聚合反应器中的热传递

摘要

本公开涉及一种过程，其包括：在环路反应器中在催化剂和稀释剂的存在下聚合烯烃单体；以及制作包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂的浆料。在所述聚合过程期间在所述环路反应器内将毕奥数维持于约3.0或低于约3.0。所述环路反应器中的所述浆料沿着反应器壁的内表面形成具有膜系数的浆料膜，且所述膜系数小于约500BTU·hr

说明书

技术领域

本公开涉及聚合反应器系统中的热传递。

背景技术

例如聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃可以通过浆料聚合来制备。在此技术中，将例如稀释剂、单体和催化剂等进料引入到环路反应区，从而在反应区中形成浆料。在连续环路反应器中，浆料循环通过环路反应区，且单体在聚合反应中与催化剂反应。聚合反应产生浆料中的固体聚烯烃。具有固体聚烯烃的聚合产物随后从反应器转移且被分离而回收固体聚烯烃。

大体上，聚合过程是放热的，且产生的热必须从反应器移除以防止聚烯烃在反应器内熔化。这种过热可能导致反应器内的结垢、堵塞或其它不利影响。除了限制不利影响之外，维持反应器内的受控温度对于制作具有所需性质的产物也可为重要的。

发明内容

在一实施例中，一种过程包括在环路反应器中在催化剂和稀释剂的存在下聚合烯烃单体，以及制作包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂的浆料。在所述聚合期间在所述环路反应器内将毕奥数维持于约3.0或低于约3.0。所述环路反应器中的所述浆料沿着壳体的内表面形成具有膜系数的浆料膜，且所述膜系数小于约500BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。可以在所述聚合期间在所述环路反应器内将毕奥数维持于约2.0或低于约2.0，可以在所述聚合期间在所述环路反应器内将毕奥数维持于约1.5或低于约1.5，和/或可以在所述聚合期间在所述环路反应器内将毕奥数维持于约1.1或低于约1.1。所述浆料可包括约25wt％到约70wt％的范围中的固体浓度，所述浆料可包括约40wt％到约60wt％的范围中的固体浓度，和/或所述浆料可包括大于约50wt％的固体浓度。所述环路反应器包括具有厚度和导热率的壳体。膜系数与导热率的比率可在从约8.0ft^-1到约50ft^-1的范围中，和/或膜系数与导热率的比率可在从约14ft^-1到约35ft^-1的范围中。膜系数与厚度的比率可在从约1,400BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1到约240,000BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1的范围中，和/或膜系数与厚度的比率可在从约2,400BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1到约100,000BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1的范围中。导热率与厚度的比率可在从约100BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1到约10,000BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的范围中，和/或导热率与厚度的比率是在从约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1到约4,000BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的范围中。所述壳体可以包括选自由以下各项组成的群组的钢：A106>

在另一实施例中，一种反应器包括包含厚度和导热率的连续管状壳体，以及安置于所述连续管状壳体内的浆料。所述连续管状壳体界定连续环路，且所述导热率与所述厚度的比率大于或等于约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。所述浆料包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂，且所述浆料中的固体的体积分数大于约0.65。所述导热率与所述厚度的比率可大于或等于约160BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1，所述导热率与所述厚度的比率可大于或等于约250BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1，和/或所述导热率与所述厚度的比率可大于或等于约300BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。所述壳体的所述导热率可在约20BTU·hr^-1·ft^-1·°F^-1与约40BTU·hr^-1·ft^-1·°F^-1之间。所述壳体可以包括选自由以下各项组成的群组的钢：A106>

在另一实施例中，一种过程包括：在环路反应器中在催化剂和稀释剂的存在下聚合烯烃单体，其中所述环路反应器包括连续管状壳体；制作包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂的浆料；以及在所述环路反应器中循环所述浆料。所述环路反应器中的所述浆料沿着所述壳体的内表面形成浆料膜，且通过所述浆料膜的热传递阻力与通过所述管状壳体的热传递阻力的比率在所述聚合期间在所述环路反应器内维持于约3.0或低于约3.0。所述浆料在所述循环期间具有大于约30ft/s的速度。通过浆料膜的热传递阻力与通过管状壳体的热传递阻力的比率可在聚合期间在环路反应器内维持于约2.0或低于约2.0，和/或通过浆料膜的热传递阻力与通过管状壳体的热传递阻力的比率可在聚合期间在环路反应器内维持于约1.5或低于约1.5。所述浆料可以包括约25wt％到约70wt％的范围中的固体浓度。所述浆料可以包括高于约0.65的固体体积分数。所述浆料可以大于约40ft/s的速度循环，和/或所述浆料以大于约50ft/s的速度循环。

在另一实施例中，一种聚合过程包括：在环路反应器中在催化剂和稀释剂的存在下聚合烯烃单体；在所述环路反应器内制作包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂的浆料；以及使所述环路反应器的外表面的至少一部分与冷却剂流体接触。所述环路反应器中的所述浆料沿着所述环路反应器的内表面形成具有膜系数的浆料膜，且所述冷却剂流体沿着所述环路反应器的外表面形成具有冷却剂膜系数的冷却剂膜。所述膜系数与所述冷却剂膜系数的比率大于约2.0。在聚合期间外部毕奥数可以大于约2.0，和/或在聚合期间内部毕奥数可以小于约3.0。所述浆料包括高于约0.65的固体体积分数。聚合过程还可以包含在所述环路反应器中循环所述浆料，且所述浆料可以在所述循环期间具有大于约30ft/s的速度。

在另一实施例中，一种设计环路浆料聚合反应器的方法包括：在处理器上模拟环路浆料聚合反应器；基于所述模拟确定所述至少一个环路浆料聚合反应器的壳体区的毕奥数；基于所述模拟调整用于所述环路浆料聚合反应器的至少一个设计参数的值；基于所述至少一个设计参数的所述经调整值由所述处理器重复所述模拟；确定基于所述重复获得一个或多个预定设计参数；以及基于所述模拟、调整、重复和确定而输出环路浆料聚合反应器设计。所述环路浆料聚合反应器包括至少一个环路反应器和至少一个冷却护套，且所述至少一个环路反应器的壁与所述冷却护套之间存在环面。所述方法还可以包含：以图形方式显示所述模拟的至少一部分；以及响应于所述以图形方式显示而调整所述至少一个设计参数的所述值。所述方法还可以包含确定邻近于且基本上平行于所述至少一个环路反应器的支腿的至少一部分的所述至少一个冷却护套的位置。用于所述环路浆料聚合反应器的所述至少一个设计参数可以包括：所述至少一个环路反应器的所述壁的导热率，壁的直径，所述壁的厚度，所述至少一个环路反应器内的浆料的速度，所述浆料的浆料密度，所述浆料的粘度，所述浆料的比热容，所述浆料的导热率，所述至少一个冷却护套相对于所述壁的位置，或其任何组合。所述一个或多个预定设计参数可以包括壁厚度。所述一个或多个预定设计参数可以包括等于或小于约3.0的内部毕奥数。所述至少一个环路反应器中的浆料可以沿着所述至少一个环路反应器的壁的内表面形成具有膜系数的浆料膜，且所述一个或多个预定设计参数可以包括小于约500BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的所述膜系数。所述至少一个环路反应器的壁可以包括厚度和导热率，且所述一个或多个预定设计参数可以包括大于或等于约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的所述导热率与所述厚度的比率。所述至少一个环路反应器可以包括安置于所述至少一个环路反应器的壁内的浆料，所述浆料可以包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂，且所述一个或多个预定设计参数可以包括大于约0.65的所述浆料中的所述固体颗粒烯烃聚合物的体积分数。

从以下结合附图和权利要求书进行的详细描述将更清楚理解这些和其它特征。

附图说明

为了对本公开及其优点的更完整理解，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述。

图1示意性图示了环路聚合过程的实施例的过程流程图。

图2示意性图示了环路聚合过程的实施例的另一过程流程图。

图3A到3B图示了环路聚合反应器的一部分的横截面图。

图4图示了计算机系统的示意性布局。

具体实施方式

本文公开一种聚合反应器系统以及用于在某些热传递条件下操作所述聚合反应器系统的过程的实施例。

图1图示了聚合系统100的实施例的示意性过程流程图。系统100可以包括：环路浆料聚合反应器110，其形成聚合产物；第一管线120，其接收来自环路浆料聚合反应器110的聚合产物(例如，聚合产物浆料)；以及分离器皿140，其接收来自第一管线120的聚合产物(例如，作为聚合产物浆料)。可以从分离器皿140回收固体聚合物。

如上文公开，系统100可以包括环路浆料聚合反应器110。在本文公开的实施例中的一个或多个实施例中，反应器110可以包括合适地被配置成在催化剂的存在下为单体(例如，乙烯)和/或聚合物(例如，“活性”或增长聚合物链)以及任选地共聚单体(例如，1-丁烯、1-己烯)和/或共聚物之间的化学反应提供环境(例如，接触区)以产生聚合物(例如，聚乙烯聚合物)和/或共聚物的任何器皿或器皿组合。虽然图1中图示的实施例示出了单个反应器110，但参阅本公开的本领域的技术人员将认识到，可以采用任何合适数目和/或配置的反应器，如本文更详细描述。

如本文使用，术语“聚合反应器”或“反应器”可以包含至少一个环路浆料聚合反应器，其能够聚合烯烃单体或共聚单体以产生均聚物或共聚物。这些均聚物和共聚物可以称为树脂或聚合物。

在反应器(例如，反应器110)中执行的聚合过程可以包含批量或连续过程。连续过程可以使用间歇的或连续的产物排放。过程还可以包含未反应的单体、未反应的共聚单体和/或稀释剂的部分或完全直接再循环。

