液液分离器界面检测系统以及使用该检测系统的聚合方法
【专利摘要】本发明提供一种用于检测聚合物富相与溶剂富相之间的界面的系统，包括：液液分离器，其被配置为通过进料口接收聚合物溶液作为在基于溶剂的聚合反应器中所产生的包括溶剂、聚合物和未反应的单体的入口流，其中容器被配置为提供至少20分钟的停留时间并且允许所述流分离为所述聚合物富相和所述溶剂富相；第一声波收发器，用于发送来自所述液液分离器的顶部或底部的第一声波信号并且接收所述声波信号的第一反射部分，所述声波信号的反射部分为所述声波信号穿过所述溶剂富相与所述聚合物富相之间的液液界面所创建，其中，所述第一声波收发器被定位为使得其传输与所述液液界面垂直地行进的信号。
【专利说明】液液分离器界面检测系统以及使用该检测系统的聚合方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液液分离器界面检测系统以及使用所述液液分离器界面检测系统的聚合方法。
【背景技术】
[0002]液液分离器用在多种应用中，以分离具有不同密度的两种液相。液液分离器可以用于在溶液聚烯烃方法中分离溶剂和聚合物。对于溶液的稳定性，控制聚合物溶液与纯溶剂之间的界面层(界(rag)层)是十分重要的。该层的位置确定两种液体之间的分离程度。遗憾的是，分离器并不包含用于查看界面的任何侧部玻璃，以及用于检测碳钢导管中的聚合物和溶剂界面的声波探针。
【发明内容】
[0003]本发明是一种液液分离器界面检测系统以及使用所述液液分离器界面检测系统的聚合方法。
[0004]在一个实施方式中，本发明提供一种用于检测聚合物富相与溶剂富相之间的界面的系统，包括:液液分离器(LLS)，其被配置为通过进料口接收在基于溶剂的聚合反应器中所产生的包括溶剂、聚合物和未反应单体的入口流，其中，容器被配置为提供至少20分钟的停留时间并且允许所述流分离为所述聚合物富相和所述溶剂富相；第一声波收发器，用于发送来自所述液液分离器的顶部或底部的第一声波信号并且接收所述声波信号的第一反射部分，所述声波信号的反射部分为所述声波信号穿过所述溶剂富相与所述聚合物富相之间的液液界面所创建，其中，所述第一声波收发器定位为使得其传输与所述液液界面垂直地行进的信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]为了说明本发明的目的，在附图中示出示例性的形式；然而，应理解，本发明不限于所示的精确布置和手段。
[0006]图1是根据本发明实施方式的具有两个声波收发器的液液分离器的示意图；以及
[0007]图2的图线展现出现液液分离时作为分离剂浓度的函数的溶剂富相和聚合物富相的溶液密度的变化以及声波收发器用于在形成两种液相时检测两相之间的液液界面的存在性的能力。
【具体实施方式】
[0008]本发明是一种液液分离器界面检测和控制系统以及使用所述液液分离器界面检测和控制系统的和聚合方法。
[0009]根据本发明的液液分离器界面检测系统包括:液液分离器(LLS)，其被配置为通过进料口接收聚合物溶液作为在基于溶剂的聚合反应器中所产生的包括溶剂、聚合物和未反应单体的入口流，其中，容器被配置为提供至少20分钟的停留时间并且允许所述流分离为聚合物富相和溶剂富相；第一声波收发器，用于发送来自所述液液分离器的顶部或底部的第一声波信号并且接收所述声波信号的第一反射部分，所述声波信号的反射部分为所述声波信号穿过所述溶剂富相与所述聚合物富相之间的液液界面所创建，其中，所述第一声波收发器定位为使得其传输与所述液液界面垂直地行进的信号。
[0010]通常在本发明实施方式中使用的液液分离器系统通常描述于美国专利申请公开N0.20120088893中，其公开内容通过引用并入到本申请。如在此所讨论的那样，液液分离器可以用于通过使用溶液聚合方法中的下临界溶液温度(LCST)的现象来从聚合物溶液移除溶剂。本发明涉及使用声波收发器以检测聚合物富相与溶剂富相之间的液液界面的位置。
[0011]根据本发明的聚合方法包括:A)在存在反应溶剂时使一种或多种单体聚合，以形成聚合物溶液；B)将所述聚合物溶液作为入口流传送到液液分离器中，而不将热量加入到所述溶液，其中在所述液液分离器之前或之内以受控方式主动降低所述聚合物溶液的压力，以诱导至少两个液相，即聚合物富相和溶剂富相，其中所述聚合物富相中的聚合物的浓度高于传送到所述液液分离器的所述聚合物溶液中的聚合物的浓度；以及C)通过使用位于所述液液分离器内的声波收发器来检测所述聚合物富相与所述溶剂富相之间的界面；以及D)移除所述溶剂富相和所述聚合物富相之一或二者。
