Теплопередача в реакторе полимеризации - заявка 2016150167 на патент на изобретение в РФ

1. Способ, включающий этапы, в которых:
полимеризуют олефиновый мономер в петлевом реакторе в присутствии катализатора и разбавителя; и
получают суспензию, содержащую твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, при этом, во время полимеризации в петлевом реакторе поддерживается число Био на уровне около 3,0 или ниже, причем суспензия в петлевом реакторе образует суспензионную пленку, имеющую пленочный коэффициент теплопередачи вдоль внутренней поверхности стенки реактора, и при этом пленочный коэффициент теплопередачи составляет меньше, чем около 500 БТЕ⋅ч-1⋅фут-2⋅°F-1 (около 2840 Вт⋅м-2⋅К-1).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что суспензия содержит концентрацию твердых частиц в диапазоне от около 25% масс. до около 70% масс.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что суспензия содержит концентрацию твердых частиц больше, чем около 50% масс.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что петлевой реактор содержит стенку реактора, имеющую толщину и теплопроводность.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что отношение пленочного коэффициента теплопередачи к теплопроводности находится в диапазоне от около 8,0 фут-1 до около 50 фут-1 (от около 2,4 м-1 до около 15,2 м-1).
6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что отношение пленочного коэффициента теплопередачи к толщине находится в диапазоне от около 1400 БТЕ⋅ч-1⋅фут-3⋅°F-1 до около 240000 БТЕ⋅ч-1⋅фут-3⋅°F-1 (от около 26081 Вт⋅м-3⋅К-1 до около 4471063 Вт⋅м-3⋅К-1).
7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что отношение теплопроводности к толщине находится в диапазоне от около 100 БТЕ⋅ч-1⋅фут-2⋅°F-1 до около 10000 БТЕ⋅ч-1⋅фут-2⋅°F-1 (от около 568 Вт⋅м-2⋅К-1 до около 56783 Вт⋅м-2⋅К-1).
8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что стенка реактора содержит сталь, выбранную из группы, состоящей из: А106 Gr 8 (60), А516 Gr 70, А537 Cl 2, А106 Gr С (40), А202 Gr 8, А285 Gr С, А514 Gr 8, А515 Gr 70, A517 Gr A, A517 Gr 8, A533 Ту A Cl3, A542 Ту A C12, A678 Gr C, AISI 1010, AISI 1015, MIL-S 24645, и любой их комбинации.
9. Способ по п. 4, отличающийся тем, что стенка реактора имеет диаметр в диапазоне от около 20 дюймов до около 36 дюймов (от около 0,5 м до около 0,9 м).
10. Способ по п. 4, отличающийся тем, что внутренняя поверхность стенки реактора имеет гладкость поверхности меньше, чем 30 RMS микродюймов.
11. Способ по п. 1, дополнительно включающий этапы, в которых: циркулируют суспензию внутри петлевого реактора, причем суспензия циркулирует со скоростью в диапазоне от около 25 фут/с до около 60 фут/с (от около 7,6 м/с до около 18,3 м/с).
12. Способ по п. 1, дополнительно включающий этапы, в которых: циркулируют суспензию внутри петлевого реактора, причем суспензия циркулирует со скоростью больше, чем около 40 фут/с (около 12,2 м/с).
13. Реактор, содержащий:
непрерывный трубчатый корпус, имеющий толщину и теплопроводность, причем непрерывный трубчатый корпус определяет непрерывную петлю; при этом отношение теплопроводности к толщине равно или больше, чем около 120 БТЕ⋅ч-1⋅фут-2⋅°F-1 (около 681 Вт⋅м-2⋅К-1); и
суспензию, находящуюся внутри непрерывного трубчатого корпуса, при этом суспензия содержит твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, и при этом объемная доля твердых частиц в суспензии составляет больше, чем около 0,65.
14. Реактор по п. 13, отличающийся тем, что отношение теплопроводности к толщине равно или больше, чем около 160 БТЕ⋅ч-1⋅фут-2⋅°F-1 (около 909 Вт⋅м-2⋅К-1).
15. Реактор по п. 13, отличающийся тем, что теплопроводность корпуса находится между около 20 и около 40 БТЕ⋅ч-1⋅фут-1⋅°F-1 (между около 34,6 и около 69,2 Вт⋅м-1⋅К-1).
16. Реактор по п. 13, отличающийся тем, что корпус содержит сталь, выбранную из группы, состоящей из: А106 Gr 8 (60), А516 Gr 70, А537 Cl 2, А106 Gr С (40), A202 Gr 8, A285 Gr С, A514 Gr 8, A/SA516 Gr 70, A515 Gr 70, A517 Gr A, A517 Gr 8, A533 Ту A Cl3, A542 Ту А С12, A678 Gr C, AISI 1010, AISI 1015, MIL-S 24645, и любой их комбинации.
