用于烯属不饱和单体聚合的高压聚合系统和高压聚合方法与流程

1.本公开涉及一种用于聚合烯属不饱和单体的高压聚合系统和用于在包括连续操作的聚合反应器的高压聚合系统中聚合烯属不饱和单体以获得基于乙烯的聚合物的高压聚合方法。


背景技术：

2.聚乙烯是最广泛使用的商业聚合物。它可以通过几种不同的方法制备。在自由基引发剂的存在下在高压下的聚合是首先发现获得聚乙烯的方法，并且继续是用于制备低密度聚乙烯(ldpe)的具有高商业相关性的有价值的方法。
3.除了可以是高压釜或管式反应器或这些反应器的组合的聚合反应器之外，用于制备低密度聚乙烯的设备的普通设置还包括其它设备。为了对反应组分加压，通常使用一组两个压缩机，即主压缩机和副压缩机，其有时被称为超级压缩机。在聚合序列结束时，高压聚合单元通常还包括用于将获得的聚合物造粒的设备(如挤出机和造粒机)。此外，这种聚合单元通常还包括用于将单体和共聚单体、自由基引发剂、改性剂或其它物质在一个或多个位置处进料到聚合反应的系统。用于制备聚乙烯的设备以连续运行长时间而没有任何疲劳迹象的方式规则地构造，因此，通常允许相当长的维护间隔。
4.在ldpe反应器中的聚合过程在可达到350mpa的高压下进行。这种高压需要特殊的技术以安全可靠的方式处理该方法。已知在一定的温度和压力条件下，乙烯可以以爆炸的方式快速分解，得到烟灰、甲烷和氢气。与此相关的是压力和温度的急剧增加。分解温度可能过高(》1000℃)，这对生产工厂的操作安全性提出相当大的潜在风险。例如，在这种分解过程中达到的温度可能损坏反应器管，例如它可能导致管金属奥氏体化。在金属奥氏体化的温度下，如果材料被快速冷却，则在反应器管中形成马氏体。马氏体是碳钢中发现的各种微结构中最硬和最脆的。
5.因此，在紧急排放期间，快速去除分解产生的热气和快速降低压力被认为是必要的。
6.根据wo 2017/098389 a1，这种热气的快速去除将通过单向放空系统来实现，该单向放空系统包括位于超压缩机排出口下游且在反应器前端中的前部紧急放空阀，以及在反应器末端处的至少一个附加阀。在此，该系统应防止反应器壁达到能够使管金属奥氏体化的温度，这是通过在放空过程中保持沿离开超压缩机的单一方向的流动，以及通过在排放过程中保持反应器内的特定压力和流速来实现的。以这种方式，传递到管式反应器的热量应该最小化。
7.另一个问题是在高压和高温下运行的反应设备中可能发生的单体混合物的泄漏，例如聚乙烯形成。同样在这种情况下，即在检测到单体或反应混合物的泄漏之后，通常中断聚合过程并使聚合设备减压。泄漏的检测可以例如通过wo 2017/194491 a1中公开的ir点检测器来完成。
8.在常规的聚乙烯设备如ldpe设备中，减压系统使用所谓的放空容器，其位于所谓
的反应器舱内部。定期地，在紧急情况下，停机需要使次级压缩机和反应器两者减压。ep 0 272 512 a2公开了也可以在触发关闭的同时将高压聚合系统分成多个隔离的部分，并且仅触发关闭的部分减压。将包括热乙烯和热聚合物两者的反应器内容物经由一个或多个紧急膨胀阀设置到反应器放空容器中，以便用水骤冷热气并将废聚合物与乙烯分离。后者通常在安全位置被送至大气，并且聚合物保留在放空容器内部。ep 0 266 543 a2公开了减压的反应混合物在到达大气之前通过串联安装的至少两个分离罐。然而，由于将热乙烯和热聚合物引入到反应器放空容器中的高压，仍然有可能不仅反应气体和蒸汽通过通风竖管释放到大气中，而且聚合物颗粒通常也沿着该路线携带。这减少了可以回收的聚合物材料的量。并且，在一些情况下，通过反应器放空容器的通风竖管逸出的气流可能产生相当大的令人讨厌的噪音。
9.因此，存在提供高压聚合系统中的改进的乙烯聚合方法的持续需要，在由于聚合方法的扰动如温度和/或压力增加超过安全阈值而停机的情况下，其允许流动到反应器放空容器中的热气的更快且更安全的骤冷和聚合物和气体的更快且更广泛的分离，同时允许与释放进入反应器放空容器的气体相关的降低的噪声水平。


技术实现要素：

10.本公开提供了一种高压聚合系统，包括
11.a)连续操作的聚合反应器，其具有反应器入口和反应器出口，和
12.b)反应器放空系统，其适于并布置成与所述聚合反应器流体连通，所述反应器放空系统包括：
13.b1)反应器放空容器，其在主要部分p上具有基本上圆形的设计，所述主要部分p具有长度l、直径d和在1.75至10.0范围内的l/d比，其含有水性骤冷介质，
14.b2)一个或多个释放管线，其将所述聚合反应器与所述反应器放空容器连接并且包括释放管线出口，其用于使包括聚合物和气态组分的高压聚合系统的内容物膨胀到所述反应器放空容器中，其中所述释放管线出口位于所述水性骤冷介质的最大水平之上，和
15.b3)一个或多个第一应急阀，其布置在所述一个或多个释放管线中并且适于打开和关闭所述聚合反应器和所述反应器放空系统之间的流体连通，