[0012]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述聚合物溶液在LLS中的停留时间为至少20分钟。至少20分钟的所有单独值和子范围包括并公开于本申请中；例如，停留时间可以为20、24、28、32、36或40分钟的下限。例如，停留时间可以为至少20分钟，或在替选方案中，停留时间可以为至少30分钟，或在替选中，停留时间可以为至少40分钟。停留时间是流体(典型地两相)在LLS中耗费的平均时间量。该时间计算为“LLS导管的容积”/ “进入LLS的入口流的容积流速”。
[0013]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述第一声波收发器被部分地包围在套筒中。在这些实施方式中，套筒被配置并且放置为使得其不中断或影响所述声波收发器所生成的声波的路径。
[0014]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述进料口将所述聚合物溶液馈送到所述液液分离器的底部部分。
[0015]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器被封护。
[0016]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器是重力分离器。
[0017]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述系统还包括聚合物富相出口阀，其包括流量计以及位于所述流量计任一侧上的差分压力发送器。
[0018]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述系统还包括自动化控制阀，用于控制所述液液分离器中的聚合物富相的位置。
[0019]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述系统还包括第二声波收发器，用于发送来自所述液液分离器的顶部或底部的第二声波信号并且接收所述声波信号的第二反射部分。
[0020]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述系统还包括控制系统，用于接收并且分析从所述第一声波收发器并且可选地从所述第二声波收发器所恢复的数据。
[0021]声波收发器及其控制系统是本领域公知的并且是商用的。一种示例性商用声波收发器和控制系统可以商品名INTERFAZER得自Transducer美国(德克萨斯州，休斯顿)。
[0022]如在此使用的那样，术语“声波收发器”表示包括声波发送器和声波接收器的设备。声波收发器在本发明的系统和方法中是有用的，并且基于有源SONAR的原理。有源声纳产生声波的脉冲、声波，然后检测脉冲的反射波。通常使用包括信号发生器、功率放大器和电声换能器/阵列的声纳发射器以电子方式来产生这种声波的脉冲。可以采用波束形成器将声功率汇聚到波束中。一部分声波反射自具有不同密度的两种液相之间或液相与固相之间的界面。反射部分为所述声波收发器所接收，可以基于液体中声波的速度使用已知的原理来计算距所述界面的距离。商用系统(例如INTERFAZER)典型地包括用于将反射的声波转换为电子信号并且计算生成反射声波的界面的位置的标准电子设备和软件。
[0023]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述声波收发器提供连续界面检测。
[0024]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述声波收发器提供断续界面检测。在这些实施方式中，所述声波收发器可以按所指定的时间间隔或根据需要来发送并且接收信号。
[0025]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于反应溶剂是重烃溶剂(例如含有C6-Cltl烃成分)和轻烃溶剂(例如，含有C2-C5烃成分)的混合物。可以通过降低压力来实现液液分离，由此诱导形成两相——聚合物富液相和溶剂富液相。
[0026]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述重烃溶剂包括至少一种含有6-10个碳原子的烃。在替选实施方式中，所述至少一种烃可以包括至少一种含有7-9个碳原子的烃。
[0027]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述重烃溶剂不包括含有少于6个碳原子的烃，不过可能存在残余量的这些烃(基于重烃溶剂的总重量，典型地小于1000ppm)。在此使用的“烃”指代仅以碳和氢原子构成的有机分子。