在如图2中所示具有多个反应器的实施例中，多个反应器110、180中的聚合产物的产生可以包含至少两个单独聚合反应器110、180中的若干级，其通过转移装置或管线172互连，使得有可能将从第一聚合反应器110得到的聚合产物转移到第二反应器180中。一个反应器中的所需聚合条件可以不同于其它反应器的聚合条件。替代地，多个反应器中的聚合可以包含将聚合产物(例如，在聚合产物浆料中、作为混合物、作为固体聚合物或其组合)从一个反应器手动转移到后续反应器以用于连续聚合。除了将聚合产物的某个部分转移到第二反应器180之外，进料(例如，稀释剂、催化剂、单体、共聚单体等)的一个或多个组份也可以通过入口管线作为进料流174馈送到第二反应器180中。虽然在图2中图示为多个环路反应器，但多个反应器系统可以包含任何组合，包含(但不限于)多个环路反应器、环路和气体反应器的组合、多个高压反应器或高压反应器与环路和/或气体反应器的组合。多个反应器可以串联、并联或其组合而操作。

返回到图1，环路浆料聚合反应器110可以包括通过平滑的弯头或弯管115互连的垂直和/或水平管道112和114(分别)，其共同形成环路。环路浆料聚合反应器110的部分(例如管道112)可以具有放置于周围的冷却护套113，以移除由放热的聚合反应产生的过量热。举例来说，冷却流体可以循环通过护套113与反应器110的外表面之间的环面。冷却流体的循环可以通过反应器壁从环路浆料聚合反应器110移除热。冷却流体可以循环到冷却系统以排放热，然后返回到冷却循环中的环形区。冷却护套113可以仅覆盖环路浆料聚合反应器110的一部分，且中间区可能不经历热传递(例如，热移除)。在一实施例中，环路浆料聚合反应器110的外表面的至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％或至少约60％可以经历热交换。

例如泵150等原动装置可以使流体浆料在环路浆料聚合反应器110中循环。泵150的实例是直列式轴流泵，其中泵叶轮152安置于反应器110的内部内。叶轮152可以在操作期间在循环通过反应器110的流体介质内产生湍流混合区，使得浆料内的不同聚合组份之间的充分接触可以发生。叶轮152也可以有助于以足够的速度使浆料推进通过反应器110的闭合环路，以保持例如催化剂或聚合产物等固体颗粒悬浮于浆料内。叶轮152可以由电机154或其它原动力驱动。

系统100可以另外包括与聚合反应器相关联的任何设备，例如泵、控制装置(例如，PID控制器)、测量仪器(例如，热电偶、换能器和流量计)、替代的入口和出口管线，和类似物。

可馈送到浆料环路聚合反应器110(例如，经由进料流102)的单体、稀释剂、催化剂和任选地任何共聚单体可以在聚合发生时循环通过环路。大体上，连续过程可以包括将单体、任选的共聚单体、催化剂和稀释剂连续引入到环路浆料聚合反应器110中以及连续移除(例如，经由第一管线120)包括固体聚合物(例如，聚乙烯)和稀释剂的液相的浆料。

在一个或多个实施例中，共聚单体可以包括具有3到20个碳原子的不饱和烃。举例来说，共聚单体可以包括α-烯烃，例如丙烯(propene)、丙烯(propylene)、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯和类似物，或其组合。

在实施例中，浆料聚合过程中使用的合适稀释剂可以包含(但不限于)正聚合的单体和任选地共聚单体以及在反应条件下为液体的烃。合适的稀释剂的实例包含(但不限于)例如丙烷、环己烷、异丁烷、正丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷和正己烷等烃。在实施例中，稀释剂可以包括具有3到12个碳原子的不饱和烃。合适稀释剂的另外实例包含(但不限于)丙烯、1-丁烯、1-己烯、辛烯或其组合。一些环路聚合反应可在不使用稀释剂的块体条件下发生。实例是如第5,455,314号美国专利中公开的丙烯单体的聚合，所述美国专利以全文引用的方式并入本文。

典型环路聚合过程的额外信息例如在第3,248,179、4,501,885、5,565,175、5,575,979、6,239,235和6,262,191号美国专利中公开，以上美国专利中的每一者以全文引用的方式并入本文。

在具有多个反应器的实施例中，系统100中可另外包含的各种类型的反应器可以包括气相反应器。气相反应器可以包括流化床反应器或分级水平反应器。气相反应器可以采用连续再循环流，其含有在聚合条件下催化剂的存在下连续循环通过流化床的一种或多种单体。再循环流可以从流化床撤出且再循环回到反应器中。同时，聚合物产物可以从反应器撤出，且新的或新鲜的单体可以添加而替换经聚合的单体。同样，共聚物产物可以任选地从反应器撤出，且新的或新鲜的共聚单体可以添加而替换经聚合的共聚单体、经聚合的单体或其组合。这些气相反应器可以包括用于烯烃的多步气相聚合的过程，其中烯烃在至少两个独立的气相聚合区中在气相中聚合，同时将在第一聚合区中形成的含有催化剂的聚合物馈送到第二聚合区。

在具有多个反应器的实施例中，系统100中可另外包含的各种类型的反应器可以包括环路浆料聚合反应器。这些反应器可以具有环路配置，例如图1的环路浆料聚合反应器110的配置。

在具有多个反应器的实施例中，系统100中可另外包含的各种类型的反应器可以包括高压反应器。高压反应器可以包括高压釜或管式反应器。管式反应器可以具有可以添加新鲜的单体(和任选地，共聚单体)、引发剂或催化剂的若干区。单体(任选地，共聚单体)可以夹带于惰性气态流中且引入于反应器的一个区处。引发剂、催化剂和/或催化剂组份可以夹带于气态流中且引入于反应器的另一个区处。气体流可以混杂以用于聚合。可以适当地采用热和压力以获得最优的聚合反应条件。

在具有多个反应器的实施例中，系统100中可另外包含的各种类型的反应器可以包括溶液聚合反应器，其中单体(任选地，共聚单体)可以通过合适的搅拌或其它方式与催化剂组合物接触。可以采用包括惰性有机稀释剂或过量单体(任选地，共聚单体)的载体。如果需要，那么可以在液体材料的存在或不存在下使单体和/或任选的共聚单体在蒸气相中与催化反应产物接触。将聚合区维持在将导致反应介质中的聚合物的溶液形成的温度和压力。可以采用搅动来获得较好的温度控制且贯穿聚合区维持均匀的聚合混合。可以利用足够的方式来耗散聚合的放热。

可以经选择且甚至控制以得到聚合效率且提供树脂性质的聚合反应器(例如，环路浆料聚合反应器110)的条件包含各种反应物的温度、压力和浓度。聚合温度可以影响催化剂产率、聚合物分子量以及分子量分布。合适的聚合温度可以是根据吉布斯自由能量(Gibbs Free energy)方程式的低于解聚合温度的任何温度。通常这取决于聚合反应器的类型而包含例如从约140°F(约60℃)到约536°F(约280℃)以及从约158°F(约70℃)到约230°F(约110℃)的范围。

合适的压力也将根据反应器和聚合类型而变化。例如环路浆料聚合反应器110等环路反应器中的液相聚合的压力通常小于约1,000psig，例如约650psig。气相聚合的压力通常处于约200psig到约500psig。管式或高压釜反应器中的高压聚合大体上在约20,000psig到约75,000psig下运行。聚合反应器也可在大体上更高温度和压力下发生的超临界区中操作。高于压力/温度图的临界点(超临界相)的操作可以提供优点。在一实施例中，聚合可以在具有温度与压力的合适组合的环境中发生。举例来说，聚合可以在约400psi到约1,000psi；替代地约550psi到约650psi、替代地约600psi到约625psi的范围中的压力下；以及约150°F(约66℃)到约230°F(约110℃)、替代地从约195°F(约91℃)到约220°F(约104℃)的范围中的温度下发生。

可控制各种反应物的浓度以产生具有某些物理和机械性质的固体聚合物。所提出的将通过固体聚合物形成的最终用途产物以及形成所述产物的方法决定了所需性质。机械性质包含拉伸、挠曲、冲击、蠕变、应力松弛和硬度测试。物理性质包含密度、分子量、分子量分布、熔化温度、玻璃转变温度、结晶熔体温度、密度、立构规整性、裂缝增长、长链分支以及流变测量。

单体、共聚单体、氢、共催化剂、活化剂支持、改性剂以及电子供体的浓度和/或部分压力在产生这些树脂性质中是重要的。可以使用共聚单体来控制产物密度。可以使用氢来控制产物分子量。可使用共催化剂来烷基化、清除毒物且控制分子量。可使用活化剂支持来激活和支持催化剂。可使用改性剂来控制产物性质，且电子供体影响立构规整性、分子量分布或分子量。另外，使毒物的浓度最小化，因为毒物影响反应和产物性质。

本文公开的反应器(例如，环路浆料聚合反应器110)的聚合反应组份可以包含烯烃单体(例如，乙烯)和共聚单体(例如，1-己烯)、稀释剂(例如，异丁烷、己烷、丙烷或其组合)、分子量控制试剂(例如，氢)以及任何其它所需的共反应物或添加剂。聚合反应组份可以另外包含催化剂，且任选地包含共催化剂。用于聚合单体和任何共聚单体的合适催化剂可以包含(但不限于)催化剂，和任选地共催化剂和/或促进剂。合适的催化剂系统的非限制性实例包含Ziegler Natta催化剂、Ziegler催化剂、铬催化剂、氧化铬催化剂、二茂铬催化剂、茂金属催化剂、镍催化剂或其组合。共催化剂的非限制性实例包含三乙基硼、甲基铝氧烷、例如三乙基铝等烷基或其组合。合适的活化剂支持可以包括固体超强酸化合物。适合于本公开中使用的催化剂系统已经例如在第7,619,047；7,790,820；7,163,906；7,960,487号美国专利中描述，以上美国专利中的每一者以全文引用的方式并入本文。

