背景技术
本公开内容一般地涉及聚烯烃生产，且更具体地，涉及在聚烯烃反应 器系统中使用2个或更多个聚合反应器的技术和系统。
这一部分意欲向读者介绍可能与在以下描述和/或要求保护的本公开 内容的各方面相关的现有技术方面。这种讨论据信有助于给读者提供背景 技术信息以利于更好地理解本公开内容的各个方面。因此，应当理解，这 些陈述应按此目的进行阅读，而不是作为对现有技术的确认。
随着化学和石化技术的发展，这些技术的产品在社会中已变得日益普 遍。特别地，因为将简单的分子结构单元连接成更长链（或聚合物）的技 术已经取得进展，聚合物产品（通常呈各种塑料的形式）已经被越来越多 地结合到各种日常生活用品中。例如，聚烯烃聚合物，如聚乙烯、聚丙烯 和它们的共聚物，被用于零售和药物包装、食品和饮料包装（诸如果汁和 碳酸饮料瓶）、家用容器（诸如桶和盒）、家用物品（诸如用具、家具、地 毯和玩具）、汽车部件、管道、导管和各种工业产品。
可以从多种单体生产出聚烯烃，诸如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、 辛烯、癸烯和其它结构单元。如果将一种单体用于聚合，那么聚合物称作 同聚物，而不同单体的集合会产生共聚物或三元共聚物，诸如此类。可以 将单体加入聚合反应器（诸如液相反应器或气相反应器）中，在其中将它 们转化成聚合物。在液相反应器中，可以使用惰性的烃（诸如异丁烷、丙 烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷和/或正己烷）作为稀释剂，以传送反应器的 内容物。还可以将催化剂加入反应器中，以促进聚合反应。这样的催化剂 的一个实例是，在二氧化硅载体上的含有六价铬的氧化铬。不同于单体， 在聚合反应中通常不消耗催化剂。
随着聚合物链在聚合过程中延长，生成称作“松散物（fluff）”或“片状 物”或“粉末”的固体颗粒。所述松散物可能具有一种或多种令人感兴趣的熔 融、物理、流变学和/或机械性质，例如密度、熔体指数（MI）、熔体流量 （MFR）、共聚物含量、共聚单体含量、模量和结晶度。不同的松散物性 质可能是合乎需要的，这取决于聚烯烃松散物或随后丸粒化的松散物要应 用的用途。控制反应器内的反应条件，如温度、压力、化学品浓度、聚合 物生产率、催化剂类型等等，可能影响松散物性质。
在一些情况下，为了实现某些希望的聚合物特征，总聚合条件可能要 求使用超过一个反应器，每个反应器具有它自己的条件集合。这样的聚合 物可能是多模态聚合物，其中至少2种聚合物（每种具有不同的分子量分 数）组合成一种聚合物产物。一般而言，在每个反应器中生产的聚烯烃会 悬浮于稀释剂中，以形成产物料浆。所述反应器可以串联，使得来自一个 反应器的产物料浆可以转移至后续的反应器，诸如此类，直到生成具有希 望的特征集合的聚合物。例如，串联的2个反应器可以生产双模态聚合物； 三模态聚合物可能需要3个反应器，诸如此类。
在一些情况下，从一个反应器向下一个反应器转移的料浆的流动可能 是不稳定的（例如，遍布于料浆中的固体的不均匀分布），从而导致固体从 稀释剂中“盐析”。这样的情形可能造成在转移过程中的堵塞（clogging）， 或可能造成反应器塞满（clog），从而产生反应器阻塞（fouling）。就堵塞 可能导致偏离希望的反应条件集合而言，在反应器内生产的聚合物产物可 能不会满足希望的规范；也就是说，产物可能是“不合格的”。可以理解， 串联的一个或多个反应器的阻塞可能造成由所述系统生产的最终的聚烯烃 明显不合格。在极端的或失控的阻塞情形下，可能完全丧失对过程的控制， 采用串联反应器的系统的一部分可能变得被聚合物塞住（plugged），需要 大量停工期（例如，1-3周）来清除。不幸的是，在这期间，所述聚合系 统不可能运行，也就不可能生产聚烯烃。因而，可能合乎需要的是，通过 防止反应器堵塞并在转移过程中维持稳定的料浆来避免阻塞。使采用串联 的多个反应器的这种工艺流线化，可能导致增加的效率、更少的系统停工 期和增加的总生产能力。
附图说明
在阅读以下的详细描述及参考附图后，可以明显地看出本公开内容的 优点，在附图中：
图1的方框流程图描绘了用于根据本发明技术的一个实施方案连续生 产聚烯烃的聚烯烃生产系统；
图2是根据本发明技术的一个实施方案的双反应器系统的示意图；
图3是根据本发明技术的一个实施方案的双反应器系统的连续取出 （takeoff）装置的图解；
图4是根据本发明技术的一个实施方案的双反应器系统的管道部件 （pipingfeature）的图解；
图5是根据本发明技术的一个实施方案用于聚烯烃回收和稀释剂再循 环的闪蒸管线（flashline）的图解；和
图6是根据本发明技术的一个实施方案的双反应器系统的运行方法的 方框流程图。
具体实施方式
以下将描述本公开内容的一个或多个具体实施方案。为了尽力提供这 些实施方案的简要描述，在说明书中没有描述实际实施中的所有特征。应 当理解，在任何这样的实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中， 必须做出许多实施特异性的决定以实现开发者的具体目标，例如顺应与系 统相关和与商业有关的限制，这些限制在一种实施与另一种实施间可能不 同。而且，应当理解，这样的开发工作可能是复杂的和耗时的，但对具有 本公开内容的益处的普通技术人员来说，这样的开发工作不过是设计、制 造和制备的常规事务。
I.聚烯烃生产工艺–概述
从聚烯烃制成的产品作为塑料产品在社会中已变得日益普遍。这些聚 烯烃的一个益处是，当与各种货物或产品接触时，它们通常不会反应。具 体地，从聚烯烃制成的塑料产品被用于零售和药物包装（诸如陈列袋、瓶 子和药物容器）、食品和饮料包装（诸如果汁和碳酸饮料瓶）、家用和工业 容器（诸如壶、桶和盒）、家用物品（诸如用具、家具、地毯和玩具）、汽 车部件、流体、气体和电传导产品（诸如电缆包皮、管道和导管）和各种 其它工业产品和消费产品。聚烯烃的广泛的居住、商业和工业应用已转化 为对原料聚烯烃的大量需求，所述原料聚烯烃可以挤出、注塑、吹塑或以 其它方式形成最终的消费产品或部件。
在聚烯烃的生产中，聚合反应器（其将单体聚合成聚烯烃）和挤出机 （其将聚烯烃转化成聚烯烃丸粒）通常是进行连续运行的聚合系统的部件。 然而，在整个聚烯烃工艺中，可以采用多种连续的和批式的系统。现在转 向附图，先参看图1，该框图描述了用于生产聚烯烃（诸如聚乙烯同聚物、 共聚物和/或三元共聚物）的一个示例性的制备方法10。各种供给装置12 可以通过管线、搬运车、圆筒、桶等给制备系统10提供反应器原料14。 供给装置12可以包括非现场的（off-site）和/或在现场的（on-site）设施， 包括烯烃厂、精炼厂、催化剂厂等。可能的原料14的实例包括烯烃单体和 共聚单体（诸如乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯和癸烯）、稀释剂（诸如丙 烷、异丁烷、正己烷和正庚烷）、链转移剂（诸如氢）、催化剂（诸如Ziegler 催化剂、Ziegler-Natta催化剂、铬催化剂和茂金属催化剂）、助催化剂（诸 如三乙基烷基铝（triethylaluminumalkyl）、三乙基硼和甲基铝氧烷）和其 它添加剂。在乙烯单体的情况下，示例性的乙烯原料可以通过管线在约 800-1450磅/平方英寸表压（psig）在45-65°F下供应。示例性的氢原料也 可以通过管线来供应，但在约900-1000psig在90-110°F下。当然，对于 乙烯、氢和其它原料14，可存在多种供给条件。
A.进料系统
供给装置12通常提供原料14到反应器进料系统16，在此可以贮存原 料14，例如在单体贮存和进料罐、稀释剂容器、催化剂罐、助催化剂筒和 罐等中。在所述进料系统16中，原料14可以在作为进料物流18引入到反 应器系统20的聚合反应器之前被处理或加工。例如，原料14，诸如单体、 共聚单体和稀释剂，可以通过处理床（诸如分子筛床、铝填料等）传送至 进料系统16中，以除去催化剂毒物。这样的催化剂毒物可以包括，例如， 水、氧、一氧化碳、二氧化碳和含有硫、氧或卤素的有机化合物。根据将 被进料的反应器系统20内的一个或多个反应器的类型，所述烯烃单体和共 聚单体可以是液体、气体或超临界流体。此外，在运行中，进料系统16 也可以储存、处理和计量回收的反应器流出物，以用于再循环到反应器系 统20。实际上，在进料系统16中的操作通常接收原料14和回收的反应器 流出物物流两者。应当指出，通常仅有相对小量的新补加的稀释剂作为原 料14被利用，给聚合反应器供应的大部分稀释剂从反应器流出物中回收。
