催化剂颗粒周围形成，使得催化剂成为聚乙烯本身的一部分。优选地，该淤浆聚合在多反应器级联中进行，其中反应器串联操作，并且当聚合物从反应器流到反应器时，催化剂在聚合物内保持活性。更优选地，该淤浆聚合在三反应器系列中进行。在该配置中，来自系列中的第一反应器的淤浆流到第二反应器，来自第二反应器的淤浆流到第三反应器。

优选地，通过聚合方法生产的聚乙烯聚合物是优选具有0.935g/cm³至0.970g/cm³范围内密度的高密度聚乙烯树脂。更优选地，该密度在0.940g/cm³至0.970g/cm³的范围内。最优选地，该密度在0.945g/cm³至0.965g/cm³的范围内。根据DIN EN ISO 1183-1:2004(方法A(浸渍)具有使用限定的热历程制备的2mm厚度的压塑板：在180℃、20MPa下压制8分钟，随后在沸水中结晶30分钟)来测量密度。

优选地，通过该聚合方法制备的聚乙烯聚合物具有1dg/min至300dg/min，更优选地1.5dg/min至50dg/min，最优选地2dg/min至35dg/min的熔体指数(MI_21.6)。根据DIN ENISO 1133:2005(条件G在190℃的温度和21.6kg的负荷下)测量该MI_21.6。

催化剂

该聚合可以使用所有常规的乙烯聚合催化剂进行，比如，该聚合可以使用基于氧化铬的菲利浦催化剂、使用钛基齐格勒型催化剂，即齐格勒催化剂或齐格勒-纳塔催化剂，或使用单中心催化剂来进行。出于本公开的目的，单中心催化剂是基于化学均匀的过渡金属配位化合物的催化剂。特别合适的单中心催化剂是包含大体积的σ-或π-键合的有机配体的那些，比如，基于单Cp络合物的催化剂、基于双Cp络合物的催化剂(其通常称为茂金属催化剂)，或基于后过渡金属络合物(特别是铁-双亚胺络合物)的催化剂。此外，还可以使用这些催化剂中的两种或更多种的混合物用于烯烃的聚合。这种被混合的催化剂被称为混合催化剂。这些用于烯烃聚合的催化剂的制备和用途是公知的。

优选的催化剂是齐格勒型，优选地包括钛或钒的化合物、镁的化合物和任选的颗粒无机氧化物，作为载体。

钛化合物优选地选自三价或四价钛的卤化物或醇化物，具有钛烷氧基卤素化合物或各种钛化合物的混合物。合适的钛化合物的示例是TiBr₃、TiBr₄、TiCl₃、TiCl₄、Ti(OCH₃)Cl₃、Ti(OC₂H₅)Cl₃、Ti(O-i-C₃H₇)Cl₃、Ti(O-n-C₄H₉)Cl₃、Ti(OC₂H₅)Br₃、Ti(O-n-C₄H₉)Br₃、Ti(OCH₃)₂Cl₂、Ti(OC₂H₅)₂Cl₂、Ti(O-n-C₄H₉)₂Cl₂、Ti(OC₂H₅)₂Br₂、Ti(OCH₃)₃Cl、Ti(OC₂H₅)₃Cl、Ti(O-n-C₄H₉)₃Cl、Ti(OC₂H₅)₃Br、Ti(OCH₃)₄、Ti(OC₂H₅)₄或Ti(O-n-C₄H₉)₄。优选使用包含氯作为卤素的钛化合物。同样优选除了钛之外仅包含卤素的卤化钛，并且其中尤其是氯化钛，特别是四氯化钛。在钒化合物中，优选的是卤化钒、卤氧化钒、醇钒和乙酰丙酮钒。优选氧化态为3至5的钒化合物。

在固体组分的制备中，优选地使用至少一种镁化合物。这种类型的合适的化合物是含卤素镁化合物，诸如卤化镁，特别是氯化物或溴化物，以及镁化合物，其中从该镁化合物中可以以常规方式(比如通过与卤化剂反应)获得卤化镁。优选地，卤素是氯、溴、碘或氟，或两种或多种卤素的混合物。更优选地，卤素是氯或溴。最优选地，卤素是氯。

可能的含卤素的镁化合物是氯化镁或溴化镁。可以由其获得卤化物的镁化合物是例如烷基镁、芳基镁、烷氧基镁化合物或芳氧基镁化合物或格利雅化合物。合适的卤化剂是例如卤素、卤化氢、SiCl₄或CCl₄。优选地，氯或氯化氢是卤化剂。