17. Реактор по п. 13, отличающийся тем, что корпус содержит сталь, содержащую железо и один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из: углерода в количестве от около 0,05% масс. до около 0,25% масс., кремния в количестве от около 0,5% масс. до около 0,75% масс., марганца в количестве от около 0,8% масс. до около 2,0% масс., фосфора в количестве от около 0,01% масс. до около 0,1% масс., серы в количестве от около 0,01% масс. до около 0,1% масс., алюминия в количестве от около 0,01% масс. до около 0,04% масс., хрома в количестве от около 0,1% масс. до около 0,5% масс., меди в количестве от около 0,1% масс. до около 0,5% мас, никеля в количестве от около 0,1% масс. до около 0,5% масс., молибдена в количестве от около 0,05% масс. до около 0,1% масс, ниобия в количестве от около 0,005% масс. до около 0,02% масс., титана в количестве от около 0,01% масс. до около 0,05% масс., ванадия в количестве от около 0,01% масс. до около 0,04% масс., и любой их комбинации.
18. Способ, включающий этапы, в которых:
полимеризуют олефиновый мономер в петлевом реакторе в присутствии катализатора и разбавителя, при этом петлевой реактор содержит непрерывный трубчатый корпус;
получают суспензию, содержащую твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, при этом суспензия в петлевом реакторе образует суспензионную пленку вдоль внутренней поверхности корпуса, и при этом, во время полимеризации в петлевом реакторе поддерживается отношение теплового сопротивления через суспензионную пленку к тепловому сопротивлению через трубчатый корпус около 3,0 или ниже; и
циркулируют суспензию в петлевом реакторе, причем суспензия во время циркуляции имеет скорость больше, чем около 30 фут/с (около 9,1 м/с).
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что во время полимеризации в петлевом реакторе поддерживается отношение теплового сопротивления через суспензионную пленку к тепловому сопротивлению через трубчатый корпус около 2,0 или ниже.
20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что суспензия содержит концентрацию твердых частиц в диапазоне от около 25% масс. до около 70% масс.
21. Способ по п. 18, отличающийся тем, что суспензия содержит объемную долю твердых частиц выше, чем около 0,65.
22. Способ проектирования петлевого реактора суспензионной полимеризации, включающий этапы, в которых:
моделируют, с помощью процессора, петлевой реактор суспензионной полимеризации, при этом петлевой реактор суспензионной полимеризации содержит по меньшей мере один петлевой реактор и по меньшей мере одну рубашку охлаждения, причем между стенкой по меньшей мере одного петлевого реактора и рубашкой охлаждения существует кольцевое пространство;
определяют число Био на участке корпуса по меньшей мере одного петлевого реактора суспензионной полимеризации на основании моделирования;
регулируют значение по меньшей мере одного конструктивного параметра для петлевого реактора суспензионной полимеризации на основании моделирования;
повторяют моделирование, с помощью процессора, на основании отрегулированного значения по меньшей мере одного конструктивного параметра;
определяют, что один или более предварительно заданных конструктивных параметров получены на основании многократного повторения; и
выводят проект петлевого реактора суспензионной полимеризации на основании моделирования, регулирования, повторения и определения.
23. Способ по п. 22, дополнительно включающий этапы, в которых:
графически отображают по меньшей мере часть моделирования; и
регулируют значение по меньшей мере одного конструктивного параметра в ответ на графическое отображение.
24. Способ по п. 22, дополнительно включающий этапы, в которых:
определяют положение по меньшей мере одной рубашки охлаждения, примыкающей к, и, по существу, параллельной по меньшей мере части колонны по меньшей мере одного петлевого реактора.
25. Способ по п. 22, отличающийся тем, что по меньшей мере один конструктивный параметр для петлевого реактора суспензионной полимеризации содержит теплопроводность стенки по меньшей мере одного петлевого реактора, диаметр стенки, толщину стенки, скорость суспензии по меньшей мере в одном петлевом реакторе, плотность суспензии, вязкость суспензии, удельную теплоемкость суспензии, теплопроводность суспензии, расположение по меньшей мере одной рубашки охлаждения относительно стенки или любую их комбинацию.
26. Способ по п. 22, отличающийся тем, что один или более предварительно заданных конструктивных параметров содержат толщину стенки.
27. Способ по п. 22, отличающийся тем, что один или более предварительно заданных конструктивных параметров содержат внутреннее число Био, равное или меньше, чем около 3,0.
28. Способ по п. 22, отличающийся тем, что суспензия по меньшей мере в одном петлевом реакторе образует суспензионную пленку, имеющую пленочный коэффициент теплопередачи вдоль внутренней поверхности стенки по меньшей мере одного петлевого реактора, и при этом один или более предварительно заданных конструктивных параметров содержат коэффициент теплопередачи меньше, чем около 500 БТЕ⋅ч-1⋅фут-2⋅°F-1 (около 2840 Вт⋅м-2⋅К-1).
29. Способ по п. 22, отличающийся тем, что стенка по меньшей мере одного петлевого реактора имеет толщину и теплопроводность, и при этом один или более предварительно заданных конструктивных параметров содержат отношение теплопроводности к толщине, которое равно или больше, чем около 120 БТЕ⋅ч-1⋅фут-2⋅°F-1 (около 681 Вт⋅м-2⋅К-1).
30. Способ по п. 22, отличающийся тем, что по меньшей мере один петлевой реактор содержит суспензию, находящуюся в пределах стенки по меньшей мере одного петлевого реактора, при этом суспензия содержит твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, и при этом один или более предварительно заданных конструктивных параметров содержат объемную долю твердых частиц олефинового полимера в суспензии, которая больше, чем около 0,65.
Наверх