进料系统16还可以制备或调节添加到聚合反应器的其它原料14，如 催化剂。例如，可以如下文所述活化催化剂，然后在催化剂制备罐中与稀 释剂（诸如异丁烷或己烷）或矿物油混合。如上所述，催化剂也可以从反 应器流出物中回收。原料14和回收的反应器流出物一起在进料系统16中 被加工，并作为进料物流18（诸如单体、共聚单体、稀释剂、催化剂、助 催化剂、氢、添加剂或它们的组合的物流）进料到反应器系统20中。此外， 进料系统16通常会计量和控制原料14向反应器系统20中的加入速率，以 维持希望的反应器稳定性和/或实现希望的聚烯烃性质或生产率。
B.反应器系统
反应器系统20可以具有一个或多个反应器容器，诸如液相反应器、气 相反应器或它们的组合。多个反应器可以设置成串联、并联或任何其它适 当的组合或构型。在聚合反应器容器中，聚合一种或多种烯烃单体，以形 成包含聚合物微粒（通常称为松散物或颗粒）的产物。所述松散物可能具 有一种或多种令人感兴趣的熔融、物理、流变学和/或机械性质，例如密度、 熔体指数（MI）、熔体流量（MFR）、共聚物或共聚单体含量、模量和结 晶度。可以选择反应条件如温度、压力、流量、机械搅拌、产物取出、组 分浓度、聚合物生产率等，以实现希望的松散物性质。
除了一种或多种烯烃单体以外，通常向所述反应器中添加促进单体聚 合的催化剂。所述催化剂可以是悬浮在反应器内的流体介质中的颗粒。一 般而言，可以使用Ziegler催化剂、Ziegler-Natta催化剂、茂金属和其它 公知的聚烯烃催化剂以及助催化剂。这样的催化剂的一个实例是在二氧化 硅载体上的含有六价铬的氧化铬催化剂。进料系统16中增加的催化剂转化 也可能实现反应器系统20中更高的MI潜力。
除了上述的原料14以外，可以将稀释剂加入液相反应器中。根据聚合 物松散物或料浆的希望的性质，所述稀释剂可以是在反应条件下为液体或 超临界流体的惰性烃。所述稀释剂可以包括：异丁烷、丙烷、正戊烷、异 戊烷、新戊烷、正己烷、环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、乙基环己烷等等 或它们的组合。稀释剂的目的通常是，将催化剂颗粒和聚合物悬浮在反应 器内。应当指出，反应器内的温度和压力可能影响稀释剂的溶解度性质。 例如，在某些温度和/或压力下，所述稀释剂可能是液体或超临界流体。实 际上，在一些实施方案中，所述反应器可以保持在或高于反应器内容物的 临界温度、临界压力或二者组合处。例如，反应器的条件可以使得，在所 述反应器内的稀释剂和所有其它聚合组分（诸如原料14）是超临界流体。 在这样的超临界条件下，在聚合组分的液相和气相之间可能非常缺乏热力 学转换。与稀释剂是液体时的条件相比，所述反应器系统20的一个或多个 反应器所维持的超临界条件，可能允许在所述反应器内更高的混合速率、 更高的流量、更快的分散等。
作为一个实例，在一种实现中，所述反应器可以使用丙烷作为稀释剂， 且可以运行在或高于整个反应器内容物的临界点。因此，例如，丙烷稀释 剂和其它聚合组分维持为超临界流体。应当指出，多种因素可能影响反应 器内容物的临界温度和压力。这样的因素可以包括、但不限于：聚合组分 的相对浓度、存在于聚合组分内的杂质的量（诸如在支链烃稀释剂中的直 链烃的量）、其它催化剂毒物（诸如水、CO2和O2）等。因此，可能希望 监测反应器内容物的性质，以确定所述反应器是否运行在超临界条件下。 在其它实施方案中，所述反应器可能运行在半超临界条件下，诸如低于反 应器内容物的临界压力、但是在或高于临界温度，或低于临界温度、但是 高于临界压力。
在反应器系统20中的反应器内可存在运动装置。例如，在液相反应器 （诸如环路料浆反应器）内，叶轮可以在流体介质内产生湍动混合区。所 述叶轮可以由马达驱动，以推动流体介质以及悬浮在所述流体介质内的任 何催化剂、聚烯烃松散物或其它固体微粒穿过所述反应器的封闭回路。类 似地，在气相反应器（诸如流化床反应器或活塞流反应器）内，可以使用 一个或多个平桨或搅拌器来混合在所述反应器内的固体颗粒。
C.流出物处理和料回收
反应器系统20内的反应器的排出物22可以包括聚合物松散物以及非 聚合物组分，诸如稀释剂、未反应的单体/共聚单体和残余的催化剂。在离 开反应器系统20以后，所述排出物22可以随后被加工，例如被流出物处 理系统24加工，以将非聚合物组分26（例如，稀释剂、未反应的单体和 催化剂）与所述聚合物松散物28分离。
可以加工回收的非聚合物组分26，例如通过分馏系统30，以除去不希 望的重和轻组分。分馏的产物物流32然后可以通过进料系统16返回到反 应器系统20。另外，一些或所有非聚合物组分26可以更直接地经由未分 馏的产物流34再循环到进料系统16，从而绕过分馏系统30。另外，在一 些实施方案中，所述分馏系统30可以分馏原料14，然后将其引入进料系 统16。例如，可以使单体组分与稀释剂组分分离，使得聚合组分中的任一 种或组合可以受控地进入反应器系统20。
可以在流出物处理系统24内和/或在挤出/装载系统36中，进一步加 工聚合物松散物28，如下文所述。尽管没有图示，但是在流出物处理系统 24中的聚合物颗粒和/或残余的活性催化剂中间体可以返回反应器系统20 以进一步聚合，诸如在不同类型的反应器中或在不同的反应条件下。
D.挤出/装载系统
在挤出/装载系统36中，通常对聚合物松散物28进行挤出，以生产具 有所需的机械、物理和熔融特性的聚合物粒料38。挤出机进料可含有添加 剂诸如UV抑制剂和过氧化物，它们被添加到所述聚合物松散物28中来赋 予挤出的聚合物粒料38所需的特性。在挤出/装载系统36内的挤出机/造 粒机接收挤出机进料，所述挤出机进料含有聚合物松散物28和已经加入的 任何添加剂。挤出机/造粒机加热并熔融挤出机进料，所述进料随后可以在 压力下通过挤出/装载系统36的造粒机模具挤出（诸如通过双螺杆挤出 机），以形成聚烯烃粒料38。这样的粒料38可以在水系统中冷却，所述水 系统设置在挤出机/造粒机的排出口处或附近。
一般而言，所述聚烯烃粒料然后可以输送到产物装载区，在该区域，所述粒料可以被贮存、与其它粒料混合和/或装载到有轨车、搬运车、袋等中，以便分销给消费者40。在聚乙烯的情况下，运送给消费者40的粒料38可以包括低密度聚乙烯（LDPE）、直链低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和强化聚乙烯（enhancedpolyethylene）。可以销售各种类型和等级的聚乙烯粒料38，例如在Chevron-PhillipsChemicalCompany，LP，Woodlands,Texas,USA的商标名聚乙烯或MarFlexTM聚乙烯下。
聚烯烃制备方法10的聚合和流出物处理部分可以称作方法10的“湿” 端42或“反应”侧，而聚烯烃方法10的挤出/装载部分可以称作聚烯烃方法 10的“干”端44或“精整”侧。
E.消费者、应用和最终用途
生产的聚烯烃（例如，聚乙烯）粒料38可以用于制备多种产品、部件、 家用物品和其它物品，包括粘合剂（诸如热熔粘合剂应用）、电线和电缆、 农用薄膜、收缩薄膜、拉伸薄膜、食品包装薄膜、食品软包装、奶容器、 冷冻食品包装、垃圾和罐衬里、食品杂货袋、重包装袋、塑料瓶、安全设 备、涂料、玩具以及大量容器和塑料制品。最终，由粒料38形成的所述产 品和部件可以被进一步加工和组装，以发送和销售给消费者。例如，聚乙 烯奶瓶可用奶装填以分销给消费者，或者可以将燃料箱安装在汽车上以发 送和销售给消费者。
为了从所述粒料38形成最终产品或部件，一般使所述粒料38经历进 一步的加工，例如吹塑、注塑、旋转模塑、吹塑薄膜、流延薄膜、挤出（诸 如片材挤出、管和波纹件挤出、涂层/层压挤出等）等。吹塑是用来制备中 空塑料部件的一种方法。所述方法通常采用吹塑设备，例如往复式螺杆机 器、蓄积头机器（accumulatorheadmachine）等。可对吹塑方法进行调节， 以满足消费者的要求，和制备出上述从塑料奶瓶到汽车燃料箱的产品。类 似地，在注塑方法中，可模塑出用于宽范围用途的产品和部件，仅举几个 例子，包括容器、食品和化学品包装、玩具、汽车、板条箱、盖帽和封闭 物。