合适的无卤素镁化合物的示例是二乙基镁、二正丙基镁、二异丙基镁、二正丁基镁、二仲丁基镁、二叔丁基镁、二戊基镁、正丁基乙基镁、正丁基仲丁基镁、正丁基辛基镁、二苯基镁、二乙氧基镁、二正丙氧基镁、二异丙氧基镁、二正丁氧基镁、二仲丁氧基镁、二叔丁氧基镁、二戊氧基镁、正丁氧基乙氧基镁、正丁氧基仲丁氧基镁、正丁氧基辛氧基镁和二苯氧基镁。其中，优选使用正丁基乙基镁或正丁基辛基镁。

格利雅化合物的示例是甲基氯化镁、乙基氯化镁、乙基溴化镁、乙基碘化镁、正丙基氯化镁、正丙基溴化镁、正丁基氯化镁、正丁基溴化镁、仲丁基氯化镁、仲丁基溴化镁、丁基氯化镁、叔丁基溴化镁、己基氯化镁、辛基氯化镁、戊基氯化镁、异戊基氯化镁、苯基氯化镁和苯基溴化镁。

作为用于生产颗粒状固体的镁化合物，除二氯化镁或二溴化镁之外，优选使用乙(C₁-C₁₀-烷基)镁化合物。优选地，齐格勒型催化剂包含选自钛、锆、钒和铬的过渡金属。

通过首先在混合罐中将催化剂与所用的稀释剂(诸如己烷)混合以形成适于泵送的淤浆，优选地将齐格勒型催化剂加入淤浆反应器中。优选地，使用容积泵(诸如膜泵)将催化剂淤浆输送到淤浆聚合反应器。

齐格勒型催化剂通常用于在助催化剂存在下的聚合。因此，本公开的淤浆聚合优选地在助催化剂的存在下进行。优选的助催化剂是元素周期表第1、2、12、13或14族的金属的有机金属化合物，特别是第13族金属的有机金属化合物，尤其是有机铝化合物。优选的有机铝化合物选自烷基铝。烷基铝优选地选自三烷基铝化合物。更优选地，烷基铝选自三甲基铝(TMA)、三乙基铝(TEAL)、三异丁基铝(TIBAL)或三正己基铝(TNHAL)。最优选地，烷基铝是TEAL。助催化剂优选地与稀释剂混溶，因此包含在悬浮介质中。

助催化剂可以这样加入到淤浆反应器中。优选地，通过首先在混合罐中将助催化剂与所使用的稀释剂(诸如己烷或异丁烷)混合来添加助催化剂。优选地，使用容积泵(诸如膜泵)将助催化剂输送到淤浆聚合反应器。

乙烯聚合方法总是产生作为副产物的低聚物或极低分子量聚合物组分。在淤浆聚合方法中，这些副产物(诸如蜡)至少部分溶解在悬浮介质中。这种蜡是低分子量C₁₈-C₅₀分子，并且通常在基于淤浆重量的0.1wt％至5.0wt％的水平。

反应器***

本公开方法的反应器***支持乙烯和任选的一种或多种共聚单体的淤浆聚合，并且包括聚合反应器和位于聚合反应器外部的一个或多个第一热交换器。通过从聚合反应器中排出淤浆，在一个或多个第一热交换器中冷却淤浆并将冷却的聚合返回到聚合反应器，将聚合热从反应混合物中除去。反应器***可能具有位于聚合反应器外部的一个第一热交换器。然而，反应器***还可以具有位于聚合反应器外部的两个、三个、四个或更多个第一热交换器。优选地，反应器***具有两个或三个第一热交换器。

用于制备聚乙烯的方法在至少一个反应器***中进行，该反应器***包括聚合反应器和位于聚合反应器外部的一个或多个第一热交换器。然而，聚合方法也可以是在两个、三个或更多个反应器***的组合中进行的多反应器聚合。然后每个聚合反应器均是包括聚合反应器和位于聚合反应器外部的一个或多个第一热交换器的单独反应器***的一部分。因此，根据本公开的聚乙烯的制备方法可以是在独立聚合***中的聚合，或者其可以是在聚合反应器和一个或多个第一热交换器的多反应器***中的多反应器聚合。这种多反应器***可以并联或串联操作。可以并联操作两个、三个或更多个反应器***。优选地，多反应器聚合的反应器***串联操作；即反应器***设置为级联。这种系列的反应器***在第一反应器***中具有第一聚合反应器，在后续反应器***中具有一个，两个或更多个后续聚合反应器。更优选地，用于制备聚乙烯的方法在具有三个聚合反应器的一系列三个反应器***中进行。