[0028]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述轻烃溶剂包括至少一种含有2-5个碳原子的烃。在一个实施方式中，所述轻烃溶剂包括至少一种含有2-4个碳原子的烃。
[0029]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述轻烃溶剂不包括含有多于5个碳原子的烃，不过可能存在残余量的这些烃(基于轻烃溶剂的总重量，典型地小于1000ppm)。在此使用的“烃”指代仅以碳和氢原子构成的有机分子。
[0030]在一个实施方式中，所述轻烃溶剂选自乙烷、丙烷、异丁烷或异戊烷或其混合物，并且优选地丙烷或异丁烷。
[0031]在一个实施方式中，基于所述聚合物溶液的重量，所述轻烃溶剂为5-40wt%。5-40wt%的所有单独值和子范围包括并公开于本申请中；例如，聚合物溶液中轻烃溶剂的量可以为从5、15、25或35?丨％的下限到10、20、30或40?丨％的上限。例如，所述聚合物溶液中所述轻烃溶剂的量可以为5-40wt%，或在替选方案中，所述聚合物溶液中所述轻烃溶剂的量可以为20-35wt%。
[0032]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述重烃溶剂选自正己烷、正庚烷、正辛烷、异辛烷、正壬烷、正癸烷或其混合物，优选地正辛烷、异辛烷、正壬烷、正癸烷或其混合物，或更优选地正辛烧。
[0033]在一个实施方式中，所述溶剂占20-50wt%，基于所述轻烃溶剂和所述重烃溶剂的重量之和。20-50wt%的所有单独值和子范围包括并公开于本申请中；例如，基于轻烃溶剂和重烃溶剂的重量之和，轻烃溶剂的量可以从20、30或40被％的下限到25、35、45或50wt%的上限。例如，基于轻烃溶剂和重烃溶剂的重量之和，轻烃溶剂的量可以为20-50wt%，或在替选方案中，为20-40wt%。
[0034]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述轻烃溶剂包括C3烃并且所述重烃溶剂包括具有8或更多个碳原子的烃。
[0035]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述轻烃溶剂包括C3烃并且所述重烃溶剂包括具有10或更多个碳原子的烃。
[0036]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在所述聚合方法中没有用于将所述溶剂的重烃成分和轻烃成分彼此分离的特殊操作(比如蒸馏)。
[0037]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在所述聚合方法中没有用于以将所述溶剂与所述单体和共聚单体分离的特殊单元操作(诸如蒸馏)。
[0038]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在所述聚合方法中没有用于将所述溶剂与所述聚合物分离的特殊单元操作(诸如蒸懼)。
[0039]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在步骤B中进入所述液液分离器的所述聚合物溶液中的聚合物浓度为5-30Wt%，基于所述聚合物溶液的重量。聚合物溶液的5-30Wt%的所有单独值和子范围包括并公开于本申请中；例如，聚合物溶液中的聚合物浓度可以为5、15或25?〖％的下限到10、20或3(^七％的上限。例如，聚合物溶液中的聚合物浓度可以为5-30wt%，或在替选方案中，聚合物溶液中的聚合物浓度可以为10-15wt %，或在替选方案中，聚合物溶液中的聚合物浓度可以为15-20wt%。
[0040]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在步骤B中离开所述液液分离器的聚合物富相中的聚合物浓度为20-50wt%。20-50wt%的所有单独值和子范围包括并公开于本申请中；例如，离开液液分离器的聚合物富相中的聚合物浓度可以为20、30、40或45?七％的下限到25、35、45或50界七％的上限。例如，离开液液分离器的聚合物富相中的聚合物浓度可以为20-50wt%，*在替选方案中，离开液液分离器的聚合物富相中的聚合物浓度可以为35-50wt%，或在替选方案中，离开液液分离器的聚合物富相中的聚合物浓度可以为20-35wt%，或在替选方案中，离开液液分离器的聚合物富相中的聚合物浓度可以为30-40wt %。
[0041]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在每个反应器与所述液液分离器之间不加入热量。