还可以使用挤出方法。例如聚乙烯管可以从聚乙烯粒料树脂挤出，并 由于其耐化学性、相对容易安装、耐久性和成本优势等而被用于很多种应 用中。实际上，仅举几个用途，塑料聚乙烯管路已经大量应用于供水总管、 气体分配、暴雨和生活污水排水管、内部管件、电缆、电源和通讯导管、 冷却水管路、套筒。特别地，高密度聚乙烯（HDPE）（其通常构成管道用 塑料的聚烯烃组的最大部分）是坚韧的、耐磨的和柔性的（甚至在冰点以 下的温度下）。此外，HDPE管道既可呈小直径管材来使用，也可呈高达 超过8英尺直径的管道来使用。一般地，可将聚乙烯粒料（树脂）提供给 压力管道市场如天然气分配，以及无压力管道市场如导管和波纹管。
旋转模塑是用于通过对双轴旋转模具进行加热来形成中空部件的高温、低压方法。通常可应用于这种方法的聚乙烯粒料树脂是当被熔融时在不存在压力下可一起流动而形成无泡部件的那些树脂。粒料38，如某些HDPE和MDPE树脂提供了这种流动性能以及宽的加工窗口。再有，适合于旋转模塑的这些聚乙烯树脂可具有希望的低温冲击强度、良好的承载性能和良好的紫外线（UV）稳定性。对应地，旋转模塑的树脂的应用包括农用罐、工业化学品罐、便携式贮水罐、工业废物容器、娱乐设备、航海产品以及许多其它应用。
片材挤出是用于由各种粒料38树脂来制备平的塑料片材的技术。较薄 规格的片材通常热成型成包装用途，例如饮料杯、熟食品容器、制品盘、 婴儿擦布容器和人造黄油桶。聚烯烃片材挤出的其它市场包括利用较厚的 片材用于工业和娱乐应用的那些，如卡车座（truckbed）衬垫、货盘、汽 车垫板、运动场设备和船。挤出片材的第三种用途例如是在土工用膜中， 其中平板状聚乙烯材料被焊接成用于采矿应用和城市废物处理的大的容器 系统。
吹塑薄膜方法是用于聚乙烯的一种较不同的转化系统。美国材料和实 验协会（TheAmericanSocietyforTestingandMaterials）（ASTM）将薄 膜定义为厚度小于0.254毫米（10mil）。然而，吹塑薄膜方法可制备出厚 达0.5毫米（20mil）和更高的材料。另外，与单层和/或多层共挤出技术 相结合的吹塑法提供了数种应用的基础。仅举几个例子，吹塑产品的有利 性能可以包括透明度、强度、可撕裂性、光学性能和韧性。应用可包括食 品和零售包装、工业包装和非包装用途，如农用薄膜、卫生用薄膜等。
流延薄膜方法与吹塑薄膜方法的不同可表现在快速骤冷和实质上的单 向取向能力。这些特性使得流延薄膜生产线例如可在产生有益的光学性的 同时以较高的生产率进行操作。在食品和零售包装中的应用利用了这些优 点。最后，聚烯烃粒料38还可以被供应给挤出涂层和层压工业。
II.多个聚合反应器的压力控制
可以使用多种技术形成粒料38，使得得到的产品表现出被认为符合一 些前述应用的特性。例如，在某些情况下，所述粒料38可以是多模态的。 也就是说，所述粒料38可以表现出宽范围的特性，所述特性源自一种或多 种聚合方法的组合。仅举几个实例，双模态聚合物经常成功地用于多种管 道应用以及食品包装、吹塑和层压。实际上，双模态聚合物具有许多用途， 其中聚合物的加工包括模塑、挤出等等。
生产双模态粒料的方法可以包括这样的工艺：其中在给定的条件集合 下，聚合第一单体或多种单体，以生产第一聚合物。通常，生产的第一聚 合物是悬浮在液体或超临界稀释剂中的固体聚合物颗粒，其形成第一料浆。 所述第一料浆还可能含有：未反应的第一单体或多种单体、最初用于聚合 第一单体的催化剂以及各种添加剂（例如，助催化剂、活化剂、还原剂）。 为了去除由第一反应器生产的第一料浆，一些现有的技术使用沉降支管 （settlingleg）来去除所述第一料浆，所述沉降支管沿着第一反应器的长 度设置。例如，在环路反应器中，沉降支管可以沿着所述环路反应器的一 个或多个水平长度设置，和/或设置在所述反应器的底弯头上。一旦装满沉 降支管，打开阀门，以去除所述第一料浆。
双模态聚合物形成可能需要在单独的第二聚合反应器中形成第二聚合 物，转移料浆（即，取出的第一料浆）与第二单体一起引入所述第二聚合 反应器中，所述第二单体可以与第一单体相同或不同。例如，所述第一单 体可以是乙烯，而所述第二单体可以是丁烯或丙烯。在一些实施方案中， 两种单体都可以是乙烯。尽管如此，所述第二单体聚合形成第二聚合物， 所述第二聚合物可以掺有所述第一聚合物。可以以下述方式生产所述第二 聚合物：其掺有不同的添加剂，和/或表现出与所述第一聚合物不同的性质 集合。实际上，所述第二聚合反应器可以具有与所述第一聚合反应器不同 的催化剂、单体、添加剂、助催化剂、稀释剂和反应条件的集合，这允许 生产具有微小至巨大差异的聚合物。例如，在一些实施方案中，可能希望 从相同单体生产的所述第一聚合物和所述第二聚合物具有不同的密度，或 使得所述第一聚合物（聚烯烃）具有的第一分子量分布不同于所述第二聚 合物的第二分子量分布。在下述实施方案中，可以认为分子量分布是不同 的：通过平均分子量测量分布，或通过它们各自的重均分子量与数均分子 量之比（Mw/Mn）测量分布，且测量结果相差至少大约5%、10%、15%、 20%或更多。
像所述第一料浆一样，所述第一和第二聚合物可以被液体或超临界稀 释剂悬浮，作为第二料浆的一部分。像以前一样，现有的技术可能通过沉 降支管来去除第二料浆，所述沉降支管沿着第二反应器的长度设置（差不 多以从第一反应器去除第一料浆的方式）。通常，所述沉降支管设置在所述 反应器的叶轮和/或曲率切线附近。通常选择沉降支管位置，使得所述沉降 支管捕集的料浆在反应器内具有足够的停留时间，以生产具有希望的性质 的聚烯烃。
通常，用于将第一料浆从第一聚合反应器引入第二聚合反应器中的部 件，可能允许2个反应器（尽管可能存在超过2个反应器）串联连接，例 如，以增加处理量。在一些现有的系统中，所述第一料浆可以穿过几个沉 降支管之一和产物取出（PTO）阀门进入旁路管线。所述PTO阀门可以 作为超过压力阈值的结果而启动（打开），从而允许料浆穿过所述管线。在 一些传统的系统中，所述旁路管线在第二反应器上开始，在第一反应器的 沉降支管和PTO阀门下面环绕，并返回所述第二反应器。以此方式，由 设置在第二反应器中的泵提供的压力差可能提供运动力，以使第二反应器 的一些料浆穿过所述管线进行循环。随着来自所述第二反应器的料浆穿过 所述管线进行循环，每当PTO阀门启动时，它均会掺杂第一反应器的料 浆。时常地，为了促进转移料浆向第二反应器中的转移，所述第一反应器 运行在更高的压力下。通常使用比第二反应器压力更高的PTO阀门设定 点，产生这样的压力差。所述压力差还可以用于诱导料浆穿过管线的速率， 使得料浆中的固体不会盐析。因而，现有系统的旁路管线可能具有约7米/ 秒的料浆速率，并使用第二反应器中的大约10%的总料浆流。
沉降支管经常用于传统的系统中，这是由于正如它们的名称所暗示的 它们允许在反应器内的各个位置处进行重力沉降的能力，所述重力沉降可 以产生这样的料浆：所述料浆的平均固体浓度大于在反应器中流动的主体 料浆的平均固体浓度。因而，正如使用连续工艺的多模态聚合物形成经常 希望的，从沉降支管取出的料浆通常达到大于37%的平均固体浓度。但是， 尽管类似的连续工艺取得了国际成功，正在如此生产数十亿磅基于乙烯的 聚合物，现在认识到，沉降支管目前存在与聚合反应器的连续运行和放大 有关的困难。例如，“批式”技术的使用（诸如沉降支管在连续工艺中的应 用）可能影响系统的处理量。每当沉降支管释放料浆（例如，PTO阀门启 动）时，在反应器的上游和下游部分处的料浆的流动会被扰乱，从而增加 反应器阻塞和/或不合格产品的风险。此外，由于适当的系统运行所需的大 阀门和紧密密封，沉降支管（在本领域中通常已知是约6-8英寸直径）需 要经常维护。实际上，使用具有类似尺寸的沉降支管或筒，典型反应器的 直径（在本领域中熟知是约20至约30英寸）不会产生真正的连续取出技 术，因为它们可能有效地排空反应器，且不允许循环料浆的足够停留时间。