低分子量聚合和低聚化合物(诸如蜡，其在淤浆的悬浮介质中具有有限的溶解度)的存在影响热交换器的冷却性能。为了冷却淤浆，热交换器的表面温度必须低于进入热交换器的淤浆的温度。因此，热交换器表面附近的淤浆的温度降低，并且溶解在悬浮介质中的蜡的一部分可能固化。固化的蜡可以粘附到淤浆中所含的聚乙烯颗粒上。然而，固化蜡也可以粘附到热交换器的表面并且可以最终形成固体层。由于这种固体层的导热性低，热交换器的热传递劣化，并且它们在除热中的效率被降低。然而，通过仅仅增加进入热交换器的淤浆的温度与热交换器壁的温度之间的温度差(即通过降低冷却热交换器的冷却剂的温度)来提高从聚合***除热效率可能失败，因为冷却剂温度的降低可导致更大量的固化蜡和壁层厚度的增加。可能影响在热交换器中壁层积聚的其它参数是所用的催化剂/助催化剂体系的类型和共聚单体的性质和量，因为这些因素影响蜡的组成。其它影响参数可以是通过热交换器的淤浆的流速及其颗粒浓度，因为可能发生层的部分磨损。影响可以进一步是热交换器的内壁的粗糙度，因为在抛光表面上观察到较少的结垢。此外，在已经形成的壁层中随时间的变化也可以影响热交换器的效率。蜡的交联可以导致平均分子量增加。此外，在固化蜡层中可能存在痕量的活性催化剂，其可以继续形成高分子聚乙烯链，并因此改变层的性质。

如果热交换器中的层已经生长到热交换器中的热传递不可接受的点，则清洁它们变得不可避免。为此，通常隔离一个热交换器，并且通常通过约155℃的热烃如己烷循环通过热交换器以重新溶解沉积物。这样的过程可能需要2或3天才能完成，从而降低了工厂的可用总产量。因此，最小化热交换器的结垢是期望的。

通过冷却用于通过温度为29℃或更高的第一冷却剂冷却淤浆的一个或多个第一热交换器，可以改进从聚合中除去热量的整体性能。优选地，冷却第一热交换器的第一冷却剂的温度为29℃至40℃，更优选地为30℃至37℃。

聚合反应器中的淤浆被冷却，以从反应器中除去聚合热。为了生产具有一致质量的聚乙烯产品，必要控制聚合反应器中的温度并保持反应器温度恒定，只要在选择的条件下生产一个聚乙烯级即可。然而，为了补偿聚合方法中的波动，可能需要改变每次移除的热量以确保恒定的聚合温度。每次移除的热量的变化原则上可以通过两种措施来实现：可以改变冷却热交换器的冷却剂的温度，或者可以改变通过热交换器的冷却剂的流速。根据本公开的优选实施例，通过调节通过一个或多个第一热交换器的第一冷却剂的流速来保持聚合反应器中的温度。此外，期望的生产率的变化或聚合性质的变化(诸如制备不同的聚乙烯等级)还可能要求，如果进行不同的聚合，每次移除的热量是不同的。因此，特别优选的是，每次从聚合反应器除去的热量不仅通过改变通过第一热交换器的第一冷却剂的流速而变化，以保持针对特定聚合的反应器温度，而且通过改变通过第一热交换器的第一冷却剂的流速来实现针对不同聚合所移除热量的不同速率。因此，根据本公开的优选实施例，对于每个单独的热交换器，第一冷却剂的温度保持基本上恒定，并且最多在2℃的范围内波动，更优选地，在1℃的范围内。这意味着，对于每个单独的热交换器，第一冷却剂的温度为29℃或更高，优选地为29℃至40℃，更优选地为30℃至37℃，并且仅变化很小，使得第一冷却剂的任何最高温度与第一冷却剂的任何最低温度之间的差异为最多2℃，更优选地最多1℃。优选地，反应器***的所有热交换器以相同的第一冷却剂温度操作。当用于制备聚乙烯的方法在两个、三个或更多个反应器***的组合中作为多反应器聚合进行时，每个反应器***均可以以相同的第一冷却剂温度操作，或者每个反应器***均具有29℃或更高温度的第一冷却剂，但是这些第一冷却剂温度不同，即使波动最大在2℃的范围内也是如此。优选地，多反应器聚合的所有反应器***以相同的第一冷却剂温度操作。