[0042]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述处理不包含加热设备(诸如步骤A与步骤B之间的热交换器)。
[0043]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在步骤A和步骤B中热量并未通过热交换器加入到所述聚合物溶液。
[0044]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在步骤A和步骤B中热量并未通过较高温度流(较高能量)加入到所述聚合物溶液。
[0045]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于并不重复步骤B。
[0046]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于步骤B得以重复。
[0047]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在步骤B中所述聚合物溶液仅形成两种液相。
[0048]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于无轻烃溶剂加入到步骤B。
[0049]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于轻烃溶剂加入到步骤B。
[0050]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于一种或多种相分离剂在所述液液分离器之前或之内加入到所述聚合物溶液。
[0051]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于无相分离剂在所述液液分离器之前或之内加入到所述聚合物溶液。在另一实施方式中，无相分离剂在所述液液分离器之后加入到所述聚合物溶液。
[0052]相分离剂的一些实例包括H2、N2、CO、CO2, C3H8和CH4。
[0053]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述聚合物富相不含有多于5wt%的夹带(entrained) “溶剂富相”，基于这两相的重量之和。
[0054]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在步骤B中所述液液分离器中的压力小于或等于SOOpsig。小于或等于SOOpsig的所有单独值和子范围包括并公开于本申请中；例如，液液分离器中的压力可以为800psig的上限。例如，液液分离器中的压力可以为700psig的上限，或在替选方案中，液液分离器中的压力可以为600psig的上限。
[0055]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在步骤B中所述液液分离器中的压力是400psig至800psig。
[0056]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器中的压力是450psig至700psig。
[0057]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器中的压力是500psig至600psig。
[0058]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在所述液液分离器中的温度大于或等于150°C。大于或等于150°C的所有单独值和子范围包括并公开于本申请中。例如，液液分离器中的温度可以为1500C的上限，或在替选方案中，液液分离器中的温度可以为160°C的上限，或在替选方案中，液液分离器中的温度可以为170°C的上限。
[0059]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于在步骤B中所述液液分离器中的温度是150°C至220°C。
[0060]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器中的温度是160°C至210°C。
[0061]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器中的温度是165°C至205°C。
[0062]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器是容器。
[0063]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器具有大于或等于10加仑的容量。