可以经由在例如进料管线102等指定位置处的入口或导管将反应组份引入到环路浆料聚合反应器110的内部。上文指出的反应组份(和本领域的技术人员已知的其它组份)的任何组合连同本文描述的任何催化剂和/或共催化剂可以形成悬浮液(即，浆料)，其循环通过由环路浆料聚合反应器110形成的环路。

浆料可以循环通过环路浆料聚合反应器110，且单体(且任选地，共聚单体)可以聚合而形成聚合产物。聚合产物可以包括聚合产物浆料、产物混合物或其组合。

在实施例中，聚合产物浆料可以包括固体聚合物以及稀释剂的液相。在一实施例中，聚合产物浆料可以包括处于液相的未反应单体和/或未反应共聚单体。在额外或替代实施例中，聚合产物浆料可以大体上包括各种固体、半固体、挥发性和非挥发性液体或其组合。在一实施例中，聚合产物浆料可以包括氢、氮、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、己烷、1-己烯以及较重烃中的一者或多者。在一实施例中，乙烯可以产物管线中的液体的总重量的从约0.1％到约15％、替代地从约1.5％到约5％、替代地约2％到约4％的范围存在。乙烷可以产物管线中的材料的总重量的从约0.001％到约4％、替代地从约0.2％到约0.5％的范围存在。异丁烷可以产物管线中的材料的总重量的从约80％到约98％、替代地从约92％到约96％、替代地约95％的范围存在。

在实施例中，产物混合物可以包括固体聚合物以及稀释剂的至少一部分的蒸气相。在额外或替代实施例中，所述混合物可以包括未反应的气态单体或任选的共聚单体(例如，未反应的乙烯单体、未反应的1-丁烯单体)、气态废品产物、气态污染物或其组合。如本文使用，“未反应的单体”(例如，乙烯)指代在聚合反应期间引入到聚合反应器中但未并入到聚合物中的单体。如本文使用，“未反应的共聚单体”(例如，1-丁烯)指代在聚合反应期间引入到聚合反应器中但未并入到聚合物中的共聚单体。这些气相产物混合物可能在替代于或除了环路浆料反应器之外使用气相反应器时存在。

在实施例中，固体聚合物产物可以包括均聚物、共聚物或其组合。均聚物和/或共聚物的聚合物可以包括多模(例如，双模)聚合物(例如，聚乙烯)。举例来说，固体聚合物可以包括相对高分子量、低密度(HMWLD)聚乙烯聚合物组份以及相对低分子量、高密度(LMWHD)聚乙烯聚合物组份两者。各种类型的合适聚合物可以表征为具有各种密度。举例来说，I型可以表征为具有从约0.910g/cm³到约0.925g/cm³的范围中的密度，替代地，II型可以表征为具有从约0.926g/cm³到约0.940g/cm³的密度，替代地，III型可以表征为具有从约0.941g/cm³到约0.959g/cm³的密度，替代地，IV型可以表征为具有大于约0.960g/cm³的密度。固体聚合物可以包括其它聚烯烃聚合物。

聚合产物(例如，聚合产物浆料)可以经由第一管线120从系统100中存在的一个或多个反应器(例如，环路浆料聚合反应器110)撤出。撤出的聚合产物可以通过第一管线120传递到分离器皿140。管线120可以称为反应器110与分离器皿140之间的闪蒸管线(flashline)，其中聚合产物中存在的液相组份的一部分、基本上全部或者全部(例如，100％)转换为气相组份。聚合产物可以传递到分离器皿140。闪蒸管线可以包括可变的内径，其可以在流动方向上增加。在实施例中，闪蒸管线的上游部分可以具有约1英寸到约8英寸的内径，且下游部分可以具有约2英寸到约10英寸的内径。

在一实施例中，聚合产物中的聚合产物浆料可以转换为管线120中的至少部分气相产物混合物。因此，在实施例中，传递通过管线120的聚合产物可以呈以下形式：液体聚合产物浆料(例如，固体聚合物和液相稀释剂和/或未反应单体/共聚单体的浆料)、气相产物混合物(例如，固体聚合物和气相稀释剂和/或未反应单体/共聚单体)或其组合(例如，液态和气态稀释剂和/或未反应单体/共聚单体和固体聚合物的三相混合物)，且聚合产物的形式可以随着管线120中的给定位置处存在的条件(例如，温度和压力)而变。

在一实施例中，从环路浆料聚合反应器110撤出的聚合物产物可以经由环路浆料聚合反应器110与分离器皿140的操作压力之间的总压力差而传递通过管线120。在一实施例中，聚合产物(例如，聚合产物浆料、混合物或其组合)可以传递通过可包括连续输出阀的管线120，以产生至少部分气相混合物(例如，气相稀释剂和/或未反应单体/共聚单体和固体聚合物的混合物)。在一实施例中，管线120中可以存在阀。可以调整分离器皿140相对于环路浆料聚合反应器110的位置以便经由总压力差来转移撤出的聚合物产物，以例如最小化或减少专用于聚合物产物传递的设备，使聚合物产物中的所有液体挥发，或其组合。在一实施例中，总压力差可能是用于在环路浆料聚合反应器110与分离器皿140之间传递聚合物产物的仅有方式。

分离器皿140可以回收从管线120接收的固体聚合物。在本文公开的实施例中的一个或多个实施例中，从管线120流动的聚合产物(例如，处于气相的固体聚合物以及例如稀释剂和/或未反应单体/共聚单体等其它组份的至少一部分、基本上全部或全部的混合物)可以在分离器皿140中分离为管线144中的固体聚合物以及管线142中的一种或多种气体。

可以使用任何合适技术将聚合产物分离为固体聚合物和气体。举例来说，分离器皿140可以包括蒸气-液体分离器。蒸气-液体分离器的合适实施例可以包含蒸馏柱、闪蒸罐、过滤器、薄膜、反应器、吸收剂、吸附剂、分子筛、旋风分离器或其组合。在一实施例中，分离器包括闪蒸罐。并不受限于理论，此闪蒸罐可以包括被配置成从高温和/或高压流体蒸发和/或移除低蒸气压力组份的器皿。

在一实施例中，分离器皿140可以被配置成使得来自管线120的聚合产物可以分离为管线144中的固体和液体(例如，冷凝物)相组份以及管线142中的气体(例如，蒸气)相组份。液体或冷凝物可以包括固体聚合物(例如，聚乙烯)以及例如稀释剂和/或未反应单体/共聚单体等任何液相组份，且在一些实施例中，管线144与管线120中的产物浆料相比是浓缩浆料。所述气体或蒸气可以包括挥发的溶剂、稀释剂、未反应单体和/或任选的共聚单体、废气体(例如，二次反应产物，例如污染物和类似物)或其组合。分离器皿140可以被配置成使得从管线120流动的聚合产物通过热、压力减小或其组合而闪蒸，使得管线的焓增加。这可以经由加热器、闪蒸管线加热器、现有技术中通常已知的各种其它操作或其组合而实现。举例来说，包括双管道的闪蒸管线加热器可以通过热水或蒸汽来交换热。此闪蒸管线加热器可以增加管线120的温度，同时减小其压力。

在替代实施例中，分离器皿140可以被配置成使得来自管线120的聚合产物可以分离为管线144中的基本上或完全不含任何液相组份的固体聚合物，以及管线142中的一种或多种气体。合适的分离技术包含对来自管线120的接收于分离器皿140中的聚合产物进行蒸馏、蒸发、闪蒸、过滤、薄膜筛选、吸收、吸附、旋风分离、重力沉降或其组合。

在一实施例中，分离器皿140可以在从约50psig到约500psig；替代地从约130psig到约190psig的压力下操作，且进一步替代地在约135psig的操作压力下操作。

在一个或多个实施例中，管线142中的气体可以包括氢、氮、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、己烷、1-己烯以及较重烃。在一实施例中，乙烯可以管线的总重量的从约0.1％到约15％、替代地从约1.5％到约5％、替代地约2％到约4％的范围存在。乙烷可以管线的总重量的从约0.001％到约4％、替代地从约0.2％到约0.5％的范围存在。异丁烷可以管线的总重量的从约80％到约98％、替代地从约92％到约96％、替代地约95％的范围存在。

分离器皿140可以另外包括与分离器皿140相关联的任何设备，例如控制装置(例如，PID控制器)和测量仪器(例如，热电偶)，以及液位控制和测量装置。

在一实施例中，可以通过使用一个或多个沉降支腿从环路浆料聚合反应器110移除浆料。沉降支腿可以是管线120的替代移除装置或者补充。在此实施例中，产物浆料的一部分可以从反应器环路连续地或周期性地抽出到相对于环路水平管线大体上垂直定位的相对短管道段中。产物浆料抽取可以由接收器阀控制速率或量，且进入斜坡或倾斜(斜的)支腿。一旦产物浆料且尤其是固体聚合物产物接收于沉降支腿中，反应器流出物便可闪蒸而从液体移除固体聚合物(例如，稀释剂、单体、共聚单体等等)。各种技术可用于此分离步骤，包含(但不限于)闪蒸，其可包含热添加和压力减小、通过旋风分离器或水力旋流器中的旋风分离动作的分离或者离心分离的任何组合。已经移除液体的一部分、基本上全部或全部的固体聚合物产物可随后传递到一个或多个下游处理单元。

大体上，聚合过程是放热的，从而在聚合位点处产生热并增加环路浆料聚合反应器110内的浆料的温度。为了控制聚合反应和浆料聚合物产物，可通过经由环路浆料聚合反应器110壁移除热而控制热。举例来说，热可以从浆料传递到环路浆料聚合反应器110壁，通过环路浆料聚合反应器110壁，且进入与环路浆料聚合反应器110的外表面接触的冷却流体，从而产生(或导致)热传递路径。