保持以非常窄的间隔冷却第一热交换器的第一冷却剂的温度，使得蜡层在热交换器的壁处的积聚最小化。申请人目前相信，降低冷却剂温度增加了蜡壁层的厚度，而一旦蜡被固化，第一冷却剂温度的增加就不会导致蜡的溶解，第一热交换器的温度升高到蜡开始熔融，即达到高于聚合温度的温度时除外。因此，第一冷却剂的温度的尤其优选的操作范围包括29℃至31℃，或30℃至32℃，或32℃至34℃，或33℃至35℃，或35℃至37℃。优选地，第一冷却剂的温度的最大波动在2℃范围内，不仅在控制一种特定聚合的反应器中的温度的同时被确保，而且以工厂不同产量制备不同的聚乙烯等级并生产聚乙烯的较长一段时间内也被确保。

优选地，第一冷却剂在闭合回路中循环并且由第二热交换器冷却，该第二热交换器由优选为水的第二冷却剂冷却。优选地，反应器***的所有第一热交换器在循环着的第一冷却剂的一个闭合回路中并联操作。第二冷却剂通过第二冷却剂供给管线提供，通过第二热交换器，然后通过第二冷却剂排出管线排出。被循环着的第一冷却剂的温度优选地通过借助于位于第二冷却剂供给管线中的控制阀调节通过第二热交换器的第二冷却剂的流速来保持。

第一冷却剂优选地通过第一冷却剂循环泵循环，该第一冷却剂循环泵在循环泵的出口处提供基本上恒定的第一冷却剂的流速。然后离开第一冷却剂循环泵的第一冷却剂流被分成两部分。一部分通过一个或多个第一热交换器用于冷却淤浆，而第二部分绕过第一热交换器并直接返回到第一冷却剂循环泵的入口侧。通过一个或多个第一热交换器的第一冷却剂的流速优选地，当反应器***具有一个第一热交换器时，通过位于从其中第一冷却剂的两个部分被分开的接合处到第一热交换器的冷却剂入口的管线中的控制阀来调节，或者当反应器***具有两个或更多个第一热交换器时，通过位于从其中第一冷却剂的两个部分被分开的接合处到供应各个第一热交换器的第一冷却剂管线的分支的管线中的控制阀来调节。改变控制阀的开口改变流过一个或多个第一热交换器的第一冷却剂的部分与绕过一个或多个第一热交换器的部分的比率，并因此改变通过一个或更多个第一热交换器的第一冷却剂入口的流速。当用于制备聚乙烯的方法在两个、三个或更多个反应器***的组合中作为多反应器聚合进行时，特别优选的是，所有第一热交换器在一个闭合回路***中循环，并且所有第一热交换器在由一个第二热交换器冷却的循环着的第一冷却剂的闭合回路中并联操作。

根据本公开的优选实施例，聚合反应器中的淤浆不仅在位于聚合反应器外部的一个或多个第一热交换器中冷却，而且通过在聚合反应器外部的冷却夹套冷却，该冷却夹套也被第一冷却剂冷却。优选地，冷却夹套由附接到聚合反应器外部的一系列半管组成。进一步优选的是，第一热交换器和在聚合反应器外部的冷却夹套在循环着的第一冷却剂的闭合回路中并联操作。当在两个，三个或更多个反应器***的组合中作为多反应器聚合进行用于制备聚乙烯的方法时，优选地每个反应器均在其外部配备有冷却夹套。特别优选的是，所有第一热交换器和所有冷却夹套在循环着的第一冷却剂的闭合回路中并联操作。

热交换器

在本公开的方法中使用的热交换器可以是在所涉及的温度和压力下通常用于本文所述流体的任何热交换器，例如，该热交换器可以选自双管、壳管、板、板壳和螺旋式热交换器。优选地，用于冷却淤浆的第一热交换器是双管式热交换器。优选地，用于冷却第一冷却剂的第二热交换器是板式热交换器。待冷却的流的流动和冷却剂的流动可以是并流、逆流或并流/逆流的组合。优选地，热交换器中的流动是并流/逆流的组合。