[0064]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器具有大于或等于100加仑的容量。
[0065]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器具有大于或等于1000加仑的容量。
[0066]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器具有大于或等于10，000加仑的容量。
[0067]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器具有大于或等于50，000加仑的容量。
[0068]在一个实施方式中，所述液液分离器具有10至50，000加仑的容量。在一个实施方式中，所述液液分离器具有100至25，000加仑的容量。在优选实施方式中，在所述液液分离器中不发生机械混合。
[0069]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述液液分离器在步骤B中包含至少两种液相。如以重力方式所确定的那样，液相的密度为大于或等于0.2g/cc，优选地大于或等于0.3g/cc。
[0070]所述液液分离器可以包括在此所描述的两个或更多个实施方式的组合。
[0071]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述溶剂富相包括少于100ppm聚合物。少于100ppm聚合物的所有单独值和子范围包括并公开于本申请中；例如，溶剂富相中聚合物的量可以为250、350、450、550、650、750、850、950 或 100ppm 的上限。
[0072]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于步骤(A)在溶液聚合反应器中进行。
[0073]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于步骤(A)在连续搅拌罐式反应器中进行。
[0074]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述聚合方法还包括由声波收发器所接收的反射声波信号来计算所述界面的垂直位置。
[0075]在替选实施方式中，本发明提供根据任何前述实施方式的液液分离器界面检测系统和聚合方法，不同之处在于所述聚合方法还包括基于所述界面的垂直位置通过移除所述溶剂富相和所述聚合物富相之一或二者来调整流速。
[0076]图1是具有两个声波收发器2和4的液液分离器I的示意图。液液分离器I包括溶剂富相6和聚合物富相8。如图1所示，各自定位声波收发器2和4使得来自每个转发器的声波与液液界面成直角。来自聚合反应器的聚合物溶液通过入口 10进入液液分离器I。
[0077]在此所使用的术语“聚合物”指代通过使单体(无论是相同还是不同类型的)聚合而制备的聚合化合物。上位术语聚合物因此涵盖术语均聚物(用于指代仅由一种类型的单体制备的聚合物)以及下文中所定义的术语互聚物。在此所使用的术语“互聚物”指代通过至少两种不同类型的单体的聚合所制备的聚合物。上位术语互聚物因此包括共聚物(用于指代由两种不同类型的单体制备的聚合物)以及由多于两种不同类型的单体制备的聚合物。
[0078]在此所使用的术语“基于烯烃的聚合物”指代聚合物，其含有至少大于50wt%聚合的烯烃(例如乙烯或丙烯)(基于聚合物的重量)，以及任选的一种或多种另外共聚单体。
[0079]在此所使用的术语“基于乙烯的聚合物”指代聚合物，其含有至少大于50wt%聚合的乙烯(基于聚合物的重量)以及任选的一种或多种另外共聚单体。
[0080]在此所使用的术语“基于丙烯的聚合物”指代聚合物，其含有至少大于50wt%聚合的丙烯(基于聚合物的重量)以及任选的一种或多种另外共聚单体。
[0081]与所考虑的两相或更多相有关的在此所使用的术语“聚合物富相”指代这样的相，基于聚合物富相的总重量，通过重量分级所测量，该相含有较大浓度的聚合物。
[0082]与所考虑的两相或更多相有关的在此所使用的术语“溶剂富相”指代这样的相，基于溶剂富相的总重量，通过重量分级所测量，该相含有较大浓度的溶剂。
[0083]在此所使用的术语“重烃溶剂”指代非反应性烃(相对于聚合催化剂)，其含有至少一种带有六个或更多个碳原子的烃。典型地，重烃溶剂具有高于95°C的正常沸点。重烃溶剂不包括含有少于六个碳原子的烃，不过可能存在残余量的这些烃(典型地小于lOOOOppm，基于重烃溶剂的总重量)。在此使用的“烃”指代仅以碳和氢原子构成的有机分子。实例是烷烃(比如正辛烷、正壬烷、异辛烷)以及烯烃(比如辛烯的异构体，具有并不位于末端碳原子上的双键的烯烃)。