如图3A和3B中示意性图示，从聚合物产物浆料204到冷却剂218的热传递路径内可能存在热传递的多个阻力。在一实施例中，环路浆料聚合反应器110中的浆料204可以沿着环路浆料聚合反应器110的壁202的内表面205形成具有膜系数的浆料膜。浆料膜可以对从块体浆料204(例如，反应混合物)到反应器壁202的热传递带来阻力。此外，环路浆料聚合反应器110包括具有厚度212和导热率的壁202，且反应器壁202自身也可以对热传递带来阻力。在通过环路浆料聚合反应器110的壁202之后，热可以随后传递到冷却剂218，其可以在反应器壁202的外表面与冷却剂流体218之间具有膜效应(例如，如冷却剂膜边界222所示)。为了从环路浆料聚合反应器110有效地移除热，可分析热传递路径的每一部分中对热传递的阻力。环路浆料聚合反应器110、环路浆料聚合反应器110内的操作条件/参数、冷却剂操作参数和类似物的设计可以经过选择或控制以从聚合物浆料有效地传递热。这可以表示聚合系统在一个或多个条件下的操作，使得对通过浆料膜的热传递的阻力的贡献相对于对通过反应器壁202和/或冷却剂膜的热传递的阻力而平衡。在一实施例中，可以在一个或多个条件下操作系统，使得对通过浆料膜的热传递的阻力的贡献小于对通过反应器壁202和/或冷却剂膜或流体的热传递的阻力，从而改善从聚合反应的热传递。

图3B中示意性图示了聚合系统内的热传递路径。浆料204存在于环路浆料聚合反应器110内且接触反应器壁202的内表面。在使用期间当浆料204流过环路浆料聚合反应器110时，建立速度分布206。大体上，在反应器壁202处速度可以基本上为零或至少基本上减小。速度分布206证明浆料速度可能增加到环路浆料聚合反应器110内的块体浆料速度，其可以包括在速度分布移动远离反应器壁202时的湍流。由浆料膜边界208表示的浆料膜层可以靠近反应器壁202的内表面205形成。在浆料膜中，浆料204的速度可以小于块体浆料流的速度。浆料膜边界208可以大体上取为浆料速度为自由流速度的至少约95％、至少约96％、至少约97％、至少约98％或至少约99％的点或表面。浆料膜厚度可以随后取为反应器壁202的内表面205与浆料膜边界208之间的距离210。

通过浆料膜层的热传递可以由浆料膜系数表征。浆料膜系数表征通过浆料膜层的每面积、时间传递的热的量以及块体浆料与反应器壁202之间的现有温度差(例如，温度梯度)。可以使用任何已知技术确定浆料膜系数。浆料膜系数的近似值由等式1提供。

在等式1中，h_slurry是以Btu/(hr)(ft²)(°F)(例如，其也可表达为BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1)为单位的浆料膜系数，f是范宁摩擦因数，K_s是以Btu/(hr)(ft)(F)为单位的反应器浆料的导热率，D_i是以(ft)为单位的反应器壁的内径，Pr_s是浆料的普朗特数，且Re_s是浆料的雷诺数，其中范宁摩擦因数、普朗特数和雷诺数是无量纲的。本领域的普通技术人员借助本公开可以确定给定几何形状的范宁摩擦因数、普朗特数和雷诺数。举例来说，圆柱形管中的层流的范宁摩擦因数(f)由以下等式表示：

f＝16/Re_s(等式2)

浆料的雷诺数(Res)是浆料中的惯性力与粘性力的比率。在一实施例中，浆料的雷诺数可由以下等式表示：

其中V_s是以(ft)(s^-1)为单位的浆料的速度，ρ_s是以(lb)(ft^-3)为单位的浆料密度，且μ_s是以(lb)(ft^-1)(s^-1)为单位的浆料粘度。浆料的普朗特数(Prs)是运动粘度与热扩散率的比率。在一实施例中，浆料的普朗特数可由以下等式表示

其中Cp_s是以(Btu)(lb^-1)(°F^-1)为单位的浆料的比热容，ρ_s是以(lb)(ft^-3)为单位的浆料密度，κ_s是以(Btu)(hr^-1)(ft^-1)(°F^-1)为单位的浆料的导热率，且3600的因数是用于小时到秒的转换。

浆料膜系数h_slurry可以受等式1到4中呈现的变量中的任一者影响，所述变量又受环路浆料聚合反应器110内的各种浆料参数和操作条件影响。在一实施例中，浆料膜系数可以大于约200BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约250BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约300BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约350BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约400BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1或大于约450BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。在一实施例中，浆料膜系数可以小于约500BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、小于约450BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1或小于约400BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。在一些实施例中，基于反应条件和浆料组合物，其它范围的浆料膜系数是可能的。举例来说，浆料膜系数可以大于约600BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约700BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约800BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约900BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约1,000BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约1,100BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约1,200BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1或大于约1,300BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。在一实施例中，浆料膜系数可以小于约1,400BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1或小于约1,350BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。

各种因素可以影响浆料膜系数h_slurry。在一实施例中，浆料的固体含量、浆料速度、反应器的内表面的相对粗糙度、反应器直径以及浆料的任何其它流动性质都可以影响浆料膜系数的计算。大体上，浆料的固体含量的增加可能导致浆料膜系数的减小。对通过浆料膜的热传递的阻力是由浆料膜系数的倒数(例如，1/h_slurry)表示，且浆料膜系数的减小表示对通过浆料膜的热传递的阻力的增加。在一实施例中，浆料的固体含量可以按重量计大于约25％、大于约30％、大于约35％、大于约40％、大于约45％、大于约50％、大于约55％或大于约60％。在一些实施例中，浆料的固体含量可以按重量计小于约80％、小于约75％、小于约70％、小于约65％或小于约60％。在一实施例中，浆料中的固体的体积分数可以大于约0.15、大于约0.2、大于约0.25、大于约0.3、大于约0.35、大于约0.4、大于约0.45、大于约0.5、大于约0.55、大于约0.6、大于约0.65或大于约0.7。在一实施例中，浆料中的固体的体积分数可以小于约0.9、小于约0.85、小于约0.8、小于约0.75、小于约0.7或小于约0.65。在一实施例中，浆料中的固体的体积分数大于或等于约0.65。本领域的普通技术人员借助本公开可认识到，浆料的固体含量可以使用例如反应器110内的固体密度和/或条件等各种因数在基于重量与基于体积之间转换。

浆料速度可以影响雷诺数且从而影响浆料膜系数。如上文所述，浆料可以例如响应于泵150或叶轮152的动作而在环路浆料聚合反应器110中循环。大体上，预期浆料速度的增加导致浆料膜系数h_slurry的增加，从而减小对通过浆料膜的热传递的阻力。在一实施例中，反应器内的浆料速度可大于约20ft/s、25ft/s、约30ft/s、约35ft/s、约40ft/s或约45ft/s。在一些实施例中，反应器内的浆料速度可以小于约55ft/s或小于约50ft/s。在一实施例中，浆料速度大于约30ft/s。

反应器的内表面205的相对粗糙度也可以影响浆料膜系数。所述表面的粗糙度可以影响浆料膜系数，但也可以影响反应器的内表面经受结垢的程度。大体上，随着反应器内壁的粗糙度增加，结垢的风险增加。内壁的粗糙度的增加可增加雷诺数，且从而增加浆料膜系数h_slurry。虽然粗糙度可贡献于对通过浆料膜的热传递的阻力的减小，但此益处可能在结垢发生使得内表面205上累积聚合物层的情况下被抵消。累积的聚合物层可能具有与反应器壁202相比相对低的导热率，且可以充当环路浆料聚合反应器110内的绝缘层。在沿着热传递路径减小对热传递的阻力方面，减小内表面粗糙度以改善通过浆料膜层到反应器壁202的热传递则是违反直觉的。

可使用多种测试来确定表面粗糙度，例如由标准测试DIN 4768/1、DIN 4762/1或ISO/DIS 4287/1的方法指定的算术平均粗糙度值。替代地，可以通过标准测试DIN 4762/1或ISO 4287:1997的方法指定均方根(RMS)粗糙度值。在取样长度上或替代地在多个取样长度(例如，5个取样长度)的平均结果上计算的表面分布上大体确定RMS值。大体上在RMS微英寸方面表达RMS值。RMS值可根据标准转换为各种长度单位，且基本RMS值是以微英寸为单位来表达(例如，100RMS是100均方根微英寸)。大体上，可使用各种过程来抛光表面且减小粗糙度值。举例来说，可使用机械抛光将表面粗糙度减小到约60RMS到70RMS(例如，60到70均方根微英寸)之间。例如化学抛光或机电过程等进一步处理可相比机械抛光值来说进一步减小表面粗糙度值。使用此类各种程序可带来小于约20RMS(例如，20均方根微英寸)的最终表面粗糙度。在一实施例中，可处理反应器的内表面以获得小于约100RMS微英寸、小于约60RMS微英寸、小于约50RMS微英寸、小于约40RMS微英寸、小于约30RMS微英寸、小于约20RMS微英寸，或小于约15RMS微英寸的最终表面粗糙度值。在一实施例中，反应器的内表面的表面粗糙度值可以在约10RMS微英寸与约30RMS微英寸之间。