16.其中各释放管线出口具有接合件，其具有中心轴线，并且所述中心轴线以如下方式布置，即，在所述接合件的中心轴线与位于所述中心轴线与所述反应器放空容器的主要部分p的圆形周边的相交处并且具有与所述中心轴线相同的相对于含有所述相交处的水平面的倾斜度的切线之间形成的角度(α)在5
°
至70
°
的范围内，
17.其中所述反应器放空容器进一步包括含有收缩部分的通风竖管。
18.在一些实施例中，接合件相对于所述主要部分p的水平圆周基本上切向地布置。
19.在一些实施例中，接合件向下倾斜，使得所述高压聚合系统的包括聚合物和气态组分的内容物的流朝向所述反应器放空容器中的所述水性骤冷介质的表面引导。
20.在一些实施例中，在中心轴线与主要部分p的水平圆周相交的位置处，接合件的中心轴线与穿过反应器放空容器的主要部分p的水平面之间的倾斜角(β)在3
°
至89
°
的范围内。
21.在一些实施例中，多个释放管线将聚合反应器与反应器放空容器连接。
22.在一些实施例中，连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的多个接合件位于反应器放空容器的主要部分p的相同水平位置上，和/或
23.其中连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的多个接合件等距或均匀地分布在反应器放空容器的主要部分p的圆周上。
24.在一些实施例中，连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的第一组接合件位于反应器放空容器的主要部分p的相同水平位置上，其中
25.连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的至少一个第二组接合件在反应器放空容器的主要部分p上以与第一组接合件的水平位置不同的水平位置水平地对齐。
26.在一些实施例中，高压聚合系统还包括
27.c)压力控制阀，
28.d)柱反应器冷却器，以及
29.e)分离容器或一系列分离容器，
30.其中所述后反应器冷却器经由第一连接管线与所述连续操作的聚合反应器流体连通，其中所述分离容器或所述一系列分离容器经由第二连接管线与所述后反应器冷却器流体连通，并且其中所述压力控制阀适于并布置成控制所述连续操作的聚合反应器与所述后反应器冷却器之间的流体连通。
31.在一些实施例中，通风竖管是内径为0.4m至1.4m的竖管，并且通风竖管的收缩部分具有较小的内径，使得收缩部分处的开口横截面积为竖管的开口横截面积的10％至60％。
32.在一些实施例中，将连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线加热到160℃到240℃的温度。
33.在一些实施例中，反应器放空系统还包括：
34.b4)氮气覆盖系统和/或
35.b5)填充水平控制系统。
36.在一些实施例中，反应器放空系统还包括：
37.b6)反应器放空倾卸容器，其被布置为并且被适配成与所述反应器放空容器处于流体连通，以及
38.b7)至少一个排放阀，其在该反应器放空容器与该反应器放空倾卸容器之间的流体连通中，其被适配成和布置为用于打开或关闭该反应器放空容器与该反应器放空倾卸容器之间的流体连通，
39.其中所述反应器放空容器安装在所述反应器放空倾卸容器上方。
40.本公开还提供了用于在如上所限定的高压聚合系统中使乙烯和任选的一种或多种共聚单体聚合以获得基于乙烯的聚合物的方法，包括：
41.a)监测所述高压聚合系统中扰动的发生，以及
42.b)在扰动的情况下打开至少一个第一应急阀以允许包括聚合物和气态组分的聚合系统的内容物经由所述一个或多个释放管线膨胀到所述反应器放空容器中，
43.c)使反应器放空容器中的所述内容物与水性骤冷介质接触以获得水性聚合物浆料，以及
44.d)分离所述水性聚合物浆料和所述气态组分。
45.在一些实施例中，所述方法还包括：
46.e)通过打开所述至少一个排放阀将所述水性聚合物浆料转移到所述反应器放空倾卸容器。
47.在一些实施例中，在发生扰动或暂时偏离发生扰动时，将蒸汽注入反应器放空容器中。
48.在一些实施例中，在发生扰动后约120至300秒后暂停蒸汽的注入。
附图说明
49.为了帮助相关领域的普通技术人员制造和使用本发明的主题，参考附图，其中：
50.图1示意性地示出了本公开的反应器放空系统的设置，
51.图2描绘了根据图1的本公开的反应器放空系统的示意性截面视图，
52.图3描绘了根据图1的本公开的反应器放空系统的另一个示意性截面视图，
53.图4描绘了本公开的反应器放空系统的示意图，以及
54.图5描绘了根据图4的反应器放空系统的通风竖管的部分的示意图。
具体实施方式
55.本公开提供了一种高压聚合系统，包括
56.a)连续操作的聚合反应器，其具有反应器入口和反应器出口，和
57.b)反应器放空系统，其适于并布置成与所述聚合反应器流体连通，所述反应器放空系统。