采用沉降支管的流行技术尝试如下获得系统的连续样性能：使用多个 沉降支管，使得沉降支管的每次打开（例如，开启PTO阀门）之间的时 间最小化。换而言之，在工艺中采用的沉降支管越多，所述工艺可能变得 越是连续样，至少在理论上如此。但是，在实践中，现在认识到，由于每 个沉降支管的相对大尺寸和世界级（worldscale）反应器的大尺寸，需要 的沉降支管的数目快速地开始超过在给定的反应器上可利用的物理空间。 这样，现在认识到，连续聚合工艺可能需要使用除了沉降支管以外的部件， 尤其是采用串联、并联或二者的组合的多个反应器的那些。在许多技术中， 这些部件可能利用一次或多次连续取出（CTO’s）。现在认识到，CTO装 置会提供许多胜过沉降支管的优点，包括：在反应器系统中的下部阀门和 法兰数、串联的反应器之间更小的转运管线、更少的被阻塞管线和更简单 的管道。此外，CTO装置也可能消除对旁路管线的需求。
A.使用CTO装置的串联反应器
现在参考图2，显示了使用CTO装置的、采用2个串联聚合反应器的 串联聚合系统100的一个实施方案。在其它实施方案中，可以包括串联的 或并联的额外聚合反应器。在系统100运行过程中，第一反应器102生产 料浆，在超过某运行压力以后，通过CTO装置104连续地取出所述料浆。 在一些实施方案中，所述CTO装置104可能包括许多阀门（例如，2）， 所述阀门构造成调节料浆从所述第一反应器102的去除和流动。如在图解 的实施方案中所示的，所述阀门可以是“撞击”-型阀门106和v-球阀108。 所述CTO装置104的撞击阀106可以具有或不具有进入第一反应器102 的延伸部，且可以成或不成角度以增强固体去除，这取决于CTO装置104 在反应器102上的布局和取出的料浆的希望的特性。CTO装置可以称作 “固体浓缩器”，因为CTO装置的运行可能导致取出的料浆的平均固体浓 度高于在反应器102中循环的料浆的平均固体浓度。此外，如上面所指出 的，一些CTO装置（固体浓缩器）可能具有进入在反应器内循环的料浆 的延伸部，以增强固体去除和固体浓缩。在下文中将更详细地描述这样的 延伸部的实施方案。在一些实施方案中，所述撞击阀106的取向可以与第 一反应器102的弯头的外半径的切线的垂线成15-60度（例如，30-45度） 角，并以朝向料浆的下游流的方向上的取向角倾斜。CTO装置104可以使 用撞击阀106来引导一部分料浆离开第一反应器102，成为转移料浆。CTO 装置104然后可以使用v-球阀108来控制转移料浆穿过导管（例如，转运 管线）110的流动，所述导管110使第一反应器102与第二反应器112流 体地联接。转运管线110的一端可以经由例如撞击阀114联接至第二反应 器112，以使得料浆能够进入第二反应器112。在一些实施方案中，进入第 二反应器112的撞击阀114（或进入点）是在环路反应器段的上侧，或在 第二反应器112的弯头的内部上，使得在第二反应器112的入口区中的固 体最小化。在这样的构型中，这可以减少在低流、无流、反流情形中的堵 塞。在运行中，将转移料浆从第一反应器102引入第二反应器112，会促 进在第二反应器112内的第二料浆生产，所述第二料浆可以经由CTO装 置116（也包括撞击阀118，且在一些实施方案中，也包括v-球阀120）连 续取出，所述CTO装置116连接至闪蒸管线装置122。在运行过程中，闪 蒸管线装置122可以使第二料浆的液体介质与第二料浆的聚合物产物分 离。所述液体介质然后可以经由再循环管线124再循环和导回第一反应器 102，或在一些实施方案中，再循环和导回第二反应器112，以用于连续聚 合工艺中。另外，单体/共聚单体、补加稀释剂和催化剂进料管线126可以 供料进入再循环管线124，所述再循环管线124将闪蒸管线装置122连接 至第一反应器102。
为了增加连续聚合工艺的效率，在一些实施方案中，可以将所述CTO 装置104精确地定位和取向，以增加从第一反应器102取出的料浆的固体 浓度，且如上所述，所述CTO装置104可以称作固体浓缩器。在某些这 样的实施方案中，如图2所示，所述CTO装置104可以具有撞击阀106， 所述撞击阀106设置在第一反应器102的弯曲部上。在一些实施方案中， 所述撞击阀106（和因而CTO装置104）可以设置在第一反应器102上， 在所述第一反应器的下游段处。在这些情况中，可能希望所述CTO装置 104设置在运动装置128的前面，所述运动装置128在运行过程中用于循 环和混合在第一反应器102内的主体料浆。以此方式设置撞击阀106可以 允许CTO装置104从具有相对更高固体浓度的循环主体料浆层收集料浆， 基本上不使用重力沉降。例如，在一些实施方案中，在某些循环速率，所 述料浆可能表现出这样的层：所述层的固体浓度不同于在所有第一反应器 102和/或第二反应器112内存在的平均固体浓度。在某些这样的情况中， 所述层是重力和降低的料浆速率的组合的结果。也就是说，在更低的料浆 循环速率，料浆的更重部分（例如，固体）可能与邻近第一反应器102（和 /或第二反应器112）的下表面的料浆部分一起运输，而更轻的部分（即， 稀释剂和小微粒）与第一反应器102（和/或第二反应器112）的下表面远 端的料浆部分一起运输。但是，尽管分层可能至少部分地是重力的结果， 应当指出，与整合了PTO’s的常规系统一样，不允许所述固体沉降。因此， 在某些运行系统100的实施方案中，通过限制存在于取出的（转移的）料 浆内的、除了聚烯烃产物（即，固体）以外的物质（例如，稀释剂、未反 应的单体和共聚单体）的量，所述CTO装置104（其精确地设置和取向， 且具有撞击阀106，所述撞击阀106具有进入第一反应器102的延伸部） 可能是特别有利的。
在撞击阀106具有进入第一反应器102的延伸部的实施方案中，所述 延伸部可以在第一反应器102的下表面附近伸入流动的料浆中。在这样的 实施方案中，所述延伸部可以是从撞击阀106的突出物，使得随着料浆内 的固体流过反应器102，它们可以接触所述突出物，并被收集在突出物的 面向料浆流动方向的表面上。因此，可以通过撞击阀106取出收集的固体， 具有比料浆的平均固体浓度更高的固体浓度的料浆流过反应器102。因此， 就具有这样的延伸部的CTO装置会增加取出的料浆的固体浓度而言，具 有突出物（其进入在反应器内循环的料浆）的CTO装置也可以称作固体 浓缩器。在一些实施方案中，所述突出物可以是弯曲的突出物，诸如杓， 其允许有效地收集固体。
就所述延伸部和撞击阀106允许取出的料浆具有比在第一反应器102 内循环的料浆的平均固体浓度更高的固体浓度而言，所述延伸部（突出物） 和所述撞击阀106可以视作固体浓缩器。另外，应当指出，所述第二反应 器112还可以包括一个或多个固体浓缩器。例如，所述撞击阀118可以具 有进入在第二反应器112内循环的料浆的延伸部或突出物。因此，应当指 出，尽管现在在从第一反应器102取出料浆的背景下讨论撞击阀106进入 第一反应器102的延伸部，本文描述的实施方案基本上同样适用于从第二 反应器112取出料浆。这样，由于一个或多个固体浓缩器的存在，从第二 反应器112取出的料浆可能具有比在第二反应器112内循环的平均固体浓 度更高的固体浓度。
在另一个实施方案中，所述撞击阀106可能具有管形式的延伸部，所 述管延伸进流过反应器102的料浆中。在该实施方案中，所述管可以朝向 在所述反应器内循环的料浆流弯曲，所述反应器具有用于接收料浆部分的 开口。在一个实施方案中，根据该方面，所述延伸部可以设置在反应器102 的外表面（例如，下表面）附近，并从而收集固体，所述固体来自含有比 在反应器102内循环的总料浆的平均固体含量更高的固体含量的层。在某 些这样的实施方案中，所述开口可以是椭圆形或杓形。
因此，在利用当前技术的一个方面的一些构型中，一个聚合反应器可 能生产具有高分子量和低密度的聚合物，且其它聚合反应器可能生产具有 更低分子量和更高密度的聚合物。应当指出，当前技术会提供第一反应器 102或第二反应器112，以执行任一个上述任务。但是，为了简洁，在本文 中描述了一个具体实施方案。例如，在一个实施方案中，所述第一反应器 102可能生产高分子量聚乙烯，其中使用相对大量的基于液体的试剂（例 如，1-己烯）和小量的氢链转移剂。在某些这样的实施方案中，在所述第 一反应器102中的第一料浆可能具有相对低水平的乙烯单体（例如，约0.5 至约5.0wt%、或约0.5wt%、或约1.0wt%、或约1.5wt%、或约3.0wt%） 和相对高浓度的1-己烯（例如，约3wt%至约12wt%、或约4wt%），它 们可能生产具有低聚合物密度的高分子量聚合物。但是，可能同样希望在 第二反应器112中生产具有高密度的更低分子量聚合物，并大幅限制存在 的1-己烯的量，同时在第二反应器112内具有大量氢。例如，在第二反应 器112内的单体含量可以是约3wt%至约12wt%（例如，约4、4.5、5、 6、7、8、9或10wt%）。实际上，所述CTO装置104可以用于大幅限制 通过取出具有高固体含量（即低1-己烯含量）的料浆而转移至第二反应器 112的1-己烯的量，从而促进在第二反应器112中的更低分子量的高密度 聚合物的生产。当然，通过促进具有所需特性的聚合物的生产，总多模态 工艺可能受益于CTO装置的使用。