在如图3B中图示的热传递路径内，一旦热已经通过浆料膜层从块体浆料204传递到反应器壁202，热就可以通过反应器壁202。反应器壁202可能在热从浆料204传递到冷却剂218时带来对热传递的阻力。反应器壁202包括厚度212和导热率其中反应器壁202的导热率可能影响对通过反应器壁202的热传递的相对阻力。对通过反应器壁202的热传递的阻力可以由传导路径的长度除以反应器壁212的导热率来表征。大体上，增加的导热率可以改善热传递能力，且从而减小对通过反应器壁202的热传递的阻力。增加的热传递路径长度可以减少热传递能力，且从而带来对通过反应器壁202的热传递的较大阻力。在一实施例中，反应器中的传导路径的长度可以由反应器壁202的厚度212表征。

反应器壁202的导热率至少部分地基于用以形成环路浆料聚合反应器110的材料。反应器壁202可以由合适的高强度材料形成，其足以在反应条件(例如，反应温度、压力、流率等)下保持反应器内的浆料。反应器壁202可由无缝管道或管道段、具有接合在一起的边缘的轧板或类似物构造而成。用于反应器壁202的形成方法可以影响反应器的组成和设计。在一实施例中，反应器壁202可以使用具有合适导热率和拉伸强度(TS)的钢构造而成。所述钢可以包括铁和碳以及其它元素或添加剂，包含(但不限于)铝、碳、锰、硅、铬、镍、钴、钼、铜、硫、磷、钽、铌、钛、钒及其任何组合。已发现碳、锰、硅、铬和/或镍大体上减小钢的导热率，而钴、钼、铜、硫、磷和钽趋于增加导热率。然而，这些元素也影响钢的最小拉伸强度(TS)、可焊性以及成本。可包括上文列出的添加剂中的一种或多种的有用于形成反应器的各种等级的钢可包含(但不限于)A106 Gr 8(60)、A516 Gr 70、A537 Cl 2、A106 Gr C(40)、A202 Gr 8、A285 Gr C、A514 Gr 8、A515 Gr 70、A/SA516等级70、A517 Gr A、A517 Gr 8、A533 Ty A Cl3、A542 Ty A C12、A678 Gr C、AISI 1010、AISI 1015、MIL-S 24645及其任何组合。在一实施例中，所述钢可以包括铁以及以下元素中的一种或多种：从约0.05wt％到约0.25wt％的量的碳，从约0.5wt％到约0.75wt％的量的硅，从约0.8wt％到约2.0wt％的量的锰，从约0.01wt％到约0.1wt％的量的磷，从约0.01wt％到约0.1wt％的量的硫，从约0.01wt％到约0.04wt％的量的铝，从约0.1wt％到约0.5wt％的量的铬，从约0.1wt％到约0.5wt％的量的铜，从约0.1wt％到约0.5wt％的量的镍，从约0.05wt％到约0.1wt％的量的钼，从约0.005wt％到约0.02wt％的量的铌，从约0.01wt％到约0.05wt％的量的钛，和/或从约0.01wt％到约0.04wt％的量的钒。当反应器壁由钢形成时，所述钢可以大体上具有至少约20BTU/(hr)(ft)(°F)(例如，其可表示为BTU·hr^-1·ft^-1·°F^-1)的导热率。在一实施例中，所述钢可以具有范围从约20BTU·hr^-1·ft^-1·°F^-1到约38BTU·hr^-1·ft^-1·°F^-1的导热率钢的拉伸强度可以使用任何合适方法来确定，包含例如在提交本说明书时在使用中的ASTM>

关于反应器的尺寸，环路浆料聚合反应器110可以大体上具有约8英寸与42英寸之间或约10英寸与约36英寸之间的外径。反应器壁202的厚度212可以基于环路浆料聚合反应器110的外径以及预期操作压力、温度和形成反应器的材料的强度而变化。反应器壁202的厚度212可以适合于在反应器内的预期操作条件范围中保持环路浆料聚合反应器110内的浆料。在一实施例中，反应器壁202的厚度可以大于约0.05英寸、大于约0.1英寸、大于约0.2英寸、大于约0.3英寸、大于约0.4英寸、大于约0.5英寸、大于约0.6英寸、大于约0.7英寸、大于约0.8英寸、大于约0.9英寸，或大于约1英寸。在一实施例中，反应器壁202的厚度可以小于约2.5英寸、小于约2.0英寸、小于约1.9英寸、小于约1.8英寸、小于约1.7英寸、小于约1.6英寸、小于约1.5英寸、小于约1.4英寸、小于约1.3英寸、小于约1.2英寸、小于约1.1英寸，或小于约1英寸。

对从浆料并进入且通过反应器壁的热传递的相对阻力可使用毕奥数(Biot number)来表征。如本文使用，毕奥数定义为无量纲参数，其指示对通过反应器壁的热传递的阻力与对通过与反应器壁202接触的流体的热传递的阻力之间的平衡。毕奥数也可以在沿着热传递路径存在的热传递机构方面来理解。举例来说，毕奥数可理解为表示相对于从浆料204或冷却剂218到反应器壁202的对流热传递来说对通过反应器壁202的传导热传递的相对阻力。毕奥数的值提供了对热传递的阻力的位置和量值的指示。毕奥数的确定的结果可随后用以设计反应器壁，确定反应器和/或冷却剂内的操作条件，和类似者。

内部毕奥数可以定义为无量纲参数，其指示对通过反应器壁的热传递的阻力与对通过与反应器壁202接触的浆料膜层的热传递的阻力之间的平衡。内部毕奥数可以使用以下等式来定义：

其中B_int是内部毕奥数，h_slurry是上文定义的以BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1为单位的浆料膜系数，L_R是以ft^-1为单位的反应器壁的特征长度(例如，厚度212)，且k_R是以BTU·hr^-1·ft^-1·°F^-1为单位的反应器壁的导热率。内部毕奥数称为“内部”是因为其表示对通过反应器壁的热传递的阻力相对于对通过反应器内的浆料膜的热传递的阻力之间的相对平衡。

大体上，内部毕奥数的大值指示对通过反应器壁202的热传递的传导阻力控制着从环路浆料聚合反应器110的热传递。相反，内部毕奥数的小值指示对通过浆料到反应器壁202的内表面的热传递的对流阻力控制着从环路浆料聚合反应器110的热传递。在一实施例中，内部毕奥数可以在聚合过程期间在反应器内维持于约3.0或低于约3.0、约2.0或低于约2.0、约1.5或低于约1.5、约1.1或低于约1.1，或约1.0或低于约1.0。

若干其它比率也可以有用于在一个或多个条件下操作聚合，使得对通过浆料膜的热传递的阻力的贡献相对于对通过反应器壁202和/或冷却剂膜的热传递的阻力而平衡。在一实施例中，浆料膜系数与反应器壁的导热率的比率可以在从约8.0ft^-1到约50ft^-1的范围中，或在一些实施例中从约14ft^-1到约35ft^-1的范围中。在一实施例中，膜系数与反应器壁的厚度的比率可以在从约1,400BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1到约240,000BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1的范围中，或在一些实施例中在从约2,400BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1到约100,000BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1的范围中。在一实施例中，导热率与厚度的比率可以在从约100BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1到约10,000BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的范围中，或在一些实施例中在从约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1到约4,000BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的范围中。在一些实施例中，导热率与厚度的比率可以大于约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约160BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约250BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1或大于约300BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。

如图3A中所示，热传递路径还包括冷却剂流体218，其通过形成于外部护套216与反应器壁202的外表面207之间的环面。冷却剂218可以相对于通过环路浆料聚合反应器110的内部的浆料流204同向流动、反向流动或交叉流动。引入到所述环面中的冷却剂218可以在反应器壁202的外表面周围流动且与其接触。流过反应器壁202的热可以在反应器壁202与冷却剂流体218之间交换，从而允许从反应器壁202的内部移除热。在接触反应器壁202之后，冷却剂218可以传递到环面外且传递到单独的热交换器单元，在此可将传递的热排到外部源。

返回参见图3B，如同浆料，当冷却剂218流过环面217时，冷却剂速度分布220可以沿着反应器壁202的外表面建立。大体上，在反应器壁202的外表面处冷却剂218的速度可以基本上为零或至少基本上减小。速度分布220证明了冷却剂速度可以增加到环面217内的块体冷却剂流动速度，且冷却剂可能具有环面217内的湍流。由冷却剂膜边界222表示的冷却剂膜层可以靠近反应器壁202的外表面形成。在冷却剂膜中，冷却剂218的速度可以小于块体冷却剂流的速度。冷却剂膜边界222可以大体上取为冷却剂速度为自由流速度的至少约95％、至少约96％、至少约97％、至少约98％或至少约99％的点或表面。冷却剂膜厚度可以随后取为反应器壁202的外表面与冷却剂膜边界222之间的距离214。

从反应器壁202通过冷却剂膜层的热传递(例如，对流热传递)可以由冷却剂膜系数表征。冷却剂膜系数表征通过冷却剂膜层的每面积、时间传递的热的量以及现有温度差(例如，温度梯度)。可以使用任何已知技术确定冷却剂膜系数。冷却剂膜系数的近似值由等式6提供。

其中h_coolant是以Btu/(hr)(ft²)(°F)为单位的冷却剂膜系数，K_C是以Btu/(hr)(ft)(F)为单位的冷却剂的导热率，D_J是以(ft)为单位的护套的水力直径，Pr_c是冷却剂的普朗特数，且Re_c是冷却剂的雷诺数，其中普朗特数和雷诺数是无量纲的。各种因素可以影响冷却剂膜系数。在一实施例中，冷却剂速度、护套直径、冷却剂粘度、冷却剂的导热率以及冷却剂的各种其它流动性质可以影响冷却剂膜系数的计算。在一实施例中，冷却剂膜系数可以大于约800BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约900BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、大于约1,000BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1或大于约1,100BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。在一实施例中，浆料膜系数可以小于约1,800BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1、小于约1,700BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1或小于约1,600BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。