[0084]在此所使用的术语“轻烃溶剂”指代非反应性烃(相对于聚合催化剂)，其含有至少一种带有五个或更少个碳原子的烃。典型地，轻烃溶剂具有低于40°C的正常沸点。轻烃溶剂不包括含有多于五个碳原子的烃，不过可能存在残余量的这些烃(典型地小于lOOOOppm，基于轻烃溶剂的总重量)。在此使用的“烃”指代仅以碳和氢原子构成的有机分子。实例包括乙烷、丙烷、异丁烯等。
[0085]在此所使用的相指代空间区域(热动力学体系)，遍布该空间区域，物质的所有物理性质基本上是均匀的。物理性质的实例包括密度、折射率和化学组成。
[0086]液液相是不混溶的两种单独液相的组合。
[0087]在此所使用的术语“液液分离器(LLS) ”指代用于分离两种或更多种液相的设备。分离源自为了诱导两种或更多种液相而采取的具体动作(例如压力的减少)。
[0088]在此所使用的术语“聚合物溶液”指代在一种或多种溶剂(通常在分子量方面比聚合物低得多)中完全溶解聚合物从而形成均相(最常见处于液态)。溶液包括聚合物和溶剂，并且可以还包括未反应的单体以及聚合反应的其它残余物。
[0089]在此所使用的术语“溶剂”指代这样的物质(例如，烃或两种或更多种烃的混合物(不包括单体和共聚单体))，其溶解感兴趣物质(比如单体和/或聚合物)，产生液相。
[0090]在此所使用的术语“混合的溶剂”指代两种或更多种溶剂的混合物(例如两种或更多种烃的混合物)。
[0091]在此所使用的术语“单种溶剂”指代一种溶剂(例如一种烃)。
[0092]在此所使用的术语“溶液聚合”指代所形成的聚合物溶解在聚合溶剂中的聚合方法。
[0093]在此所使用的术语“相分离剂”指代这样的物质，当将该物质加入到存在的聚合物溶液时，具有在给定的聚合物重量分率降低下临界溶液温度(LCST)的效果。
[0094]在此所使用的下临界溶液温度(LCST)定义为这样的温度:高于该温度时，在固定压力，具有固定组成的溶液分离为两个液相，而低于该温度时，溶液作为单一液相而存在。
[0095]在此所使用的术语“聚合体系”指代包括单体、溶剂和催化剂并且将在适当条件下经历聚合反应的混合物。聚合体系对应于向反应器的总进料。
[0096]在此所使用的术语“绝热反应器”指代没有主动热量移除机制并且没有主动热量添加机制的反应器。
[0097]在此所使用的术语“减压装置”指代允许减少连续的液体流或固定液体批料的压力的设备(例如控制阀)。
[0098]在此所使用的短语“以受控方式主动减少”指代例如使用控制阀以将压力以期望的速率减少到期望水平。
[0099]在此所使用的术语“单相聚合物溶液”指代在一种或多种溶剂(通常在分子量方面比聚合物低得多)中完全溶解聚合物从而形成均相(最常见处于液态)。
[0100]在此所使用的用语“聚合物富相中的聚合物的浓度”指代聚合物的重量分率，基于含有聚合物的溶液(聚合物富相)的总重量。
[0101]在此所使用的用语“溶剂富相中的聚合物的浓度”指代聚合物的重量分率，基于含有聚合物的溶液(溶剂富相)的总重量。
[0102]在此所使用的术语“亚临界区域”指代低于聚合介质(定义为溶剂、单体和共聚单体的混合物[无催化剂或助催化剂])的临界温度的聚合温度以及低于聚合介质的临界压力的聚合压力。
[0103]在此所使用的术语“临界温度”指代这样的聚合介质的温度:高于该温度时，无论任何压力改变，聚合介质都不相分离。
[0104]在此所使用的术语“临界压力”指代这样的聚合介质的压力:高于该压力时，无论任何温度改变，聚合介质都不相分离。
[0105]术语“浊点压力”是这样的压力:低于该压力，在固定温度具有固定组成的聚合物溶液分离为两个液相。高于该压力时，聚合物溶液是单液相。
[0106]“浊点温度”是这样的温度:高于(阈值温度)时，在固定压力具有固定组成的聚合物溶液分离为两个液相。低于该温度时，聚合物溶液是单液相。此外，浊点温度也可以是顶点温度(ceiling temperature),低于该温度,存在两个相；高于该温度,存在一个相。
[0107]实施例
[0108]以下实施例示出本发明但并非意图限制本发明的范围。图2示出INTERFAZER声波收发器所检测的溶剂富相和聚合物富相的分离。来自用于生产半结晶的含有非常少的二烯的乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物(EPDM)的单一溶液连续搅拌反应器的聚合物溶液用于产生图2中的信息。高反应器压力用于确保用于均相聚合的单液相环境。随着聚合物溶液通过反应器压力控制阀，聚合物溶液的压力从2200psig快速地减少到800psig。使用来自VXLEApS (丹麦，哥本哈根)的VXLE建模软件，在液液分离之后所得的聚合物富流的密度在185°C和783psig预测为35.51bs/ft3，其中聚合物富相与溶剂富相之间的溶液密度差值为91bs/ft3。