58.本公开还提供了用于在高压聚合系统中使乙烯和任选的一种或多种共聚单体聚合以获得基于乙烯的聚合物的方法。在由于扰动而停机的情况下，该方法允许在反应器放空容器中有效地骤冷包括热乙烯和热聚合物两者的反应器内容物，将大部分聚合物与减压的乙烯分离，并且在经由通风竖管将气体(特别是在较低的噪声水平下)释放到大气中之前保留聚合物和固体。因此，可以确保释放的乙烯的良好分散、高压聚合系统的良好降噪和安全操作。
59.在高压聚合系统的一个优选实施例中，通过一系列压缩阶段中的一个或多个压缩机使单体达到聚合压力，压缩的单体任选通过预热器或预冷器，然后在反应器入口处转移到聚合反应器中。此外，通过聚合获得的反应混合物在反应器出口处通过压力控制阀离开反应器，并且任选地通过后反应器冷却器冷却。随后，在两个或更多个级中将反应混合物分离成聚合物组分和气体组分，其中将在15mpa至50mpa的绝对压力下在第一级中分离出的气体组分经由高压气体再循环管线再循环至一个或多个压缩机，并且在0.1mpa至0.5mpa范围内的绝对压力下在第二级中分离出的气体组分经由低压气体再循环管线再循环至一系列压缩级的第一级，并且将通过聚合获得的聚合物组分转化成粒料。
60.因此，在优选的实施例中，高压聚合系统还包括
61.c)压力控制阀，
62.d)柱反应器冷却器，以及
63.e)分离容器或一系列分离容器，
64.其中所述后反应器冷却器经由第一连接管线与所述连续操作的聚合反应器流体连通，其中所述分离容器或所述一系列分离容器经由第二连接管线与所述后反应器冷却器流体连通，并且其中所述压力控制阀适于并布置成控制所述连续操作的聚合反应器与所述后反应器冷却器之间的流体连通。
65.应理解，“和/或”的使用被包括性地定义，使得术语“a和/或b”应被理解为包括以下集合：“a和b”、“a或b”、“a”、“b”。优选地，“和”在大多数情况下“a和/或b”涉及两个实体“a”和“b”，其中所述实体中的至少一个存在于所述实施例中。
66.所述聚合优选为乙烯的均聚或乙烯与一种或多种其它单体的共聚，条件是这些单体可在高压下与乙烯自由基共聚。用于本技术的可共聚单体的实例是α,β-不饱和c
3-c
8-羧酸、α,β-不饱和c
3-c
8-羧酸的衍生物，例如不饱和c
3-c
15-羧酸酯或酸酐，和1-烯烃。此外，羧酸乙烯酯，例如乙酸乙烯酯，可以用作共聚单体。丙烯、1-丁烯、1-己烯、丙烯酸、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、2-乙基己酯、乙酸乙烯酯或丙酸乙烯酯特别适合作为共聚单体。
67.在共聚的情况下，基于单体的量，即乙烯和其它单体的总和，共聚单体在反应混合物中的比例为1-50重量％，优选3-40重量％。取决于共聚单体的类型，可以优选将共聚单体在多于一个点进料到反应器机构中。优选地，将共聚单体进料至次级压缩机的吸入侧。
68.出于本公开的目的，聚合物或聚合物材料是由至少两种单体单元构成的物质。该聚合物或聚合物材料优选是具有大于20000g/mol的平均分子量mn的低密度聚乙烯。术语“低密度聚乙烯”(ldpe)包括乙烯均聚物和乙烯共聚物。本公开的方法还可用于制备具有小于20000g/mol的分子量mn的低聚物、蜡和聚合物。
69.本公开的方法优选为在自由基聚合引发剂的存在下进行的自由基聚合。用于在相应反应区中开始聚合的可能的引发剂通常为在聚合反应器中的条件下可产生自由基物质的任何物质，例如氧、空气、偶氮化合物或过氧化聚合引发剂。在本公开的优选实施例中，通过使用以纯o2形式或作为空气进料的氧气进行聚合。在用氧引发聚合的情况下，引发剂通常首先与乙烯进料混合，然后进料到反应器中。在这种情况下，不仅可以将包含单体和氧的流进料至聚合反应器的开始，而且可以进料至沿着反应器的一个或多个点，从而产生两个或更多个反应区。使用有机过氧化物或偶氮化合物引发也代表本公开的优选实施例。可以使用单独的引发剂或优选各种引发剂的混合物。大范围的引发剂，特别是过氧化物，是可商购的，例如以商品名trigonox或perkadox提供的akzo nobel的产品。
70.在聚合中，待制备的聚合物的分子量可以照常通过添加充当链转移剂的改性剂来改变。用于本技术的改性剂的实例是氢、脂族和烯属烃，例如丙烷、丁烷、戊烷、己烷、环己烷、丙烯、1-丁烯、1-戊烯或1-己烯、酮(如丙酮、甲基乙基酮(2-丁酮)、甲基异丁基酮、甲基异戊基酮、二乙基酮或二戊基酮)、醛(如甲醛、乙醛或丙醛)和饱和脂族醇(如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇)。特别优选使用饱和脂族醛，特别是丙醛或1-烯烃(如丙烯、1-丁烯或1-己烯)，或脂族烃(如丙烷)。
71.高聚合优选在110mpa至500mpa的压力下进行，对于管式反应器中的聚合，更优选160mpa至350mpa的压力，特别优选200mpa至330mpa的压力，对于高压釜反应器中的聚合，更优选110mpa至300mpa的压力，特别优选120mpa至280mpa的压力。对于在管式反应器中的聚合，聚合温度优选在100℃至350℃的范围内，并且更优选在180℃至340℃的范围内，并且特别优选在200℃至330℃的范围内，并且对于在高压釜反应器中的聚合，更优选在110℃至