冷却剂速度可以影响冷却剂的雷诺数且从而影响冷却剂膜系数。大体上，预期冷却剂速度的增加导致冷却剂膜系数的增加，从而减小对通过冷却剂膜的热传递的阻力。在一实施例中，环面218内的冷却剂速度可以在从约3ft/s到约25ft/s或替代地从约5ft/s到约20ft/s的范围中。

毕奥数的概念也可以应用于从反应器壁202到冷却剂218的热传递，其可称为外部毕奥数。外部毕奥数表示对通过反应器壁的热传递的阻力与对通过冷却剂膜层的热传递的阻力之间的平衡。外部毕奥数值可以提供对热传递的最大阻力的位置和量值的指示，且当结合内部毕奥数使用时可以帮助识别沿着整个热传递路径的相对阻力。外部毕奥数可以使用以下等式来定义：

其中B_ext是外部毕奥数，h_coolant是上文定义的以BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1为单位的冷却剂膜系数，L_R是以ft^-1为单位的反应器壁的特征长度(例如，厚度212)，且k_R是以BTU·hr^-1·ft^-1·°F^-1为单位的反应器壁的导热率。外部毕奥数称为“外部”是因为其表示对通过反应器壁的热传递的阻力相对于对通过反应器外侧上的冷却剂膜的热传递(例如，到冷却剂的外部热传递)的阻力之间的相对平衡。

外部毕奥数B_ext的大值指示对通过反应器壁202的热传递的传导阻力相对于在反应器壁202的外表面处的对流热传递来说控制着从环路浆料聚合反应器110的热传递。相反，外部毕奥数的小值指示对从反应器壁202到冷却剂218的热传递的对流阻力控制着从反应器的热传递。在一实施例中，外部毕奥数可以在反应过程期间维持于约1.0或高于约1.0、约1.2或高于约1.2、约1.5或高于约1.5、约2.0或高于约2.0，或约3.0或高于约3.0。

若干其它比率也可以有用于在一个或多个条件下操作聚合，使得对通过浆料膜的热传递的阻力的贡献相对于对通过反应器壁202和/或冷却剂膜的热传递的阻力而平衡。在一实施例中，浆料膜系数与冷却剂膜系数的比率(h_slurry:h_coolant)可以大于约1.5、大于约2.0、大于约2.5或者大于约3.0。高于1.0的浆料膜系数与冷却剂膜系数的比率的值可以表示对从反应器壁到冷却剂的热传递的相对阻力大于对从浆料到反应器壁的热传递的相对阻力。在此条件下操作反应器可以确保对通过浆料的热传递的阻力不是热传递过程中的控制热传递阻力。

操作参数可以有用于设计聚合反应器和/或聚合过程。如本文描述，聚合过程可以大体上包括在反应器(例如，环路浆料聚合反应器110)中在催化剂和稀释剂的存在下聚合烯烃单体以及任选地共聚单体。所得聚合反应可以产生固体颗粒烯烃聚合物，其可以形成浆料。为了改善反应器的操作和/或产量，可以使用本文描述的操作参数检查热传递路径以确定对沿着浆料、反应器壁和/或反应器外部上的冷却剂之间的热传递路径的热传递的相对阻力。

在一实施例中，反应器设计可以基于使对通过浆料膜的热传递的阻力的贡献与对通过反应器壁202和/或冷却剂膜的热传递的阻力进行平衡。使用本文描述的操作参数，可以基于所需的聚合过程确定反应器组成、反应器壁厚度和/或一个或多个冷却剂系统性质。在一实施例中，可使用操作条件来确定反应器壁厚度和/或反应器壁组成。在此实施例中，包含浆料性质(例如，固体含量、粘度、流率等等)、操作温度和类似者的反应性质可用以计算浆料膜系数。随后可以选择反应器厚度和/或组成以进行聚合过程，其中内部毕奥数维持在约3.0或低于约3.0。在一些实施例中，在浆料膜系数小于约500BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的情况下和/或当浆料具有大于约30ft/s的循环速度时，将毕奥数维持低于约3.0可为有用的。类似地，可以选择反应器厚度和/或组成以进行聚合过程，其中导热率与反应器的厚度的比率大于或等于约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。在一些实施例中，当浆料中的固体的体积分数大于约0.65时，将导热率与反应器的厚度的比率维持在大于或等于约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1可为有用的。在一些实施例中，可以选择反应器厚度和/或组成以进行聚合过程，其中膜浆料系数与冷却剂膜系数的比率(h_slurry:h_coolant)大于约2.0。也可以利用额外比率和/或操作参数中的任一者来进一步约束反应器设计和/或冷却剂系统设计。所得反应器设计可以允许反应器在本文描述的参数和/或比率内操作以在聚合过程期间从反应器有效地移除热。

在一实施例中，影响沿着热传递路径的热传递的变量可用以确定聚合反应器系统中的一个或多个聚合操作参数或条件。在一实施例中，用于现有环路浆料聚合反应器110的反应器设计可为相对固定的。当反应器组成和厚度是已知的(例如，对于现有环路浆料聚合反应器110)时，可以修改聚合条件和/或冷却剂条件以调整总体反应系统的热传递性质。举例来说，可以控制反应器的固体含量(其可影响浆料膜系数)以通过控制馈送到反应器的催化剂、稀释剂和/或单体/共聚单体的量而将内部毕奥数维持低于约3.0。类似地，可在聚合过程期间修改反应器内的浆料的速度以维持内部毕奥数低于约3.0。可以确定和/或控制各种其它参数以提供在本文描述的热传递特性中的一者或多者内操作的反应系统。

可以使用包括存储器和处理器的计算机实行设计过程。下文更详细描述计算机。在一实施例中，设计环路浆料聚合反应器的方法可以通过模拟环路浆料聚合反应器而开始。所述模拟可以使用存储在存储器中且在处理器上执行的模拟程序来执行。模拟器可以被配置成对环路浆料聚合反应器的一个或多个参数进行建模。所述模拟可以大体上考虑环路浆料聚合反应器大体上包括至少一个环路反应器以及安置于所述环路浆料聚合反应器周围的至少一个冷却护套。如上文描述，在冷却护套的内表面与环路浆料聚合反应器的壁的外表面之间可形成环面。在一些实施例中，可使用模拟来确定冷却护套相对于环路浆料聚合反应器的位置。

所述模拟可用以确定环路浆料聚合反应器的壁区的毕奥数。毕奥数可以包括如本文描述的内部毕奥数和/或外部毕奥数。基于模拟的结果以及计算的毕奥数，可调整用于环路浆料聚合反应器的至少一个设计参数的至少一个值。可调整此处描述的设计参数中的任一者。在一实施例中，用于环路浆料聚合反应器的设计参数可包含(但不限于)：至少一个环路反应器的壁的导热率，壁的直径，壁的厚度，至少一个环路反应器内的浆料的速度，浆料的浆料密度，浆料的粘度，浆料的比热容，浆料的导热率，至少一个冷却护套相对于壁的位置，或其任何组合。

随后可使用至少一个经调整值重复所述模拟。此过程可以重复任何迭代次数，直到可确定获得一个或多个预定设计参数。预定设计参数可包含本文描述的设计操作范围或条件中的任一者。在一实施例中，预定设计参数可以包括壁厚度。这可有用于提供用于具有固定壁厚度的现有反应器的所需聚合过程。各种其它设计参数也可以用作设计目标。举例来说，设计参数可以包括内部毕奥数，且当内部毕奥数具有等于或小于约3.0的值时设计过程可以获得设计参数。类似地，设计参数可包含用于沿着反应器的内壁形成的浆料膜的膜系数值，且当内部浆料膜系数小于约500BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1时设计过程可以获得设计参数。设计参数可包括反应器壁的导热率与反应器壁的厚度的比率，且当反应器壁的导热率与反应器壁的厚度的比率大于或等于约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1时设计过程可以获得设计参数。在一些实施例中，设计参数可包括浆料中的固体产物颗粒的体积分数。当浆料中的固体产物颗粒的体积分数大于约0.65时，设计过程可以满足设计参数。

一旦获得所需设计参数，便可输出环路浆料聚合反应器设计，其中环路浆料聚合反应器设计是基于所述模拟、调整、重复和确定步骤。随后可如本文描述构造和操作环路浆料聚合反应器。

作为设计过程的部分，可使用图形显示器或输出装置。在一实施例中，设计过程也可以包含以图形方式显示模拟结果的至少一部分。这可有助于识别待调整的参数中的一者或多者。至少一个设计参数的经调整值可随后响应于以图形方式显示模拟结果而出现。

图4图示了适合于实施本文公开的一个或多个实施例的计算机系统480。在一实施例中，计算机系统480可用以存储和/或执行与聚合反应器一起使用的一个或多个模拟程序。计算机系统480包含处理器482(其可称为中央处理器单元或CPU)，其与包含辅助存储装置484、只读存储器(ROM)486、随机存取存储器(RAM)488的存储器装置、输入/输出(I/O)装置490和网络连接性装置492通信。处理器482可以实施为一个或多个CPU芯片。

应理解，通过将可执行指令编程和/或加载到计算机系统480上，CPU 482、RAM 488和ROM 486中的至少一者被改变，从而使计算机系统480部分地变换为具有由本公开教示的新颖功能性的特定机器或设备。电气工程化和软件工程化技术中基本的是可通过将可执行软件加载到计算机中而实施的功能性可通过众所周知的设计规则转换为硬件实施方案。以软件对硬件实施概念之间的决策通常联系到设计的稳定性和待制作的单元数目的考虑，而不是从软件域转换到硬件域中涉及的任何问题。大体上，仍经受频繁改变的设计可优选以软件实施，因为重新运转硬件实施方案比重新运转软件设计更昂贵。大体上，将以大体积制作的稳定的设计可优选以硬件实施，例如在专用集成电路(ASIC)中实施，因为对于大的生产运行，硬件实施方案可以比软件实施方案便宜。设计经常可以软件形式开发和测试，且稍后通过众所周知的设计规则变换为硬连线软件的指令的专用集成电路中的等效硬件实施方案。与新ASIC控制的机器相同的方式是特定机器或设备，同样，已经以可执行指令编程和/或加载的计算机可以视为特定机器或设备。