图2示出作为时间和相分离剂浓度的函数的相分离。在图2上，最左边位置指示用于注射相分离剂的开始时间。此时，聚合物富相和溶剂富相的密度彼此十分接近并且接近反应器流出物(聚合物溶液)密度。开始于y轴的最左边所指示的时间，丙烷(一种分离剂)馈送到液液分离器中。随着液液分离器中的丙烷浓度增加，溶剂富相的溶液密度降低。在13%的丙烷浓度，溶剂富相显示出密度方面的快速降低。在该同一丙烷浓度，声波收发器显示40-50%液液界面位置(“第I次大密度降低”)。在达到15%丙烷时，丙烷水平保持恒定，在此时间期间，密度差得以保持，并且声波收发器显示清晰的界面。随后，移除丙烷。在下降到低于13%丙烷时，聚合物富相和溶剂富相的粘度彼此接近，并且音波换能器并不显示清晰的相分离。在图2中，长虚线指示聚合物富相密度，点划线指示溶剂富相密度，实线指示丙烷含量，声波收发器信号由点线指示。
[0109]在不脱离本发明的精神和基本属性的情况下，可以通过其它形式来实施本发明，并且相应地，至于指示本发明的范围，应参照所附权利要求，而不是前面的说明书。
【权利要求】
1.一种用于检测聚合物富相与溶剂富相之间界面的系统，包括: 液液分离器，其被配置为通过进料口接收在基于溶剂的聚合反应器中所产生的包括溶齐U、聚合物和单体的入口流，其中，容器被配置为提供至少20分钟的停留时间并且允许所述流分离为所述聚合物富相和所述溶剂富相； 第一声波收发器，用于发送来自所述液液分离器的顶部或底部的第一声波信号并且接收所述声波信号的第一反射部分，所述声波信号的反射部分为所述声波信号穿过所述溶剂富相与所述聚合物富相之间的液液界面所创建，其中，所述第一声波收发器被定位为使得其传输与所述液液界面垂直地行进的信号。
2.如权利要求1所述的系统，还包括套筒，所述套筒部分地或完整地包围所述第一声波收发器。
3.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述进料口将所述流馈送到所述液液分尚器的底部部分。
4.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述液液分离器受封护。
5.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述液液分离器是重力分离器。
6.如前述权利要求中的任一项所述的系统,还包括聚合物富相出口阀，所述聚合物富相出口阀包括流量计和位于所述流量计任一侧上的差分压力发送器。
7.如前述权利要求中的任一项所述的系统，还包括自动化控制阀，用于控制所述液液分离器中的聚合物富相的位置。
8.如前述权利要求中的任一项所述的系统，还包括第二声波收发器，所述第二声波收发器用于发送来自所述液液分离器的顶部或底部的第二声波信号，并且接收所述声波信号的第二反射部分。
9.如前述权利要求中的任一项所述的系统，还包括控制系统，所述控制系统用于接收并且分析从所述第一声波收发器和任选的所述第二声波收发器所恢复的数据。
10.一种聚合方法，包括:A)在存在溶剂时使一种或多种单体聚合，以形成聚合物溶液；B)将所述聚合物溶液传送到液液分离器，而不将热量加入到所述溶液，其中在所述液液分离器之前或之内以受控方式主动降低所述聚合物溶液的压力，以诱导至少两个液相，即聚合物富相和溶剂富相，其中所述聚合物富相中的聚合物的浓度高于传送到所述液液分离器的所述聚合物溶液中的聚合物的浓度；以及C)通过使用位于所述液液分离器内的声波收发器来检测所述聚合物富相与所述溶剂富相之间的界面；以及D)移除所述溶剂富相和所述聚合物富相之一或二者。
11.如权利要求10所述的聚合方法，其中，从所述液液分离器移除所述溶剂富相，并且所移除的溶剂富相包括少于100ppm聚合物。 维持在大于或等于150°的温度。
12.如权利要求10-11中的任一项所述的聚合方法，其中，步骤(A)在溶液聚合反应器中进行。
13.如权利要求10-12中的任一项所述的聚合方法，其中，步骤(A)在连续搅拌罐式反应器中进行。
14.如权利要求10-13中的任一项所述的聚合方法，还包括由所述声波收发器所接收到的反射声波信号来计算所述界面的垂直位置。
15.如权利要求10-14的任一项所述的聚合方法，还包括基于所述界面的所述垂直位置来调整移除所述溶剂富相和所述聚合物富相之一或二者的流速。
【文档编号】G01F23/296GK104285144SQ201380023937
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年3月14日 优先权日:2012年5月9日
【发明者】C·海波利特, A·Y·王 申请人:陶氏环球技术有限责任公司