320℃的范围内，并且特别优选在120℃至310℃的范围内。
72.聚合可以用具有反应器入口和反应器出口的适用于高压聚合的所有类型的高压反应器进行。用于本技术的高压反应器是例如管式反应器或高压釜反应器。优选地，聚合在一个或多个管式反应器或一个或多个高压釜反应器或这些反应器的组合中进行。在本公开的特别优选的实施例中，聚合反应器是管式反应器。
73.常见的高压釜反应器是搅拌反应器并且具有2至30，优选2至20范围内的长径比。这种高压釜反应器具有一个或多个反应区，优选1至6个反应区，更优选1至4个反应区。反应区的数量取决于在高压釜反应器内分隔各个混合区的搅拌器挡板的数量。在其中聚合或第一聚合在高压釜反应器中进行的高压聚合系统中，即在其中唯一的聚合反应器是高压釜反应器的高压聚合系统或其中一系列反应器的第一反应器是高压釜反应器的高压聚合系统中，来自压缩机的反应混合物通常在进入高压釜反应器之前首先通过预冷却器。
74.合适的管式反应器基本上是长的厚壁管，其通常为约0.5km至4km，优选1km至3km，特别是1.5km至2.5km长。该管的内径通常在从约30mm至120mm并且优选地从60mm至100mm的范围内。这样的管式反应器优选具有大于1000:1，优选10000:1至40000:1和特别是25000:1至35000:1的长径比。
75.优选的管式反应器具有至少两个反应区，优选2-6个反应区，更优选2-5个反应区。反应区的数量由引发剂的进料点的数量给出。这样的进料点可以例如是偶氮化合物或有机过氧化物的溶液的注入点。将新鲜的引发剂加入到反应器中，其中引发剂分解成自由基并引发进一步的聚合。所产生的反应热使反应混合物的温度升高，因为所产生的热比可通过管式反应器的壁移除的热更多。升高的温度增加自由基引发剂的分解速率并加速聚合，直到基本上所有的自由基引发剂被消耗。此后，不再产生热量并且温度再次降低，因为反应器壁的温度低于反应混合物的温度。因此，在引发剂进料点下游的管式反应器的其中温度升高的部分是反应区，而其后的其中温度再次降低的部分主要是冷却区。添加的自由基引发剂的量和性质决定了温度升高多少并因此允许调节该值。通常，根据产品规格和反应器配置，在第一反应区中温度升高被设定为在70℃至170℃的范围内，并且在随后的反应区中温度升高被设定为在50℃至130℃的范围内。优选地，管式反应器配备有用于除去反应热的冷却夹套。更优选地，管式反应器的所有反应区通过冷却夹套冷却。
76.将反应气体组合物压缩至聚合压力通过一个或多个压缩机在一系列压缩级中进行，其中优选主压缩机首先将反应气体组合物压缩至10mpa至50mpa的压力，次级压缩机进一步将反应气体组合物压缩至110mpa至500mpa的聚合压力。优选地，该主压缩机和该次级压缩机是多级压缩机。还可以将这些压缩机中的一个或两个的一个或多个级分开并将级分成分开的压缩机。然而，通常使用一系列的一个主压缩机和一个次级压缩机来将反应气体组合物压缩至聚合压力。在这种情况下，有时整个主压缩机指定为主压缩机。然而，通常将主压缩机的一个或多个第一级指定为增压压缩机，然后仅将一个或多个后续级指定为主压缩机，所述第一级将来自低压产物分离器的再循环气体压缩至新鲜乙烯进料的压力，尽管增压压缩机和后续级都是一个设备的一部分。
77.在本公开的优选实施例中，高压聚合系统包括管式反应器上游的预热器，用于将反应气体组合物加热至能够引发聚合的温度。在本公开的优选实施例中，由次级压缩机提供的全部反应气体组合物经由预热器进料至管式反应器的入口。在本公开的另一个优选实
施例中，仅将由次级压缩机压缩的反应气体组合物的一部分经由预热器进料到管式反应器的入口，并且将由次级压缩机压缩的反应气体组合物的剩余部分作为一个或多个侧流进料到管式反应器入口下游的管式反应器。在这种机构中，优选将由次级压缩机提供的反应气体组合物的30-90重量％，更优选40-70重量％进料到管式反应器的入口和将由次级压缩机提供的反应气体组合物的10-70重量％，更优选30-60重量％作为一个或多个侧流进料至管式反应器入口下游的管式反应器。
78.除了聚合反应器和反应器放空系统之外，用于进行本公开的聚合的高压聚合系统优选地包括用于将未反应的单体再循环到聚合过程中的两个或更多个气体再循环管线。将在聚合反应器中获得的反应混合物转移到通常称为高压产物分离器的第一分离容器中，并在15mpa至50mpa的绝对压力下分离成气体馏分和液态馏分。从第一分离容器取出的气体馏分经由高压气体再循环管线进料到次级压缩机的吸入侧。在高压气体循环管线中，气体通常通过几个用于除去不需要的组分(如夹带的聚合物或低聚物)的纯化步骤来纯化。将从第一分离容器取出的液体馏分(其通常仍包括20至40重量％的量的溶解的单体(例如乙烯)和共聚单体)转移至第二分离容器(通常称为低压产物分离器)，并在减压下，通常在0.1mpa至0.5mpa范围内的绝对压力下进一步分离，聚合物组分和气体组分。从第二分离容器取出的气体馏分经由所谓的低压气体再循环管线进料至主压缩机，优选进料至最前级。此外，低压气体再循环管线通常包括用于将气体从不期望的组分中纯化的几个纯化步骤。高压聚合系统可以进一步包括用于从反应混合物中分离另外的气体馏分的另外的分离步骤和用于将这种包含未反应的单体的另外的气体馏分进料至压缩机之一的另外的气体再循环管线，例如在第一分离步骤和在中间压力下操作的第二分离步骤之间。