辅助存储装置484通常包括一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器，且用于非易失性数据存储且在RAM 488未大到足以保持所有工作数据的情况下作为溢出数据存储装置。辅助存储装置484可用以存储加载到RAM 488中的程序(当这些程序经选择用于执行时)。ROM 486用以存储在程序执行期间读取的指令以及可能的数据。ROM 486是非易失性存储器装置，其相对于辅助存储装置484的较大存储器容量来说通常具有小存储器容量。RAM 488用以存储易失性数据且可能存储指令。对ROM 486和RAM 488两者的存取通常比对辅助存储装置484的存取快。辅助存储装置484、RAM 488和/或ROM 486在一些情形中可称为计算机可读存储媒体和/或非暂时性计算机可读媒体。

I/O装置490可以包含打印机、视频监视器、液晶显示器(LCD)、触摸屏显示器、键盘、小键盘、开关、拨盘、鼠标、轨迹球、语音辨识器、读卡器、纸带读取器或其它众所周知的输入装置。

网络连接性装置492可以采取以下形式：调制解调器、调制解调器组、以太网卡、通用串行总线(USB)接口卡、串行接口、令牌环卡、光纤分布式数据接口(FDDI)卡、无线局域网(WLAN)卡、无线电收发器卡，例如码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)、微波存取全球互通(WiMAX)和/或其它空中接口协议无线电收发器卡，以及其它众所周知的网络装置。这些网络连接性装置492可以使处理器482能够与因特网或者一个或多个内联网通信。借助此网络连接，预期在执行上述方法步骤的过程中处理器482可能从网络接收信息，或可能将信息输出到网络。经常表示为将使用处理器482执行的指令序列的此信息可以例如以在载波中体现的计算机数据信号的形式从网络接收和输出到网络。

可包含例如将使用处理器482执行的数据或指令的此信息可以例如以计算机数据基带信号或在载波中体现的信号的形式从网络接收和输出到网络。所述基带信号或嵌入于载波中的信号或者当前使用或以后开发的其它类型的信号可以根据本领域的技术人员众所周知的若干方法来产生。所述基带信号和/或嵌入于载波中的信号在一些情形中可称为暂时性信号。

处理器482执行其从硬盘、软盘、光盘(这些各种基于盘的系统全部可视为辅助存储装置484)、ROM 486、RAM 488或网络连接性装置492存取的指令、代码、计算机程序、脚本。虽然示出仅一个处理器482，但可存在多个处理器。因此，虽然指令可以论述为由处理器执行，但所述指令可以由一个或多个处理器同时执行、串行地执行或以其它方式执行。可以从辅助存储装置484(例如，硬驱动器、软盘、光盘)和/或其它装置、ROM 486和/或RAM 488存取的指令、代码、计算机程序、脚本和/或数据在一些情形中可称为非暂时性指令和/或非暂时性信息。

在一实施例中，计算机系统480可以包括彼此通信的两个或更多个计算机，其合作而执行任务。举例来说但非限制，可以一方式分割应用程序以便准许所述应用程序的指令的同时和/或并行处理。替代地，可以一方式分割由应用程序处理的数据以便准许两个或更多个计算机对数据集的不同部分的同时和/或并行处理。在一实施例中，计算机系统480可以采用虚拟化软件来提供不直接绑定到计算机系统480中的若干计算机的若干服务器的功能性。举例来说，虚拟化软件可以提供四个实体计算机上的二十个虚拟服务器。在一实施例中，上文公开的功能性可以通过在云计算环境中执行一应用程序和/或多个应用程序来提供。云计算可以包括使用动态可缩放计算资源经由网络连接提供计算服务。可以至少部分地通过虚拟化软件来支持云计算。云计算环境可以由企业建立和/或可以按需要基础从第三方提供商租用。一些云计算环境可以包括由企业拥有且操作的云计算资源以及从第三方提供商租用和/或租赁的云计算资源。

在一实施例中，上文公开的功能性的一些或全部可以作为计算机程序产品而提供。计算机程序产品可以包括一个或多个计算机可读存储媒体，其中体现有计算机可用程序代码以实施上文公开的功能性。计算机程序产品可以包括数据结构、可执行指令以及其它计算机可用程序代码。计算机程序产品可以在可移除式计算机存储媒体和/或不可移除式计算机存储媒体中体现。可移除式计算机可读存储媒体可以包括(不限于)纸带、磁带、磁盘、光盘、固态存储器芯片、例如模拟磁带、压缩光盘只读存储器(CD-ROM)盘、软盘、闪存盘(jump drive)、数字卡、多媒体卡和其它者。计算机程序产品可适合于由计算机系统480将计算机程序产品的内容的至少部分加载到辅助存储装置484、ROM 486、RAM 488，和/或计算机系统480的其它非易失性存储器和易失性存储器。处理器482可以部分地通过直接存取计算机程序产品而处理可执行指令和/或数据结构，例如通过从插入到计算机系统480的光盘驱动器外围设备中的CD-ROM盘进行读取。替代地，处理器482可以通过远程存取计算机程序产品而处理可执行指令和/或数据结构，例如通过网络连接性装置492从远程服务器下载可执行指令和/或数据结构。计算机程序产品可以包括促进将数据、数据结构、文件和/或可执行指令加载和/或复制到辅助存储装置484、ROM 486、RAM 488和/或计算机系统480的其它非易失性存储器和易失性存储器的指令。

在一些情形中，辅助存储装置484、ROM 486和RAM 488可以称为非暂时性计算机可读媒体或计算机可读存储媒体。同样，RAM 488的动态RAM实施例可以称为非暂时性计算机可读媒体，因为在动态RAM接收电力且根据其设计而操作的同时，例如在计算机系统480接通且操作的时间周期期间，动态RAM存储被写入到其中的信息。类似地，处理器482可以包括内部RAM、内部ROM、高速缓冲存储器和/或其它内部非暂时性存储块、区段或组件，其在一些情形中可称为非暂时性计算机可读媒体或计算机可读存储媒体。

额外描述

已经描述了用于在环路聚合反应器中的聚合过程期间平衡对热传递的阻力的过程和系统。以下是根据本公开的第一组非限制性具体实施例：

在第一实施例中，一种过程包括在环路反应器中在催化剂和稀释剂的存在下聚合烯烃单体，以及制作包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂的浆料。在所述聚合期间在所述环路反应器内将毕奥数维持于约3.0或低于约3.0。所述环路反应器中的所述浆料沿着壳体的内表面形成具有膜系数的浆料膜，且所述膜系数小于约500BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。

第二实施例可以包含第一实施例的过程，其中在所述聚合期间在所述环路反应器内将毕奥数维持于约2.0或低于约2.0。

第三实施例可以包含第一或第二实施例的过程，其中在所述聚合期间在所述环路反应器内将毕奥数维持于约1.5或低于约1.5。

第四实施例可以包含第一到第三实施例中的任一者的过程，其中在所述聚合期间在所述环路反应器内将毕奥数维持于约1.1或低于约1.1。

第五实施例可以包含第一到第四实施例中的任一者的过程，其中所述浆料包括约25wt％到约70wt％的范围中的固体浓度。

第六实施例可以包含第一到第五实施例中的任一者的过程，其中所述浆料包括约40wt％到约60wt％的范围中的固体浓度。

第七实施例可以包含第一到第六实施例中的任一者的过程，其中所述浆料包括大于约50wt％的固体浓度。

第八实施例可以包含第一到第七实施例中的任一者的过程，其中所述环路反应器包括具有厚度和导热率的壳体。

第九实施例可以包含第八实施例的过程，其中所述膜系数与所述导热率的比率在从约8.0ft^-1到约50ft^-1的范围中。

第十实施例可以包含第八或第九实施例的过程，其中所述膜系数与所述导热率的比率在从约14ft^-1到约35ft^-1的范围中。

第十一实施例可以包含第八到第十实施例中的任一者的过程，其中所述膜系数与所述厚度的比率在从约1,400BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1到约240,000BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1的范围中。

第十二实施例可以包含第八到第十一实施例中的任一者的过程，其中所述膜系数与所述厚度的比率在从约2,400BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1到约100,000BTU·hr^-1·ft^-3·°F^-1的范围中。

第十三实施例可以包含第八到第十二实施例中的任一者的过程，其中所述导热率与所述厚度的比率在从约100BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1到约10,000BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的范围中。

第十四实施例可以包含第八到第十三实施例中的任一者的过程，其中所述导热率与所述厚度的比率在从约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1到约4,000BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的范围中。

第十五实施例可以包含第八到第十四实施例中的任一者的过程，其中所述壳体包括选自由以下各项组成的群组的钢：A106 Gr 8(60)、A516 Gr 70、A537 Cl 2、A106 Gr C(40)、A202 Gr 8、A285 Gr C、A514 Gr 8、A515 Gr 70、A517 Gr A、A517 Gr 8、A533 Ty A Cl3、A542 Ty A C12、A678 Gr C、AISI 1010、AISI 1015、MIL-S 24645及其任何组合。

