[發(fā)明專利]用于過氧化物引發(fā)劑注射的低密度聚乙烯（LDPE）管狀反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080014447.4
• 申請日: 2010-02-04
• 公開（公告）號: CN102369055A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: O.伯比;J.基廷;G.霍默索姆;L.莫斯;W.茲肖赫
• 申請（專利權(quán)）人: 陶氏環(huán)球技術(shù)有限責任公司
• 主分類號: B01J19/26
• 分類號: B01J19/26;B01J4/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 吳培善

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于注射流體至處于提高的溫度和壓力下的另一流體中的設(shè)備，和包括至少一個該設(shè)備的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于注射有機過氧化物至處理流體中的設(shè)備，該處理流體包含乙烯且可選地包含一種或多種共聚單體，以形成自由基聚合乙烯基聚合物(free-radical?polymerized?ethylene-based?polymer)產(chǎn)品。

背景技術(shù)

本領(lǐng)域熟知使用管狀反應(yīng)器由乙烯和可選地一種或多個共聚單體來形成低密度乙烯基聚合物(例如低密度聚乙烯(LDPE))的方法。整個處理是包含處理流體的管狀反應(yīng)器內(nèi)的自由基聚合，其中處理流體部分地包括乙烯且乙烯在高度放熱反應(yīng)中被轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚁┗酆衔铩７磻?yīng)在高操作壓力(約1000巴至4000巴)下以約160℃至約360℃的最大溫度發(fā)生于湍流處理流體流動條件狀況中。反應(yīng)啟動溫度，或其中單體(以及可選的共聚單體)至聚合物轉(zhuǎn)變(或在其中沿反應(yīng)管的多個反應(yīng)點重新啟動的情況)被啟動的溫度，是從約120℃至約240℃。管狀反應(yīng)器的典型的單次轉(zhuǎn)換值是從約百分之20至約百分之40。

反應(yīng)通過注射引發(fā)劑至反應(yīng)器管中的至少一個區(qū)域中而被啟動(或重新啟動)。在熱量(通常是潛熱-處理流體通常已經(jīng)處于適當?shù)姆磻?yīng)溫度下)存在的情況下，引發(fā)劑被與處理流體混合，引發(fā)劑形成自由基分解產(chǎn)物。分解產(chǎn)物開始與乙烯(以及可選的共聚單體)自由基聚合反應(yīng)，以形成乙烯基聚合物產(chǎn)品。

反應(yīng)在反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生大量熱。如果沒有適當冷卻，處理流體中的絕熱溫度上升(該處理流體現(xiàn)在包含吸收和保持熱量的乙烯基聚合物產(chǎn)品)最終導(dǎo)致不適宜的和可能不可控制的反應(yīng)。這種不期望的反應(yīng)可包括乙烯分解(形成產(chǎn)品，例如碳、甲烷、乙炔和乙烷)，高分子量聚合物鏈的形成，和通過結(jié)合和交聯(lián)的終止，這可導(dǎo)致分子量分布的加寬。由于變化的產(chǎn)品質(zhì)量和一致性導(dǎo)致的這種不期望的反應(yīng)范圍的結(jié)果引起反應(yīng)器系統(tǒng)關(guān)閉、通風和清理。

不期望的反應(yīng)還可發(fā)生在處理流體中的引發(fā)劑的不適當分布時。在正常的處理操作條件下，在被注射至處理流體中后引發(fā)劑快速地分解為自由基產(chǎn)品。引發(fā)劑至處理流體中的分散通常導(dǎo)致處理流體流內(nèi)的高引發(fā)劑濃度的局部區(qū)域。該局部引發(fā)劑區(qū)域促進了處理流體中的不平衡反應(yīng)分布：在局部引發(fā)劑區(qū)域附件的較大量的聚合和熱量產(chǎn)生，而在其它地方較小。

該不平衡反應(yīng)分布可導(dǎo)致處理相關(guān)的問題，例如在引發(fā)劑注射點附件的高分子量材料形成，其可阻塞注射口或處理流體流動通道。其也可導(dǎo)致注射點附件或沿反應(yīng)管的壁的高分子量材料的形成，其導(dǎo)致偶爾的“高分子量材料的拋棄”。如前所述，其也可導(dǎo)致乙烯分解。如果大濃度的新鮮引發(fā)劑在反應(yīng)區(qū)段(其中溫度被升高)接觸反應(yīng)器管的壁，引發(fā)劑可分解和快速地反應(yīng)，開始局部反應(yīng)“熱點”，其可傳播為遍及系統(tǒng)范圍的分解。

已經(jīng)進行了各種嘗試以通過各種噴嘴構(gòu)造和其它系統(tǒng)變化來增強被注入處理流體流中的材料的混合。英國專利NO.1,569,518(Kita等)描述了使用機械約束-靜力管內(nèi)混合器-來建立湍流。美國專利No.3,405,115(Schapert等)描述了噴頭的同族物，其中氣流被分裂，催化劑以一個流注射，且氣流重新結(jié)合。

PCT專利公開No.WO?2005/065818(Hem等)描述了一種非圓形反應(yīng)管造型。美國專利No.6,677,408(Mahling等)描述了一種狗骨頭壓縮件，其具有管內(nèi)葉片，用于在引發(fā)劑點的上游產(chǎn)生兩股相對旋轉(zhuǎn)的氣流。美國專利No.6,951,908(Groos等)具有“漩渦元件”用于把引發(fā)劑引入到反應(yīng)器系統(tǒng)中。歐洲公開申請No.0449092(Koehler等)描述了常規(guī)注射噴嘴。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的實施例中，一種用于混合引發(fā)劑與處理流體的引發(fā)劑注射噴嘴，可包括：本體，包括用于接收處理流體的入口、出口、和用于接收引發(fā)劑的注射器入口；處理流體流動通道，處理流體通過該處理流體流動通道沿中心處理流軸線在所述入口和出口之間行進，該處理流體流動通道還依次包括收縮部、喉部、和擴張部；引發(fā)劑流體流動通道，引發(fā)劑通過該引發(fā)劑流體流動通道沿注射器中心垂直軸線在注射器入口和注射器出口之間行進，其中引發(fā)劑流體流動通道與處理流體流動通道在收縮部相交；針突，至少部分地包括引發(fā)劑流體流動通道且還包括成形注射器尖端，該成形注射器尖端形成引發(fā)劑流體流動通道的注射器出口；其中，注射器出口位于處理流體流動通道的收縮部中且當沿中心處理流軸線確定時在喉部的上游一水平偏置量處；以及其中，當沿注射器中心垂直軸線確定時，注射器出口被定位為偏離中心處理流軸線一垂直偏置量。