现在参考图1，其示出了本公开的方法的优选实施例，其中在包括反应器100和一个第一热交换器101的反应器***中制备聚乙烯。

反应器100包括用于混合反应器的内含物的搅拌器102。搅拌器102包括马达(M)、基本上垂直安装在反应器100中心的旋转轴103和至少一个叶轮104。反应器还包括在反应器100的外表面上的冷却夹套105，优选由附接到反应器的外表面的一系列半管组成，冷却剂流过该半管。通常，冷却剂液体是水。淤浆通过管线106从反应器100排出到泵107，泵107然后将淤浆通过管线108泵送到第一热交换器101。冷却的淤浆然后流过管线109回到反应器100。将淤浆进一步送至下游反应器或通过管线110送至产物回收。

用于冷却第一热交换器101的第一冷却剂通过管线111过来，流过热交换器101，并通过管线112离开热交换器101，并流到第二热交换器113。第一冷却剂在第二热交换器113中冷却，然后流过管线114到达冷却剂循环泵115，然后被泵送到管线116中。第一冷却剂的第一部分流过管线117和控制阀118到达第一热交换器101。第一冷却剂的第二部分通过管线119流入管线112，然后流到第二热交换器113。第一冷却剂在第二热交换器113中使用第二冷却剂冷却。第二冷却剂通过管线120过来到达控制阀121，控制阀121调节第二冷却剂的流动。然后，第二冷却剂通过管线122流入第二热交换器113，通过第二热交换器113，然后通过管线123离开第二热交换器113。

为了控制反应器100的温度，温度传感器124产生代表反应器100的温度的温度信号125。温度控制器126接收温度信号125以及表示反应器100的期望温度的设定点(SP)。响应于信号125，温度控制器126提供响应于信号125和反应器温度的设定点之间的差的输出信号127。响应于信号127操纵控制阀118。

为了控制进入第一热交换器101的第一冷却剂的温度，温度传感器128产生温度信号129，其表示通过管线114离开热交换器113的第一冷却剂的温度。温度控制器130接收温度信号129以及表示在管线114中流动的第一冷却剂的期望温度的设定点(SP)。响应于信号129，温度控制器130提供响应于信号129和在管线114中流动的第一冷却剂的温度的设定点之间的差的输出信号131。响应于信号131操纵控制阀121。

当用于聚乙烯制备的方法作为多反应器聚合操作时，这种两个、三个或更多个反应器***的所有第一热交换器可以由通过一个第二热交换器113冷却的第一冷却剂的一个闭合回路***来冷却。然后，一个或多个管线132可以分支出管线116、117或199，并将第一冷却剂提供给另外的聚合反应器(图1中未示出)的另外的第一热交换器。在已经通过另外的第一热交换器之后，将第一冷却剂经由一个或多个管线133送回至管线112中。

尽管在图1中未示出，但进一步优选的是，使用多于一个的第一热交换器来冷却反应器100的淤浆。然后，通过两个或更多个管线106将淤浆从反应器100排出到两个或更多个泵107，然后泵107将淤浆通过两个或更多个管线108泵送到两个或更多个第一热交换器101。冷却的淤浆然后流过两个或更多个管线109回到反应器100。优选地，淤浆进一步从每个管线108通过两个或更多个管线110送至下游反应器或产物回收。然而，也可以只有一个或一些管线108在管线110中具有分支，用于将淤浆送至下游反应器或产物回收。一个或多个另外的第一热交换器101的冷却通过由控制阀118之后的管线111的分支的管线所提供的第一冷却剂来进行。

如图2所示，还可以将离开冷却剂再循环泵115的第一冷却剂的一部分经由管线134通过管线134中的控制阀135送至冷却夹套105。在已经通过冷却夹套105之后，第一冷却剂通过管线136流入管线112，然后流到第二热交换器113。响应于控制阀135从温度控制器126接收的输出信号137来操纵控制阀135。输出信号137响应于信号125和反应器温度的设定点之间的差。

