[发明专利]用于过氧化物引发剂注射的低密度聚乙烯（LDPE）管状反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于注射流体至处于提高的温度和压力下的另一流体中的设备，和包括至少一个该设备的系统。更具体地，本发明涉及用于注射有机过氧化物至处理流体中的设备，该处理流体包含乙烯且可选地包含一种或多种共聚单体，以形成自由基聚合乙烯基聚合物(free-radical polymerized ethylene-based polymer)产品。

背景技术

本领域熟知使用管状反应器由乙烯和可选地一种或多个共聚单体来形成低密度乙烯基聚合物(例如低密度聚乙烯(LDPE))的方法。整个处理是包含处理流体的管状反应器内的自由基聚合，其中处理流体部分地包括乙烯且乙烯在高度放热反应中被转变为乙烯基聚合物。反应在高操作压力(约1000巴至4000巴)下以约160℃至约360℃的最大温度发生于湍流处理流体流动条件状况中。反应启动温度，或其中单体(以及可选的共聚单体)至聚合物转变(或在其中沿反应管的多个反应点重新启动的情况)被启动的温度，是从约120℃至约240℃。管状反应器的典型的单次转换值是从约百分之20至约百分之40。

反应通过注射引发剂至反应器管中的至少一个区域中而被启动(或重新启动)。在热量(通常是潜热-处理流体通常已经处于适当的反应温度下)存在的情况下，引发剂被与处理流体混合，引发剂形成自由基分解产物。分解产物开始与乙烯(以及可选的共聚单体)自由基聚合反应，以形成乙烯基聚合物产品。

反应在反应区域中产生大量热。如果没有适当冷却，处理流体中的绝热温度上升(该处理流体现在包含吸收和保持热量的乙烯基聚合物产品)最终导致不适宜的和可能不可控制的反应。这种不期望的反应可包括乙烯分解(形成产品，例如碳、甲烷、乙炔和乙烷)，高分子量聚合物链的形成，和通过结合和交联的终止，这可导致分子量分布的加宽。由于变化的产品质量和一致性导致的这种不期望的反应范围的结果引起反应器系统关闭、通风和清理。

不期望的反应还可发生在处理流体中的引发剂的不适当分布时。在正常的处理操作条件下，在被注射至处理流体中后引发剂快速地分解为自由基产品。引发剂至处理流体中的分散通常导致处理流体流内的高引发剂浓度的局部区域。该局部引发剂区域促进了处理流体中的不平衡反应分布：在局部引发剂区域附件的较大量的聚合和热量产生，而在其它地方较小。

该不平衡反应分布可导致处理相关的问题，例如在引发剂注射点附件的高分子量材料形成，其可阻塞注射口或处理流体流动通道。其也可导致注射点附件或沿反应管的壁的高分子量材料的形成，其导致偶尔的“高分子量材料的抛弃”。如前所述，其也可导致乙烯分解。如果大浓度的新鲜引发剂在反应区段(其中温度被升高)接触反应器管的壁，引发剂可分解和快速地反应，开始局部反应“热点”，其可传播为遍及系统范围的分解。

已经进行了各种尝试以通过各种喷嘴构造和其它系统变化来增强被注入处理流体流中的材料的混合。英国专利NO.1,569,518(Kita等)描述了使用机械约束-静力管内混合器-来建立湍流。美国专利No.3,405,115(Schapert等)描述了喷头的同族物，其中气流被分裂，催化剂以一个流注射，且气流重新结合。

PCT专利公开No.WO 2005/065818(Hem等)描述了一种非圆形反应管造型。美国专利No.6,677,408(Mahling等)描述了一种狗骨头压缩件，其具有管内叶片，用于在引发剂点的上游产生两股相对旋转的气流。美国专利No.6,951,908(Groos等)具有“漩涡元件”用于把引发剂引入到反应器系统中。欧洲公开申请No.0449092(Koehler等)描述了常规注射喷嘴。

发明内容

在本发明的实施例中，一种用于混合引发剂与处理流体的引发剂注射喷嘴，可包括：本体，包括用于接收处理流体的入口、出口、和用于接收引发剂的注射器入口；处理流体流动通道，处理流体通过该处理流体流动通道沿中心处理流轴线在所述入口和出口之间行进，该处理流体流动通道还依次包括收缩部、喉部、和扩张部；引发剂流体流动通道，引发剂通过该引发剂流体流动通道沿注射器中心垂直轴线在注射器入口和注射器出口之间行进，其中引发剂流体流动通道与处理流体流动通道在收缩部相交；针突，至少部分地包括引发剂流体流动通道且还包括成形注射器尖端，该成形注射器尖端形成引发剂流体流动通道的注射器出口；其中，注射器出口位于处理流体流动通道的收缩部中且当沿中心处理流轴线确定时在喉部的上游一水平偏置量处；以及其中，当沿注射器中心垂直轴线确定时，注射器出口被定位为偏离中心处理流轴线一垂直偏置量。