79.优选地，通过主压缩机的第一级将来自低压气体再循环管线的再循环气体压缩至烯键式不饱和单体(优选乙烯)的新鲜进料的压力，并且此后与新鲜气体进料组合，并且将组合的气体在主压缩机中进一步压缩至10mpa至50mpa的压力。优选地，该主压缩机包括五个或六个压缩级，在添加新鲜气体之前两个或三个，以及在添加新鲜气体之后两个或三个。所述次级压缩机优选地具有两级；将气体压缩至50mpa至150mpa范围内的压力的第一级，和进一步将气体压缩至最终聚合压力的第二级。
80.所述聚合反应器内的压力优选由压力控制阀控制，所述压力控制阀布置在所述聚合反应器的出口处，并且所述反应混合物通过所述压力控制阀离开所述反应器。压力控制阀可以是适于将离开反应器的反应混合物的压力降低至第一分离容器内的压力的任何阀布置。
81.在本公开的优选实施例中，高压聚合系统包括在聚合反应器下游用于冷却反应混合物的后反应器冷却器。后反应器冷却器可以布置在压力控制阀的上游或者后反应器冷却器可以布置在压力控制阀的下游。优选地，后反应器冷却器布置在压力控制阀的下游。
82.优选的聚合反应器位于具有周围保护壁的腔室中。
83.通常通过挤出机或造粒机等设备将通过聚合获得的聚合物组分最终转化成粒料。优选地，通过所述方法产生的基于乙烯的聚合物是具有在0.910g/cm3到0.940g/cm3范围内的密度的ldpe。
84.除了可连续操作的聚合反应器之外，本公开的方法包括：
85.b)反应器放空系统，其适于并布置成与所述聚合反应器流体连通，所述反应器放
空系统包括：
86.b1)反应器放空容器，其在主要部分p上具有基本上圆形的设计，所述主要部分p具有长度l、直径d和，在1.75至10.0的范围内，优选在2.0至6.0的范围内，特别是在2.0至4.0的范围内的l/d比，并且其含有水性骤冷介质，
87.b2)一个或多个释放管线，其将所述聚合反应器与所述反应器放空容器连接并且包括释放管线出口，其用于使包括聚合物和气态组分的高压聚合系统的内容物膨胀到所述反应器放空容器中，其中所述释放管线出口位于所述水性骤冷介质的最大水平之上，和
88.b3)一个或多个第一应急阀，其布置在所述一个或多个释放管线中并且适于打开和关闭所述聚合反应器和所述反应器放空系统之间的流体连通，
89.每个释放管线出口具有接合件，该接合件将释放管线与反应器放空容器的主要部分p连接。通常，接合件具有管状的，特别是圆柱形的中空空间，气体和聚合物材料可通过该中空空间进入反应器放空容器。这是管状的，特别是中心轴线穿过的中空空间。所述接合件具有中心轴线并且以如下方式布置，即，在所述接合件的中心轴线与位于所述中心轴线与所述反应器放空容器的主要部分p的圆形周边的相交处并且具有与所述中心轴线相同的相对于含有所述相交处的水平面的倾斜度的切线之间形成的角度(α)在5
°
至70
°
的范围内，优选地在10
°
至60
°
的范围内，并且更优选地在15
°
至50
°
的范围内。
90.在本发明的优选实施例中，接合件中的一个，或多个接合件，或所有接合件，并且优选地所有接合件相对于所述主要部分p的水平圆周基本上切向地布置。
91.在本公开的优选实施例中，接合件中的一个，或多个接合件，或所有接合件，并且优选所有接合件向下倾斜，使得包括聚合物和气态组分的高压聚合系统的内容物的蒸汽被导向反应器放空容器中的水性骤冷介质的表面。
92.在本公开的优选实施例中，接合件中的一个，或多个接合件，或所有接合件，并且优选地所有接合件在中心轴线与主要部分p的水平圆周相交的位置处，在接合件的中心轴线与穿过反应器放空容器的主要部分p的水平面之间具有在3
°
到89
°
范围内，并且优选地在5
°
至45
°
的范围内的倾斜角(β)。
93.聚合反应器和反应器放空系统之间的流体连通可以通过一个或多个释放管线提供。优选地，多个释放管线将聚合反应器与反应器放空容器连接。
94.在本公开的优选实施例中，连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的多个或所有接合件位于反应器放空容器的主要部分p的相同水平位置上。可选地，或特别地另外地，连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的多个或所有接合件等距离地或均匀地分布在反应器放空容器的主要部分p的特别是水平的圆周上。在另一个实施例中，还可能的是，连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的不是所有而是仅有限组的接合件均匀地或等距地分布在反应器放空容器的主要部分p的特别是水平的圆周上。