本领域技术人员将认识到，控制器可以使用任何所使用的公知算法，诸如比例、比例积分、比例微分或比例积分微分。

示例

以下实施例进一步详细描述了要求保护的具有改进的热交换器性能的乙烯聚合方法。

控制示例A

在包括三个聚合反应器的商业操作的反应器***中制备聚乙烯，其中每个聚合反应器均配备有位于聚合反应器外部的两个热交换器，用于通过从相应的聚合反应器中排出淤浆，冷却相应的两个热交换器中的淤浆，并将冷却的淤浆返回到聚合反应器来冷却淤浆。在超过五年的时间内，在齐格勒型催化剂存在下，在70℃至85℃的反应器温度和0.3MPa至1.3MPa的反应器压力下进行乙烯和任选的1-丁烯的聚合，制备各种不同的聚乙烯等级。用水作为冷却剂来冷却热交换器。根据可用冷却水的温度，进入热交换器的冷却剂的温度允许从18℃变化到30℃。平均而言，需要每六个月清洁热交换器以保持热交换器的足够的冷却能力。

示例1

在包括三个聚合反应器的商业操作的反应器***中制备聚乙烯，其中每个聚合反应器均配备有位于聚合反应器外部的两个热交换器，用于通过从相应的聚合反应器中排出淤浆，在相应的两个热交换器中冷却淤浆，并将冷却的淤浆返回到聚合反应器来冷却淤浆。在齐格勒型催化剂存在下，在70℃至85℃的反应器温度和在0.3MPa至1.3MPa的反应器压力下进行乙烯和任选的1-丁烯的聚合，制备各种不同的聚乙烯级。用水作为冷却剂来冷却热交换器。用于冷却淤浆的热交换器的水作为第一冷却剂在一个闭合回路中循环，冷却反应器***的所有热交换器，并且由被第二冷却剂冷却的第二热交换器冷却。进入用于冷却淤浆的第一热交换器的第一冷却剂的温度被控制并保持在29℃至31℃的温度范围内。该反应器***已运行四年而不需要热交换器的清洁，因为没有观察到热交换器的冷却能力的降低。

在阅读前述公开内容之后，本文所公开的主题的其它特征、优点和实施例对于那些实施普通技术的人员而言将是显而易见的。在这点上，虽然已经相当详细地描述了本主题的具体实施例，但是在不脱离所描述和要求保护的本主题的精神和范围的情况下，可以实现这些实施例的变化和修改。

Claims (15)

1.一种在反应器***中通过在60℃至95℃的温度和0.15MPa至3MPa的压力下在淤浆中聚合乙烯和任选的一种或多种C₃-C₁₀α-烯烃来制备聚乙烯的方法，所述反应器***包括聚合反应器和位于所述聚合反应器外部的一个或多个第一热交换器，其中所述聚合反应器中的所述淤浆通过从所述聚合反应器中排出淤浆，在所述一个或多个第一热交换器中冷却所述淤浆，以及将所述冷却的淤浆返回到所述聚合反应器而被冷却，其中所述一个或多个第一热交换器由温度为29℃或更高的第一冷却剂冷却。

2.根据权利要求1所述的方法，其中通过调节通过所述一个或多个第一热交换器的所述第一冷却剂的流速来保持所述聚合反应器中的温度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一冷却剂的所述温度最多在2℃的范围内波动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述第一冷却剂具有29℃至40℃的温度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第一热交换器是双管式热交换器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一冷却剂在闭合回路中循环并且由被第二冷却剂冷却的第二热交换器冷却。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二热交换器是板式热交换器。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中通过调节通过所述第二热交换器的所述第二冷却剂的流速来保持进入所述第一热交换器的所述第一冷却剂流的温度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述聚合反应器在其外部还配备有冷却夹套，并且所述第一冷却剂也冷却所述聚合反应器的所述冷却夹套。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述冷却夹套由附接到所述聚合反应器外部的一系列半管组成。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述一个或多个第一热交换器和所述冷却夹套在所述循环着的第一冷却剂的所述闭合回路中并联操作。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述用于制备聚乙烯的方法在两个、三个或更多个反应器***的组合中作为多反应器聚合进行，所述反应器***每个均包括聚合反应器和位于所述聚合反应器外部的一个或多个第一热交换器。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述反应器***中的两个、三个或更多个聚合反应器串联操作。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所有第一热交换器的所述第一冷却剂在一个闭合回路***中循环，并且所有第一热交换器在由一个第二热交换器冷却的所述循环着的第一冷却剂的所述闭合回路中并联操作。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所有聚合反应器在其外部还配备有冷却夹套，并且所有第一热交换器和所有冷却夹套在所述循环着的第一冷却剂的所述闭合回路中并联操作。