B.CTO-转运管线设计
另外，使用撞击阀106作为第一反应器102的出口阀门，可能提供更 低的反应器阻塞风险的优点。这可能是由于撞击阀106的运行模式，其中 转运管线110的入口可以保持打开，且当它周期性地关闭时，不会由于阀 门106的“插塞”机构而塞住。在一个实施方案中，所述撞击阀106会提供 胜过其它类型的阀门的优点，因为其它阀门（诸如球阀）允许管线110的 一部分保持向聚合反应器102开放，且需要连续稀释剂冲洗来防止反应器 阻塞。在另一个实施方案中，可以使所述撞击阀106自动化。在运行过程 中，如果传感器（诸如压力传感器130和/或流动传感器132）检测到泄漏 或其它负面的运行因素，与所述传感器通信的控制器（诸如分布控制系统 （DCS）134）可以关闭所述撞击阀106，这又可以使第一反应器102与转 运管线110和第二反应器112基本上分离。在系统100内的撞击阀的自动 化也可能提供其它希望的运行条件，诸如通过关闭转运管线110的两端进 行并联运行，这又会使第一反应器102、转运管线110和第二反应器112 彼此分离。下面描述了关于并联运行的其它实施方案和技术。
如以上所讨论的，所述转运管线110可以促进在第一反应器102中生 产的料浆穿过撞击阀106向第二反应器112的转移。为了防止转运管线110 内的转移料浆的固体的盐析，可以维持最小速率，使得所述速率足以悬浮 在稀释剂内的颗粒。因此，为了防止潜在地堵塞转运管线110和阻塞反应 器系统100，CTO多模态聚合系统的设计（由系统100表示）可以允许穿 过转运管线110的转移料浆流的高速率。在这样的系统的设计中，可能有 用的是，预定适合防止在转运管线110内的盐析的速率。因此，在一些方 面，使用本领域已知的方程式（例如，Durand方程式、Darcy方程式和它 们的改进形式），考虑固体浓度、粒度和导管尺寸以及其它参数，可以将适 合防止在转运管线110内的盐析的速率模型化。
实际上，为了实现穿过转运管线110的所需速率，不同的设计考虑因 素可以包括：转运管线110的长度和直径以及每个反应器的尺寸（例如， 长度和直径）。根据本发明的实施方案，通过使用CTO装置来促进料浆穿 过转运管线110的流动，可能实现与其它技术（诸如使用压力取出阀门和/ 或沉降支管的那些）相比在每个反应器之间的更长距离。实际上，由CTO 装置提供的更高的流速和更大的压力降可能允许足够的转移料浆速率，甚 至在超过大约100英尺、200英尺、300英尺、400英尺或更大的转运管线 长度下。但是，应当指出，转运管线110的适当尺寸可能依赖于每个反应 器的尺寸和反应器之间的水平距离。
在一些实施方案中，当确定转移料浆的合适速率和它与转运管线110 的长度的关系时，转移料浆在第一反应器102和第二反应器112之间经过 的总距离可以是一个设计考虑因素。此外，转运管线110的长度不一定等 于第一反应器102和第二反应器112相距的水平长度。为了跨越例如100 英尺的水平长度，所述转运管线110可以具有大约220英尺、440英尺或 更长的管线长度，所述长度包括转运管线110的弯头、弯部、环、弯曲部 等。换而言之，为了在可相距100英尺的反应器102、112之间传递，穿过 转运管线110流动的流体会在管道中经历大约220英尺、440英尺或更长 的距离。
实际管线长度（例如，240英尺、440英尺或更长）可以称作反应器之 间的水平距离的“当量管线长度”（例如，100英尺）。同样地，第一反应器 102和第二反应器112也具有当量管线长度。也就是说，在反应器102、112 中流动的流体经历的距离可能大于每个反应器的入口和出口之间的直线距 离。例如，第一反应器102和第二反应器112可能具有至少大约200英尺 的当量管线长度。具体地，作为一个实例，每个反应器102、112的当量管 线长度可能是大约880英尺或更长。因此，在确定例如适当的转移料浆速 率时，可能提出转运管线110的当量管线长度与第一反应器102和/或第二 反应器112的当量管线长度的比率。在第一反应器102和/或第二反应器112 的当量长度是大约880英尺、且二者之间的水平距离是100英尺的构型中， 转运管线110的当量长度是大约220英尺（在大约25%的比率）或大约440 英尺（在大约50%的比率）。实际上，当使用CTO装置来促进料浆转移时， 这样的比率可能是适当的，而其它构型（诸如使用PTO阀门的那些）在 这样的比率可能不能提供足够的料浆速率，这可能导致固体盐析或其它不 希望的流动特性。
除了长度以外，转运管线110的直径是合适的转移料浆速率的一个设 计考虑因素。尽管众多直径可能适用于转运管线110，一般而言，转运管 线110的直径可能低于沉降支管的直径（即，小于8英寸）。转运管线110 可以设计成表现出在约1至约4英寸范围内的直径，这可能产生在约4英 尺/秒至约30英尺/秒范围内的设计速率，这取决于实现特异性的需要。例 如，可以将转运管线设计成具有准确的或约1、2、3或4英寸的直径或它 们之间的任意直径。实际上，在一些实施方案中，所述转运管线110可以 等于或小于约3英寸，从而可以避免需要更多维护的更大尺寸的阀门（大 于约6英寸）。此外，应当理解，通过使用具有相对小直径的管线，运行危 害（诸如管线断裂）可能造成比采用更大直径管线的现有技术更少的危险。
可以得出结论，转运管线110应当设计成，就约50%的固体浓度而言， 对于低密度高分子量聚乙烯树脂，具有约4英尺/秒的最小速率。因而，在 采用可能始终达到在该范围内的固体浓度的CTO装置（诸如CTO装置 104）的实施方案中，转运管线110可以设计成大约20-30英尺/秒（例如， 约28英尺/秒）的速率。在其它实施方案中，例如，在2-英寸转运管线（根 据本发明的实施方案的转运管线直径的一个实例）内的更低的固体浓度， 19000磅/小时的异丁烷稀释剂（或计算出的8.7英尺/秒的速率），可能是 在反应器条件下防止料浆固体盐析所需的速率。因此，所述转运管线可以 具有在4英尺/秒至30英尺/秒（例如，5英尺/秒至28英尺/秒、约8英尺/ 秒至25英尺/秒、10英尺/秒至20英尺/秒、13英尺/秒至18英尺/秒）之间 的设计速率。可以理解，允许穿过转运管线110的料浆流的给定速率的设 计，可以包括用于调节料浆从第一反应器102至第二反应器112的流动的 部件。这样的部件可以包括CTO装置104的v-球阀108。
C.使用CTO装置的压力控制
在连续系统100的运行的一些方面，反应器之间的压力差可能对于连 续系统100的性能和得到的聚烯烃产物的性质而言是关键性的。因此，可 能希望在连接串联的反应器的转运管线110内包括部件，以控制第一反应 器102的压力。在某些实施方案中，这可以至少部分地由在转运管线110 内的CTO装置104的v-球阀108来执行。例如，通过控制穿过转运管线 110的第一料浆的流量，v-球阀108可以基本上控制第一反应器102的压 力。在一些方面，通过打开v-球阀108，从而允许更大的料浆流离开第一 反应器102，可以降低第一反应器102内的压力。在这样的一个实施方案 中，反向运行可以用于增加第一反应器102内的压力。沿着转运管线110 的长度设置的压力传感器130和流动传感器132可以分别监测穿过转运管 线110的料浆的压力和流量。传感器130和132可以将流动和压力信息传 递给DCS134，后者可以自动地调节v-球阀108，使得压力和流动是在希 望的运行范围内。