95.在本公开的优选实施例中，连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的多个接合件等距或均匀地分布在反应器放空容器的主要部分p的圆周上。优选地，连接聚合反应器和反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的所有接合件等距离或均匀地分布在反应器放空容器的主要部分p的圆周上。在另一个实施例中，还可能的是，连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的不是所有而是仅有限组的
接合件均匀地或等距地分布在反应器放空容器的主要部分p的特别是水平的圆周上。
96.在本公开的特别优选的实施例中，将聚合反应器与反应器放空容器连接的释放管线的释放管线出口的多个或所有接合件布置在位于两个或更多个水平位置上的两组或更多组接合件中。在这些实施例中，连接聚合反应器与反应器放空容器的释放管线的释放管线出口的第一组接合件位于反应器放空容器的主要部分p的相同水平位置上，其中优选地，多个所述第一组接合件等距地或均匀地分布在反应器放空容器的主要部分p的圆周上，并且至少一个第二组接合件，优选地，将聚合反应器与反应器放空容器连接的释放管线的释放管线出口的剩余接合件在反应器放空容器的主要部分p上以不同于第一组接合件的水平位置的水平位置水平排列，其中优选地，多个所述第二组接合件等距离或均匀地分布在反应器放空容器的主要部分p的圆周上。在一些另外的实施例中，甚至优选的是，不是第一组或第二组接合件，或第一组和第二组接合件的所有接合件都属于均匀地或等距地分布在反应器放空容器的主要部分p的圆周上的那些接合件，而是仅减少数量的这些接合件。
97.在本公开的优选实施例中，将聚合反应器与反应器放空容器连接的释放管线被加热。优选地，释放线在包括接合件的整个长度上被加热。释放管线优选加热至160℃至240℃的温度，更优选加热至180℃至220℃的温度。加热可以以电的方式进行，优选通过用中压蒸汽加热，优选通过输送中压蒸汽通过加热夹套进行加热。
98.在优选的实施例中，反应器放空系统进一步包括
99.b4)氮气覆盖系统和/或
100.b5)填充水平控制系统。
101.反应器放空容器b1)进一步包括用作气体出口的通风竖管，用于除去已经从水性聚合物淤浆中分离的气体组分。通风竖管的特征在于它包含收缩部分，例如节流阀。在本发明的优选实施例中，通风竖管是内径为0.4m至1.4m，更优选为0.5m至1.1m，特别是0.7m至0.9m的竖管。通风竖管的收缩部分优选具有比竖管小的内径，使得收缩部分处的开口横截面积是竖管的开口横截面积的10％至60％，更优选15％至50％，特别是15％至50％。在本发明的优选实施例中，通风竖管的上部开口在地平面以上20m至80m，更优选地在地平面以上30m至60m，特别是在地平面以上40m至50m。
102.优选地，反应器放空容器是氮气覆盖的，尽管对大气开放。
103.在本公开的优选实施例中，反应器放空系统进一步包括
104.b6)反应器放空倾卸容器，其被布置为并且被适配成与所述反应器放空容器处于流体连通，以及
105.b7)至少一个排放阀，其在该反应器放空容器与该反应器放空倾卸容器之间的流体连通中，其被适配成和布置为用于打开或关闭该反应器放空容器与该反应器放空倾卸容器之间的流体连通，
106.其中所述反应器放空容器安装在所述反应器放空倾卸容器上方。
107.本公开还提供了一种用于在高压聚合系统中使乙烯和任选的一种或多种共聚单体聚合以获得基于乙烯的聚合物的方法，包括：
108.a)连续操作的聚合反应器，其具有反应器入口和反应器出口，和
109.b)反应器放空系统，其适于并布置成与所述聚合反应器流体连通，所述反应器放空系统包括：
110.b1)反应器放空容器，其在主要部分p上具有基本上圆形的设计，所述主要部分p具有长度l、直径d和，在1.75至10.0的范围内，优选在2.0至6.0的范围内，特别是在2.0至4.0的范围内的l/d比，并且其含有水性骤冷介质，
111.b2)一个或多个释放管线，其将所述聚合反应器与所述反应器放空容器连接并且包括释放管线出口，其用于使包括聚合物和气态组分的高压聚合系统的内容物膨胀到所述反应器放空容器中，其中所述释放管线出口位于所述水性骤冷介质的最大水平之上，和
112.b3)一个或多个第一应急阀，其布置在所述一个或多个释放管线中并且适于打开和关闭所述聚合反应器和所述反应器放空系统之间的流体连通，
113.其中各释放管线出口具有接合件，其具有中心轴线，并且所述中心轴线以如下方式布置，即，在所述接合件的中心轴线与位于所述中心轴线与所述反应器放空容器的主要部分p的圆形周边的相交处并且具有与所述中心轴线相同的相对于含有所述相交处的水平面的倾斜度的切线之间形成的角度(α)在5
