[发明专利]在聚合物脱挥过程中作为预热器的螺旋换热器

说明书

本发明涉及用于形成聚合物的方法，包括：在获得第一流出物流包括该聚合物和该溶剂的溶液的条件下在催化剂体系的存在下聚合溶于溶剂的单体；在至少一个螺旋换热器中加热第一流出物流以产生第二流出物流，其中该第一流出物流以相对于该螺旋换热器的螺旋的横流方向流过该螺旋换热器，并进行该第二流出物流的分离以产生：包括聚合物且基本上不含所述溶剂的第三流出物流；以及包含该溶剂和未反应的单体的再循环流。这里还提供了脱挥聚合物流的方法。

发明人：Yifeng Hong和Jay L.Reimers

优先权要求

本申请要求2016年8月31日提交的美国临时申请序列号62/381,777和2016年10月17日提交的欧洲申请16194125.7的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。

发明领域

本发明涉及新的使用至少一个螺旋换热器的聚合方法。

发明背景

用于制备聚合物，比如聚烯烃的聚合方法，典型地需要从最终产物去除未反应的单体和溶剂(即挥发性组分)。之后将单体和溶剂再循环回到聚合方法中。一般来说，去除单体和溶剂通过聚合物溶液流的脱挥来实现。脱挥可通过升高聚合物溶液的温度，例如至高于聚合物溶液的沸点和去除挥发性组分来实现。还可降低挥发性组分的分压。例如，可使聚合物溶液流通过预热器，然后引入具有降低压力的脱挥器，比如室或容器。

典型地，壳式和管式换热器和板式换热器在脱挥期间用作预热器。壳式和管式换热器(STHE)由含有一束管道的壳组成，其中聚合物溶液可流过管道(管道侧面)病情加热流体可流出管道但仍在壳(壳侧面)内，以在聚合物溶液和加热流体之间传热。例如，EP0359432总体披露了用作预热器的STHE，其连接到具有分配器的真空容器以再塑形聚合物丝股。US EP0359432报告了通过用于脱挥具有高固含量的聚合物溶液的板状分配器连接到脱挥器的STHE。另外，US 4,954,303披露了安装在真空室上的STHE，其具有低剪切速率混合器用于提高挥发性蒸发表面积。

板式换热器(PHE)由多层布置的加热平板组成，这些平板具有连接内部部分和外部部分的通道，聚合物溶液被引入所述内部部分，而在所述外部部分中聚合物溶液可被加热和脱挥。例如，US 5,453,158报告了具有多种通道宽度的PHE，其被嵌入封闭的壳中以脱挥聚合物溶液，而US 4,808,262披露了通过加热聚合物溶液来脱挥聚合物溶液的方法。

虽然STHE和PHE已被用作聚合物溶液脱挥期间的预热器许多年，但它们的使用仍存在很多问题。尤其是，进行脱挥的聚合物溶液一般来说具有高固含量(例如约15wt％-约90wt％)，使其成为高粘性层流流体。因此，需要大的传热面积来满足必要的传热效率。关于STHE，大的传热面积转变成管道数量和壳尺寸提高，导致设备尺寸和成本提高。此外，这样的管道数量和壳尺寸提高可以导致聚合物溶液流过管道时不期望的高压降；因此，需要更昂贵的泵。而且，当管道直径较大时，会存在高径向温度梯度。例如，当使用0.75英寸管道直径时，最大径向温度差可以高达300°F(149℃)。高径向温度梯度中，靠近管道壁存在的高温会引起聚合物降解，而靠近管道中心的低温会妨碍脱挥。如Green,D.W.,Perry,R.H.(Eidtors)Perry’s Chemical Engineers’Handbook(第8版).Chapter 11:Heat TransferEquipment.McGraw-Hill,New York,2007中讨论的，虽然降低管道直径可以改进与不均匀加热相关的问题，但压降大幅提高。

另外，可能在预热器中发生聚合物结垢。聚合物会在STHE中的管道束中结垢并积聚，特别是当该管道很长时。当发生结垢时，必须关闭STHE以进行清理和/或更换部件，打断了聚合物的生产并增加了成本。类似于STHE，PHE也有相同的缺点和限制(例如结垢)。虽然US9,708,428披露了螺旋换热器，但其披露的是用于聚合物的聚合。