除了至少部分地控制穿过转运管线110的料浆的流动以外，v-球阀108 的调节也可以至少部分地控制进入第二反应器112的料浆的流量。在一些 实施方案中，这可以至少部分地控制其它方面，诸如第二反应器112的压 力。也就是说，当被正确地调节时，v-球阀108可以至少部分地增加或减 小进入第二反应器112的料浆流，并从而至少部分地控制第二反应器112 中的压力。因此，v-球阀108可以至少部分地调节进入第二反应器112的 料浆流，并从而调节第二反应器112的压力。在一些实施方案中，v-球阀 108的调节可能能够控制料浆速率在小范围内，例如，在0.5英尺/秒内。 相反，在某些这样的实施方案中，在第一反应器102上的撞击阀106可能 完全开启或停止离开第一反应器102的料浆的流动。在通过v-球阀108控 制第二反应器112的压力的情况下，应当理解，可以连续地打开连接进第 二反应器112中的撞击阀114。
现在参考图3，显示了一个实施方案，其中不包括v-球阀108，其可 以允许穿过转运管线110在第一反应器102和第二反应器112之间连续流 动。在这样的实施方案中，通过以连续状态流体地连接第一反应器102和 第二反应器112，可以至少部分地控制第一反应器102内的压力。例如， 在运行过程中，当在第一反应器102上的撞击阀106和在第二反应器112 上的撞击阀114被完全打开时，第一反应器102的压力可以高于第二反应 器112的压力。也就是说，在第一反应器102中比在第二反应器112中更 高的压力水平会造成在所述第一反应器102中生产的料浆穿过转运管线 110流至第二反应器112。在这样的实施方案中，使用出口阀门（例如，使 用CTO装置116）控制第二反应器112的压力，可以将第二反应器112的 压力维持在基本上固定的水平。通过延伸，离开第二反应器112的料浆流 可以至少部分地控制第一反应器102的压力。实际上，应当指出，在一些 实施方案中，仅使用设置在第二反应器112上的连续取出装置116以及聚 合组分向第一反应器102中的流入（例如，单体、共聚单体、稀释剂等）， 可以控制第一反应器102和第二反应器112的压力（并从而控制穿过转运 管线110的转移料浆的流量）。因此，以与连续打开的撞击阀106类似的方 式，可以一起排除设置在第一反应器102上的连续取出装置104。
在一些实施方案中，可能希望计算防止在第一反应器102和第二反应 器112内的盐析所必需的料浆速率。技术人员会认识到，要考虑的一些重 要参数可以包括料浆粘度（例如，其可以使用Gay-Nelson-Armstrong方程 式进行计算）、料浆的雷诺数、在料浆内的固体的表面粗糙度和环路反应器 的管直径。另外，使用Colebrook方程式，可以计算料浆的摩擦因子。可 以进一步调节料浆的循环率，以补偿压力降，诸如使用Darcy和/或Durand 方程式计算出的压力降。所述循环率可以与运动装置（诸如运动装置136 （例如，泵曲线））的规格相匹配。在某些实施方案中，维持在来自反应器 102、112的连续取出附件中的流动也是重要的。这可以如下实现：维持转 运管线110中的最小速率，以防止固体的堵塞和/或盐析。使用如上所述的 本领域已知的方法，可以计算该速率。
在图3图解的实施方案中，撞击阀114设置在第二反应器112的上游 段，在运动装置136附近和前面，所述运动装置136包括叶轮138和电动 机140。这样的构型可能允许降低第一反应器102内的压力。例如，随着 管线110排空至第二反应器112中的最低压力点，这样的定位可以减小第 一反应器102中的总压力。该定位还可能通过泵叶轮138的湍动和混合作 用，分散来自管线110的浓缩的转移料浆。另外，撞击阀114可以位于第 二反应器112的弯头的上侧或内径上，以减少在低流、无流、或反流情形 中的堵塞趋势。在运行中，解释的实施方案因而允许来自第一反应器102 的料浆穿过转运管线110连续流至第二反应器112。在这样的一个实施方 案中，所述CTO装置116设置在第二反应器112的下游段，这是负责使 料浆离开总系统100的主要部件。相反地，进入第一反应器102的进料126 是负责使物质进入所述系统100的主要部件。可以理解，这2个部件的并 置可能允许控制第一反应器102和第二反应器112的压力。当然，在2个 反应器之间会存在压力梯度，使得第一反应器102内的压力高于第二反应 器112内的压力，从而有效地提供转移料浆从所述第一反应器102流至所 述第二反应器112的运动力。
因而，随着进料126进入第一反应器102，所述第一反应器102内的 压力可能增加，直到它的压力足以使等体积的料浆流入第二反应器112（如 果所述反应器具有基本上相同的或类似的尺寸）。实际上，如果进料速率增 加，第一反应器102压力可能增加，如果进料速率降低，第一反应器102 压力可能降低。在这样的实施方案中，穿过转运管线110的流量因而基本 上由在串联的反应器（例如，第一反应器102和第二反应器112）之间的 压力差控制。另外，如上面所指出的，一个反应器与其它反应器的尺寸比 可能至少部分地影响压力差、穿过转运管线110流动的转移料浆的量和/ 或从每个或两个反应器102、112取出的料浆的量。在一些实施方案中，所 述反应器可以具有基本上相同的尺寸（即，基本上相等的体积）或类似的 尺寸（即，类似的体积），以解决与大压力差、料浆体积差等有关的问题。 根据本发明的实施方案，如果反应器102、112的体积相差不超过大约20% 或不超过大约10%，这称作它们具有类似的尺寸。
D.多条转运管线
所述系统100还可能具有在适当位置的部件，使得堵塞的转运管线基 本上不会影响串联的反应器的处理量。如图2所示，可能希望具有超过一 条设置在每个反应器上的转运管线（例如，2-5条转运管线，包括端值）。 这样的部件可以包括额外的CTO装置142（包括撞击阀144和v-球阀146）， 其构造成从第一反应器102取出料浆，并经由额外的转运管线148将所述 料浆转移至第二反应器112。像主要转运管线110一样，额外的转运管线 148可以使用撞击阀150联接至第二反应器。例如，在转运管线（诸如转 运管线110）被堵塞的情形下，沿着转运管线110的长度设置的压力传感 器130可以将指示堵塞的某数据传递给控制器134。所述控制器134可以 发信号给阀门，诸如v-球阀108和/或撞击阀106（其组合是CTO装置104）， 以关闭和几乎同时地打开与转运管线148相连的撞击阀144和/或v-球阀 146（其组合是额外的CTO装置142）。所述CTO装置104和142可以沿 着不同的取出位置设置在反应器102上，使得取出的料浆的某些特性（例 如，料浆速率、分层的固体含量）是基本上相同的。在一些实施方案中， 所述CTO装置104和142各自的撞击阀106和144可以设置在第一反应 器102上在反应器弯头的点处，使得料浆经历分层（作为局部增加的料浆 速率的结果）。实际上，在一些实施方案中，所述CTO装置104和142的 撞击阀106和144可以构造成，在第一反应器102的大约同一区域取出料 浆。类似地，转运管线110和148可以构造成在大约同一位置将转移料浆 递送至第二反应器112。在其它实施方案中，转运管线110和148可以构 造成将来自第一反应器102的料浆递送至第二反应器112的不同位置。在 某些方面，可能希望每条转运管线将来自第一反应器102的料浆递送至第 二反应器112，使得进入第二反应器112的来自第一反应器102的料浆在 进入第二反应器112以后具有强运动力。这样，转运管线110和148与第 二反应器106发生流体联接的点可以设置在运动装置136附近，且邻近第 二反应器112的弯曲部的内径。当然，转运管线110和148可以共有或具 有类似的阀门和控制系统，使得控制器134可以基本上自动化在转运管线 之间切换和控制穿过每条管线的流动的整个过程。可以理解，在一些实施 方案中，所述转运管线110和148可以同时地或大约同时地运行。也就是 说，在一些实施方案中，在转运管线110和转运管线148内的阀门可以打 开，使得由第一反应器102生产的料浆被连续取出，并穿过转运管线110 和148流入第二反应器112。在一些实施方案中，例如在反应器系统100 的启动程序中，控制器134将通过先打开所述管线之一（而不是二者）而 起作用，以维持转运管线110和148的最小速率，从而避免在低进料速率 时段内的低管线速率和固体盐析。在生产速率和反应器进料充分增加的实 施方案中，控制器134将打开第二转运管线（在上述的启动程序中没有打 开的那条），以避免超过第一反应器102的压力阈值。