°
至70
°
的范围内，
114.其中所述反应器放空容器进一步包括含有收缩部分的通风竖管，和
115.其中所述方法还包括
116.a)监测所述高压聚合系统中扰动的发生，以及
117.b)在扰动的情况下打开至少一个第一应急阀以允许包括聚合物和气态组分的聚合系统的内容物经由所述一个或多个释放管线，优选地多个释放管线膨胀到所述反应器放空容器中，
118.c)使反应器放空容器中的所述内容物与水性骤冷介质接触以获得水性聚合物浆料，以及
119.d)分离所述水性聚合物浆料和所述气态组分。
120.在本公开的优选实施例中，所述方法还包括
121.e)通过打开所述至少一个排放阀将所述水性聚合物浆料转移到所述反应器放空倾卸容器。
122.根据本公开的方法，关于扰动的发生监测高压聚合系统。在扰动的情况下，打开至少一个第一应急阀，并且使包括聚合物和气态组分的聚合系统的内容物膨胀到反应器放空容器中。这样，高压聚合以受控方式中断。因此，在本公开的上下文中的扰动是正常聚合条件的任何偏差，其被认为足够显著以至于必须终止聚合。高压聚合系统的监测通过测量关于高压聚合系统的条件的各种参数来进行。这些参数包括聚合系统的各个位置处的压力和温度、容器的填充水平、阀的位置、高压聚合系统周围的烃浓度和聚合系统中的振动。如果这些参数之一显著偏离正常值，例如与通常测量值相差10％以上，则建立扰动的发生，并进行该方法的步骤b)。
123.在一些实施例中，在发生扰动或暂时偏离发生扰动时，特别是延迟在2至30秒的范围内，更特别是在4至16秒的范围内，将蒸汽，优选中压蒸汽，特别是经由通风竖管注入反应器放空容器中。
124.在一些实施例中，在发生扰动时，在约120至300秒之后，优选在约140至220秒之后，暂停将蒸汽注入反应器放空容器中，特别是经由通风竖管注入。
125.在本公开的一些实施例中，在第一紧急阀或先前打开的紧急阀的任何组合已关闭之后，打开至少一个排放阀以将水性聚合物浆料转移到反应器放空倾卸容器。在本公开的
合适实施例中，至少一个排放阀是远程操作或可操作的。
126.在另一个实施例中，在第一应急阀或先前打开的应急阀的任何组合已经关闭之后，打开至少一个排放阀以将水性聚合物浆料转移到反应器放空倾卸容器。
127.在本公开的优选实施例中，在发生扰动之后，在反应器放空容器已经排空之后，例如通过将水性聚合物浆料转移到反应器放空倾卸容器中来重新开始聚合。
128.在本公开的优选实施例中，只要该流体连通系统，或该流体连通系统和该第三连接管线和/或第四连接管线正经受正压力，在步骤b)之后就关闭该第一应急阀或先前打开的应急阀的任何组合。
129.在本公开的优选实施例中，反应器放空容器和反应器放空倾卸容器在通常称为“反应器舱”的保护外壳内，和/或其中放空分离器或放空分离器元件的组合和/或循环泵或多个循环泵在保护外壳外。
130.水性骤冷介质在大多数情况下是水。在一些情况下，例如对于乙烯共聚物的生产，除水之外的水性骤冷介质还包括至少一种聚合抑制剂，如氢醌或ph缓冲剂。合适的缓冲剂包括例如磷酸盐缓冲剂，例如通过混合磷酸氢二钠和氢氧化钠获得。
131.使用本公开的方法，将聚合系统的内容物膨胀到反应器放空容器中并与水性骤冷体系接触。以这种方式，连续高压聚合系统中的压力可以快速降低，例如在一分钟内或甚至更低的时间内从约或高于200mpa降低至0.1mpa。当气体组分从该容器中释放时，水/聚合物混合物可以从反应器放空倾卸容器中除去。
132.从以下描述中，本公开的其它特征和优点将变得显而易见，其中通过示例的方式并不限制本发明，参考示意图来解释本公开的示例性实施例。
133.图1示意性地示出了本公开的反应器放空系统(1)的一种可能的设置，其包括反应器放空容器(2)，下排放管线出口(8)和上排放管线出口(9)以及通风竖管(14)。反应器放空容器(2)具有长度为l的圆柱形部分，其被称为“主要部分p”(4)。所述主要部分p(4)具有直径d。在图1的示意图中，主要部分p(4)具有约2.1的l/d比。在所述主要部分p(4)上方，反应器放空容器(2)包括锥形盖状部分，其中心部分装备有通风竖管(14)的下部。反应器放空容器(2)的下部(26)具有圆锥形状并且在使用中包括水性骤冷介质(6)。在图1所示的实施例中，水性骤冷介质(6)的表面(20)位于溢流阀(22)之下。水性骤冷介质(6)可以经由水入口阀(24)加入到反应器放空容器(2)中。用于覆盖反应器放空容器的氮气可以通过氮气入口(16)引入。下部和上部释放管线出口(8)、(9)各自分别包括接合件(10)和(11)，在例如聚合反应器处发生聚合过程的扰动的情况下，热气和热聚合物通过接合件(10)和(11)进入反应器放空容器(2)。接合件(10)、(11)以这样的方式取向，即在图1所示的实施例中，在各自情况下，相应接合件(10)和(11)的中心轴线(12)、(13)与穿过反应器放空容器(2)的主要部分p(4)的水平面之间的倾斜角(β)为约12
°
，其中所述中心轴线(12)和(13)分别与所述主要部分p(4)的水平圆周相交。此外，对于图1的反应器放空系统(1)的实施例，接合件(10)和(11)相对于所述主要部分p(4)的水平圆周基本上切向地布置，如可从图2和图3得出的，并且如将在下文中更详细地描述的。为了便于在图1中表示，在第一水平位置上只示出了连接到伴随的释放管线出口(8)的一个接合件(10)，作为多个这种接合件的代表(见图2)，而在位于所述第一水平位置上方的第二水平位置上示出了连接到伴随的释放管线出口(9)的另一个接合件(11)，作为多个这种接合件的代表(见图3)。在反应器放空容器(2)的圆锥形下部
(26)的底部，有出口(28)，该出口(28)可以远程地打开和关闭，并且通过该出口(28)可以除去沉淀的聚合物。
134.图2示出了在如图1所示的下接合件(10)的水平处穿过主要部分p(4)的截面视图，图3示出了在接合件(11)的上部水平处穿过主要部分p(4)的截面视图。从图2可以得出，在所述较低高度处的反应器放空容器(2)总共包括五个接合件(10)，所有这些接合件相对于主要部分p(4)的圆周基本上切向地布置。这些接合件(10)的中心轴线(12)与在相应中心轴线(12)与主要本体部分p(4)的圆周之间的交叉点处的相应切线之间的角度(α)在各自情况下为约42
°
。切线相对于水平面具有与中心轴线(12)相同的倾斜度，该水平面在中心轴线进入截面p的圆形周边的水平处延伸穿过主要部分p。五个下部接合件(10)中的三个沿着圆周到它们各自的相邻接合件(10)基本上具有相同的距离。对于如图2所示的反应器放空容器2的实施例，这些相邻接合件10之间的中心角(γ)约为30
°
。通过下部接合件(10)进入反应器放空容器(2)的热气和热聚合物材料将首先沿着反应器放空容器(2)的圆柱形主要部分p(4)的内壁被引导。在上部水平处的第二组接合件(11)的设计与在下部水平处的接合件(10)的设计相当相似。此外，这些上部接合件(11)的中心轴线(13)与在相应中心轴线(13)与主本体部分p(4)的圆周之间的交叉点处的相应切线之间的角度(α)在各自情况下为约42
°
。五个上部接合件(11)中的三个沿着圆周到它们各自的相邻接合件(10)基本上具有相同的距离。这些相邻接合件(11)之间的中心角(γ)为约30
°
。在下部水平处没有相对的配对物的接合件(10')在上部水平处具有其相应的相对配对物(11')。
135.图4示出了如图1所示的反应器放空系统(1)的简化示意图。通风竖管(14)从反应器放空容器(2)上部的中心延伸。从引入到反应器放空容器(2)中的聚合物材料分离的热气通过通风竖管(14)逸出。通过采用收缩部分(18)作为通风竖管(14)的一部分，可以显著降低由释放的气体产生的噪音。从图5中，可以得出含有收缩部分(18)的通风竖管(14)的部分的放大表示。
136.令人惊讶地发现，在例如由于反应器压力和/或反应器温度高于安全阈值而引起扰动或甚至紧急情况下，通过经由配备有接合件的释放管线将气体和聚合材料引入表现出限定的l/d比的反应器放空容器中，可以有效地骤冷和冷却聚合反应器的热气流和热聚合材料，所述接合件相对于反应器放空容器的主要圆柱形部分的圆周切向地布置，并且所述接合件特别地还朝向水性骤冷介质的表面向下倾斜。因此，使用根据本公开的高压聚合系统，气体和材料流的动量以受控方式显著减弱，导致反应器放空容器中的聚合物/气体混合物的良好骤冷，而不释放显著量的聚合物材料或甚至基本上不将任何量的聚合物材料经由通风竖管释放到大气中。不受理论束缚，据信这通过在反应器放空容器中聚合物材料和水的相当全面的混合来实现。聚合物材料可以在反应器放空容器中有效地和全面地与包括热乙烯和热聚合物两者的骤冷的反应器内容物分离，使得可以保留基本上所有的固体。根据本公开的高压聚合系统的另一个优点是骤冷的气流以特定的低噪音水平经由通风竖管释放到大气中。因此，通过依赖于具有所述限定的l/d比的反应器放空容器，特别是当与具有至少一个收缩区域的通风竖管组合时，本公开的方法可以确保释放的乙烯的良好分散、高压聚合体系的良好降噪和安全操作。另一个令人惊讶的发现是，通过经由通风竖管将蒸汽注入到反应器放空容器中，可以增强乙烯/聚合物混合物的乙烯分散和骤冷，并且进一步降低噪音形成，所述通风竖管由热气流和热聚合物材料经由接合件释放到反应器放空容器中
而触发。
137.使用本公开的方法和高压聚合系统，可以通过在任何扰动或紧急情况下自动打开至少一个应急阀从而使反应器进入安全状态来使反应器自动减压。也就是说，聚合不仅可以在紧急情况如火灾、爆炸、地震或聚乙烯分解的情况下安全地停止，而且如果检测到与标准操作条件的偏差，即扰动，例如超过预定的阈值。
138.本文公开的本公开的主题的其他特征、优点和实施例在阅读前述公开内容后对于本领域技术人员将是显而易见的。在这点上，虽然已经相当详细地描述了本公开的主题的特定实施例，但是在不脱离如所描述和要求保护的本公开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。