E.管线维修
现在参考图4，显示了系统160的管道图的图解，所述系统160是系 统100的改进。系统160包括用于独立地服务于转运管线和/或彼此独立地 运行第一反应器102和第二反应器112的部件。可以理解，改进的系统160 可以包括许多关于系统100所述的部件。由于系统100的许多实现部件符 合本发明的技术，现在使用相同的附图标记来标识那些部件。在串联的反 应器之间的一条或多条转运管线发生堵塞的情况下，聚合系统160会提供 这样的部件：所述部件不仅会利于在转运管线之间的切换，而且会利于独 立地服务于每条管线。如图解的，用于独立地服务于转运管线（诸如转运 管线110）的部件可以包括：能够冲洗转运管线110的稀释剂供给管线162 以及主要管线164。应当指出，在图解的实施方案中，所述主要管线164 可以连接至转运管线110或管线168，所述管线168连接至闪蒸管线装置 122。在这些实施方案中，分流阀166可以构造成将从第一反应器102取出 的料浆分流至第二反应器112或闪蒸管线装置122。所述稀释剂供给管线 162可以包括这样的部件：所述部件使稀释剂（例如，异丁烷、丙烷、超 临界丙烷）能够以足以将残余聚合物颗粒冲洗出管线110和164的速率流 动。这样的部件可以包括稀释剂供给泵170，所述泵170供给多种稀释剂 冲洗。一种这样的冲洗由控制阀172控制，所述控制阀172控制穿过与主 要管线164相连的冲洗管线174的稀释剂流。所述稀释剂冲洗管线162还 可以具有控制阀176，所述控制阀176用于控制穿过与转运管线110相连 的冲洗管线178的稀释剂流。控制阀172和176可以构造成关闭它们各自 的冲洗管线。用于独立地服务于转运管线的部件还可以包括排出阀182， 所述排出阀182沿着转运管线110的长度设置，所述排出阀182连接至排 出管线184，所述排出管线184将被冲洗的组分（例如阻塞的聚合物、稀 释剂）递送至可以处理固体的罐，例如，分离罐（knockouttank）186。 当然，如关于图2所示，转运管线110应当具有压力和流动监测器128和 132，使得所述工艺可以构造成手工地运行或被DCS134自动化。
在运行过程中，如果转运管线110变得被阻塞，则可以关闭撞击阀114， 且分流阀166可以关闭转运管线110的开口，使得所述转运管线110与两 个反应器分离。在某些这样的情况中，可以如下从转运管线110排出料浆： 打开排出阀182，并允许在转运管线110内的内容物穿过排出管线184流 至分离罐186。稀释剂冲洗管线162可以允许稀释剂（诸如异丁烷）在阀 门176控制下穿过冲洗管线178流至转运管线110，使得所述稀释剂冲洗 掉转运管线110中的残余聚合物颗粒等等。排出阀182和排出管线184也 可以利于第一反应器102的内容物排至分离罐186。应当指出，向分离罐 186排出料浆等操作可以包括：使用来自稀释剂供给管线162的稀释剂（例 如，异丁烷）冲洗反应器102和主要管线164内容物，以去除任何残余的 聚合物颗粒。具体地，稀释剂供给管线162可以接收来自稀释剂源（例如， 稀释剂罐）的稀释剂，且泵170可以供给运动力，以使稀释剂流过冲洗管 线174并从而流过主要管线164。在该实施方案中，分流阀166会使被冲 洗的内容物穿过转运管线110、穿过排出阀182和排出管线184分流至分 离罐186。当然，所述稀释剂供给管线174和178可以充当离开第一反应 器102的各条管线的冲洗点。应当理解，冲洗管线的总数可以等于或超过 离开第一反应器102的管线的总数。如提及的，传感器130和132可以将 压力和流动信息分别传递至DCS部件134，这允许操作人员确定转运管线 110的不同方面，诸如管线的完整性和将来的可操作性。
应当指出，关于冲洗离开第二反应器112的管线188（并从而冲洗第 二反应器112的内容物），第二反应器112可能具有类似的部件。也就是说， 所述CTO装置116可以连续地取出料浆进入管线188，所述管线188可以 使用包括稀释剂供给管线190在内的部件进行维护。所述稀释剂供给管线 190可以包括与关于第一反应器102和转运管线110所述的稀释剂供给管 线162类似的部件，包括控制阀192和冲洗管线194。并且，来自稀释剂 供给管线190的冲洗管线的数目可以等于或超过离开第二反应器112的管 线的数目。截止阀196可以构造成迫使来自稀释剂供给管线190的稀释剂 穿过第二反应器112（从而冲洗第二反应器112），并穿过不同的CTO装 置，诸如CTO装置198。在一些实施方案中，所述CTO装置198可以连 接至第二闪蒸管线装置200，以用于产物和稀释剂回收。
F.串联和并联运行
在图4中进一步图解了可以允许将系统160可靠地切换回单反应器运 行（2个反应器独立地运行）的部件。实际上，所述系统160可以构造成， 在操作人员决定时和/或在转运管线堵塞的情况下，第一反应器102和第二 反应器112可以并联地运行（即，不是串联）。在这样的实施方案中，被 CTO装置104取入离开第一反应器102的主要管线164中的料浆可以被分 流阀166分流至管线168，并因而分流至闪蒸管线装置122。如关于系统 100所提及的（图2），第二反应器112可以具有CTO装置116，所述CTO 装置116使第二料浆能够被连续地取至管线188，所述管线188连接至闪 蒸管线装置122。为了保持管线168（其运送在第一反应器102中生产的料 浆）与管线188（其运送在第二反应器112中生产的料浆）分开，所述系 统160可以具有分流阀202，所述分流阀202构造成选择性地允许任一条 管线进入闪蒸管线装置122。
在一些实施方案中，在并联运行过程中，第一反应器102的压力可以 基本上由在主要管线164内的CTO装置104控制，和/或通过控制离开所 述第一反应器102的料浆的流速，用设置在与闪蒸管线122相连的管线168 内的其它阀门控制。在一些实施方案中，向所述第一反应器102中的进料 也可以在控制所述第一反应器102的压力中起作用。在某些这样的实施方 案中，可以连续地收集来自所述第一反应器102的聚合物产物，并使料浆 的稀释剂连续地再循环回所述第一反应器102。与闪蒸管线装置122相连 的管线168可以具有这样的部件：所述部件能够控制料浆向闪蒸管线装置 122的流动，包括、例如，隔膜阀204和/或v-球阀206。其它可能的部件 可以包括具有单向阀210的稀释剂冲洗管线208，其在管线168被阻塞和/ 或需要维护的情况下，可以使用稀释剂冲洗管线168。应当理解，隔膜阀 204和球阀206可以设置在稀释剂冲洗管线208与管线168相连区域的任 一侧上，从而允许选择性地冲洗管线168的任一侧。来自第一反应器102 的管线168还可以具有共有的控制/共有的显示单元212，使得在一个位置 可以至少部分地控制转移料浆和冲洗管线168的过程。
除了来自第一反应器102的管线以外，设置在第二反应器112的下游 部分上的CTO装置116还可以连接至闪蒸管线装置122。实际上，经由 CTO116从第二反应器112离开的管线188可以包括与离开第一反应器 102的那些管线类似的部件。例如，离开第二反应器112的料浆可以穿过 管线188流动。离开第二反应器112的料浆的流量可以至少部分地由CTO 装置116的撞击阀118、v-球阀120或二者控制。隔膜阀214也可以至少部 分地控制穿过管线188的料浆的流动。所述料浆可以被引导至分流阀202， 所述分流阀202可以将第二料浆流引导至闪蒸管线装置122。像管线168 一样，共有的控制器/显示器216可以允许操作人员在一个位置至少部分地 控制与第二反应器106有关的连续料浆取出、管线维修和冲洗过程。
在一些方面，所述控制器134、202和216可以彼此通信。在这样的方 面，所述控制器可以可靠地在并联和串联运行之间切换系统160。例如， 如果需要并联运行，控制器134可以操作分流阀166和202，以将离开第 一反应器102的料浆引导至与闪蒸管线装置122相连的管线168。以几乎 同时的方式，可以关闭撞击阀114，从而分离转运管线110。根据上述工艺， 稀释剂供给管线162可以开始冲洗转运管线110，最后将转运管线110的 内容物排入分离罐186。控制器212可以相应地开始使用阀门204和206 控制穿过管线168的料浆的流动，从而改变在管线168内的运行压力、料 浆流量和类似的因素，以适合可能由改变成并联运行产生的任意数目的新 参数。类似地，控制器216然后可以执行运行，所述运行包括指令隔膜阀 214以控制穿过管线188的第二料浆的流动。所述分流阀202可以由控制 器212和216中的任一个或两者控制，使得分别来自管线168和188的第 一和第二料浆不发生混合。在一些实施方案中，例如在并联运行过程中， 来自第二反应器112的料浆流可以从CTO装置198、管线188或第二CTO 装置218流至第二闪蒸管线装置200，以回收来自反应器112的聚合物， 使其与来自第一反应器102和闪蒸管线装置122的聚合物分离。相反地， 如果在并联运行过程中需要串联运行，控制器134可以切换分流阀166， 以将来自第一反应器102的第一料浆流引导至主要管线164，然后引导至 转运管线110，同时基本上同时地关闭排出阀182。应当指出，在料浆被引 导至转运管线110之前，所述转运管线110可以装有稀释剂，使得当控制 器134打开撞击阀114时，第二反应器不会发生压力下降。所述控制器212 然后可以将稀释剂冲洗管线208连接至冲洗管线168，且所述控制器216 可以改变隔膜阀214的运行条件。如以前所述，控制器212或控制器216 可以指令分流阀202，以允许来自管线188的料浆流流至闪蒸管线装置122。
G.闪蒸管线和稀释剂再循环
根据本发明的技术，所述系统100和160都利用闪蒸管线装置122进 行产物分离和稀释剂再循环。图5描绘了包括这种部件的典型闪蒸管线装 置122。所述闪蒸管线装置可以包括这样的部件：所述部件用于将聚合物 产物与从第二反应器112（在串联运行的情况下）或从第一反应器102和 第二反应器112（在并联运行的情况下）连续取出的产物料浆分离开。不 论运行模式如何，来自第一反应器102或第二反应器112的料浆必须穿过 共同的导管220进入高压闪蒸室222。导管220包括外围导管224，所述外 围导管224被供给加热流体，所述加热流体会间接加热在闪蒸管线导管220 中的料浆物质。蒸发的稀释剂经由导管226离开闪蒸室222，以用于进一 步加工，这可以包括使用再循环冷凝器228通过简单的热交换进行冷凝。 所述稀释剂然后经由管线124和再循环液体泵230返回系统100（例如， 到达在第一反应器102内的运动装置128附近的区域），无需压缩。再循环 冷凝器228可以在本领域已知的任意条件下使用本领域已知的任意合适的 热交换流体。在一些实施方案中，可以使用这样的流体：所述流体处于可 经济地提供的温度。该流体的合适的温度范围是40°F至130°F。经由管线 232，从高压闪蒸室222取出聚合物颗粒，以用于使用本领域已知的技术进 一步加工。在一些方面，可以将它们传递至低压闪蒸室234，此后经由管 线236回收为聚合物产物。分离的稀释剂穿过压缩机238到达管线226。 在一些实施方案中，采用串联反应器的系统（诸如系统100）利用的连续 取出不仅会实现在第一反应器102上游的更高的固体浓度，而且允许高压 闪蒸的更好运行，从而允许大多数取出的稀释剂被闪蒸出并不经压缩地再 循环。实际上，以此方式通常可以回收50-99%（例如，70-92%）的稀释 剂。
H.多反应器系统运行
根据如此描述的实施方案，在图6中描绘了运行双反应器聚合系统（例 如系统100）的方法300的方框流程图。另外，应当指出，本发明的方法 可以适用于串联的多个反应器（即，超过2个），且本发明的实施方案涉及 2个反应器的运行，以便于讨论。如图1所示和所述，一般而言，进料系 统16可以向反应器系统20中供料。但是，如图6所示，可能必须确定希 望的运行条件302，例如，以确定所述系统将串联还是并联运行。在串联 运行的情况下，总工艺可以包括向第一反应器102供料和在所述第一反应 器102内聚合的步骤304。在并联运行的情况下，除了步骤304以外，可 以进行向第二聚合反应器112供料和在所述第二聚合反应器112内聚合的 另一个步骤306。在两个运行实施方案中，第一反应器102和第二反应器 112聚合它们各自的单体以形成料浆，且可以分别具有控制连续取出它们 各自的料浆的速率的步骤308和310。这些步骤可以包括使用部件，诸如 设置在第一反应器102上的CTO104以控制第一料浆312的流动，和设置 在第二反应器112上的CTO116以控制第二料浆314的流动。
参考根据第一聚合反应器102的工艺流程图，可以从第一聚合反应器 102连续地取出第一料浆312进入导管（例如，图4所示的转运管线110 或主要管线164）。应当理解，根据框316，可以连续地监测穿过转运管线 110或主要管线164的第一料浆312的流动。如所述的，根据本发明的技 术运行双反应器聚合系统的一个主要优点是，使用步骤308和310的部件 和在图4中描述的部件，可以在串联和并联运行之间切换所述系统。因而， 根据串联或并联运行的运行内测定318（例如，如果操作人员决定切换运 行模式），或如果检测到泄漏或其它负面的运行因素，可以将第一料浆312 的流动引导至许多不同的路径。例如，如果需要并联运行，如步骤320所 示，可以将第一料浆312的流动引导至闪蒸管线（例如，闪蒸管线122）。 在另一个实施方案中，如果检测到泄漏或其它负面的运行条件，根据步骤 322，可以将第一料浆312引导至分离罐，诸如在图4中描述的分离罐186。 相反地，如果要进行串联运行，如框324指示的第一料浆312可以继续穿 过转运管线110到达第二反应器112。
应当理解，在并联运行过程中，进料和聚合步骤306可以与步骤304 基本上同时地进行，其中进料被递送至第一反应器102并在所述第一反应 器102内发生聚合。但是，在串联运行过程中，所述步骤306可以跟在步 骤324之后。也就是说，根据步骤324，可以将第一料浆312引导至第二 反应器112，然后根据步骤306，将进料引入第二反应器112中并在所述第 二反应器112内聚合单体。在此时，所述第二聚合反应器112可以开始将 新的聚烯烃掺入第一料浆312中，从而形成第二料浆314。但是，应当理 解，在并联运行的过程中，所述第二料浆314可以没有掺入第一料浆312。
如提及的，根据第二反应器112的过程可以包括步骤310，所述步骤 310用于控制离开反应器112的第二料浆314的流动。在某些实施方案（诸 如关于图3所述的那些）中，步骤310也可以指令部件（诸如设置在第二 反应器112上的CTO116）来调节离开第一反应器102和/或穿过转运管线 110流动的第一料浆312的流动。尽管如此，根据前述步骤320，可以将第 二料浆314的流动引导至闪蒸管线装置122，所述第二料浆314可以包括 或不包括第一料浆312（取决于运行模式）。例如，在并联运行过程中，闪 蒸管线装置122将独立于第二料浆314地接收第一料浆312。在串联运行 过程中，所述第二料浆314可以掺入第一料浆312。
在图5中描述的闪蒸管线装置122可以在步骤326中使液体介质328 与已经被引导至闪蒸管线装置122的一种或多种料浆的聚合物产物330分 离开。当然，根据步骤332，所述液体介质可以再循环至反应器系统，例 如，系统100。根据步骤334，可以将固体聚合物产物330引导至挤出/装 载区以用于进一步加工，诸如在图1中描述的挤出/装载系统36。为了符 合本发明的技术，闪蒸管线装置122还可以包括将液体介质328引导至第 一反应器102或第二反应器112或二者的部件。这样，根据步骤336，可 以做出串联或并联运行的最终确定，以确定将液体介质328引导至何处。 在并联运行的情况下，可以将液体介质328引导至第一反应器102（根据 步骤338）以及第二反应器112（根据步骤340）。在串联构型中，可以将 所述液体介质引导至第一反应器102，而不是两个反应器，并且其可以由 执行步骤338（而不是步骤338和340）组成。
尽管本公开内容可能易于具有多种改变和替代形式，已经通过附图和 表格中的实施例证实了具体实施方案，且已经在本文中进行了详细描述。 但是，应当理解，所述实施方案无意限于公开的具体形式。相反，本公开 内容意图覆盖落入下面所附权利要求限定的公开内容的精神和范围内的所 有改变、等效方案和替代方案。