第十六实施例可以包含第八到第十五实施例中的任一者的过程，其中所述壳体具有约20英寸到约36英寸的范围中的直径。

第十七实施例可以包含第八到第十六实施例中的任一者的过程，其中所述壳体的内表面具有小于100RMS微英寸的表面光滑度。

第十八实施例可以包含第八到第十七实施例中的任一者的过程，其中所述壳体的内表面具有小于30RMS微英寸的表面光滑度。

第十九实施例可以包含第八到第十八实施例中的任一者的过程，其中所述壳体的内表面具有约10RMS微英寸与约30RMS微英寸之间的表面光滑度。

第二十实施例可以包含第一到第十九实施例中的任一者的过程，其中所述方法还可以包含在所述环路反应器内循环所述浆料，且其中所述浆料以约25ft/s到约60ft/s的范围中的速度循环。

第二十一实施例可以包含第一到第二十实施例中的任一者的过程，其中所述过程还可以包含在所述环路反应器内循环所述浆料，且其中所述浆料以约35ft/s到约50ft/s的范围中的速度循环。

第二十二实施例可以包含第一到第二十一实施例中的任一者的过程，其中所述过程还可以包含在所述环路反应器内循环所述浆料，且其中所述浆料以大于约40ft/s的速度循环。

在第二十三实施例中，一种反应器包括包含厚度和导热率的连续管状壳体，以及安置于所述连续管状壳体内的浆料。所述连续管状壳体界定连续环路，且所述导热率与所述厚度的比率大于或等于约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。所述浆料包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂，且所述浆料中的固体的体积分数大于约0.65。

第二十四实施例可以包含第二十三实施例的反应器，其中所述导热率与所述厚度的比率大于或等于约160BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。

第二十五实施例可以包含第二十三或第二十四实施例的反应器，其中所述导热率与所述厚度的比率大于或等于约250BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。

第二十六实施例可以包含第二十三到第二十五实施例中的任一者的反应器，其中所述导热率与所述厚度的比率大于或等于约300BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1。

第二十七实施例可以包含第二十三到第二十六实施例中的任一者的反应器，其中所述壳体的导热率在约20BTU·hr^-1·ft^-1·°F^-1与约40BTU·hr^-1·ft^-1·°F^-1之间。

第二十八实施例可以包含第二十三到第二十七实施例中的任一者的反应器，其中所述壳体包括选自由以下各项组成的群组的钢：A106 Gr 8(60)、A516 Gr 70、A537 Cl 2、A106 Gr C(40)、A202 Gr 8、A285 Gr C、A514 Gr 8、A515 Gr 70、A517 Gr A、A517 Gr 8、A533 Ty A Cl3、A542 Ty A C12、A678 Gr C、AISI 1010、AISI 1015、MIL-S 24645及其任何组合。

第二十九实施例可以包含第二十三到第二十八实施例中的任一者的反应器，其中所述壳体包括钢，所述钢包括铁以及选自由以下各项组成的群组的组份中的一种或多种：从约0.05wt％到约0.25wt％的量的碳，从约0.5wt％到约0.75wt％的量的硅，从约0.8wt％到约2.0wt％的量的锰，从约0.01wt％到约0.1wt％的量的磷，从约0.01wt％到约0.1wt％的量的硫，从约0.01wt％到约0.04wt％的量的铝，从约0.1wt％到约0.5wt％的量的铬，从约0.1wt％到约0.5wt％的量的铜，从约0.1wt％到约0.5wt％的量的镍，从约0.05wt％到约0.1wt％的量的钼，从约0.005wt％到约0.02wt％的量的铌，从约0.01wt％到约0.05wt％的量的钛，从约0.01wt％到约0.04wt％的量的钒，及其任何组合。

在第三十实施例中，一种过程包括：在环路反应器中在催化剂和稀释剂的存在下聚合烯烃单体，其中所述环路反应器包括连续管状壳体；制作包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂的浆料；以及在所述环路反应器中循环所述浆料。所述环路反应器中的所述浆料沿着所述壳体的内表面形成浆料膜，且通过所述浆料膜的热传递阻力与通过所述管状壳体的热传递阻力的比率在所述聚合期间在所述环路反应器内维持于约3.0或低于约3.0。所述浆料在所述循环期间具有大于约30ft/s的速度。

第三十一实施例可以包含第三十实施例的过程，其中通过所述浆料膜的所述热传递阻力与通过所述管状壳体的所述热传递阻力的比率在所述聚合期间在所述环路反应器内维持于约2.0或低于约2.0。

第三十二实施例可以包含第三十或第三十一实施例的过程，其中通过所述浆料膜的所述热传递阻力与通过所述管状壳体的所述热传递阻力的比率在所述聚合期间在所述环路反应器内维持于约1.5或低于约1.5。

第三十三实施例可以包含第三十到第三十二实施例中的任一者的过程，其中所述浆料包括约25wt％到约70wt％的范围中的固体浓度。

第三十四实施例可以包含第三十到第三十三实施例中的任一者的过程，其中所述浆料包括高于约0.65的固体体积分数。

第三十五实施例可以包含第三十到第三十四实施例中的任一者的过程，其中所述浆料以大于约40ft/s的速度循环。

第三十六实施例可以包含第三十到第三十五实施例中的任一者的过程，其中所述浆料以大于约50ft/s的速度循环。

在第三十七实施例中，一种聚合过程包括：在环路反应器中在催化剂和稀释剂的存在下聚合烯烃单体；在所述环路反应器内制作包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂的浆料；以及使所述环路反应器的外表面的至少一部分与冷却剂流体接触。所述环路反应器中的所述浆料沿着所述环路反应器的内表面形成具有膜系数的浆料膜，且所述冷却剂流体沿着所述环路反应器的外表面形成具有冷却剂膜系数的冷却剂膜。所述膜系数与所述冷却剂膜系数的比率大于约2.0。

第三十八实施例可以包含第三十七实施例的聚合过程，其中在所述聚合期间外部毕奥数大于约2.0。

第三十九实施例可以包含第三十七或第三十八实施例的聚合过程，其中在所述聚合期间内部毕奥数小于约3.0。

第四十实施例可以包含第三十七到第三十九实施例中的任一者的聚合过程，其中所述浆料包括高于约0.65的固体体积分数。

第四十一实施例可以包含第三十七到第四十实施例中的任一者的聚合过程，其中所述聚合过程还可以包含在所述环路反应器中循环所述浆料，且其中所述浆料在所述循环期间具有大于约30ft/s的速度。

在第四十二实施例中，一种设计环路浆料聚合反应器的方法包括：在处理器上模拟环路浆料聚合反应器；基于所述模拟确定所述至少一个环路浆料聚合反应器的壳体区的毕奥数；基于所述模拟调整用于所述环路浆料聚合反应器的至少一个设计参数的值；基于所述至少一个设计参数的所述经调整值由所述处理器重复所述模拟；确定基于所述重复获得一个或多个预定设计参数；以及基于所述模拟、调整、重复和确定而输出环路浆料聚合反应器设计。所述环路浆料聚合反应器包括至少一个环路反应器和至少一个冷却护套，且所述至少一个环路反应器的壁与所述冷却护套之间存在环面。

第四十三实施例可以包含第四十二实施例的方法，其进一步包括：以图形方式显示所述模拟的至少一部分；以及响应于所述以图形方式显示而调整所述至少一个设计参数的所述值。

第四十四实施例可以包含第四十二或第四十三实施例的方法，其进一步包括：确定邻近于且基本上平行于所述至少一个环路反应器的支腿的至少一部分的所述至少一个冷却护套的位置。

第四十五实施例可以包含第四十二到第四十四实施例中的任一者的方法，其中用于所述环路浆料聚合反应器的所述至少一个设计参数包括：所述至少一个环路反应器的所述壁的导热率，壁的直径，所述壁的厚度，所述至少一个环路反应器内的浆料的速度，所述浆料的浆料密度，所述浆料的粘度，所述浆料的比热容，所述浆料的导热率，所述至少一个冷却护套相对于所述壁的位置，或其任何组合。

第四十六实施例可以包含第四十二到第四十五实施例中的任一者的方法，其中所述一个或多个预定设计参数包括壁厚度。

第四十七实施例可以包含第四十二到第四十六实施例中的任一者的方法，其中所述一个或多个预定设计参数包括等于或小于约3.0的内部毕奥数。

第四十八实施例可以包含第四十二到第四十七实施例中的任一者的方法，其中所述至少一个环路反应器中的浆料沿着所述至少一个环路反应器的壁的内表面形成具有膜系数的浆料膜，且其中所述一个或多个预定设计参数包括小于约500BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的所述膜系数。

第四十九实施例可以包含第四十二到第四十八实施例中的任一者的方法，其中所述至少一个环路反应器的壁包括厚度和导热率，且其中所述一个或多个预定设计参数包括大于或等于约120BTU·hr^-1·ft^-2·°F^-1的所述导热率与所述厚度的比率。

第五十实施例可以包含第四十二到第四十九实施例中的任一者的方法，其中所述至少一个环路反应器包括安置于所述至少一个环路反应器的壁内的浆料，其中所述浆料包括固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂，且其中所述一个或多个预定设计参数包括大于约0.65的所述浆料中的所述固体颗粒烯烃聚合物的体积分数。

虽然已经示出和描述了本发明的优选实施例，但在不脱离本发明的精神和教示的情况下，本领域的技术人员可对其进行修改。本文描述的实施例仅是示例性的，且不希望为限制性的。本文公开的本发明的许多变化和修改是可能的且在本发明的范围内。在明确陈述数值范围或限制的情况下，这些明确范围或限制应当理解为包含属于所述明确陈述的范围或限制内(例如，从约1到约10包含2、3、4等；大于0.10包含0.11、0.12、0.13等)的具有相似量值的迭代范围或限制。术语“任选地”相对于权利要求的任何元素的使用希望意味着需要或替代地不需要标的元素。两种替代例希望在权利要求的范围内。例如包括、包含、具有等较广术语的使用应当理解为对例如由......组成、基本上由......组成、大体上包括等较窄术语提供支持。

因此，保护范围不受上文陈述的描述限制，而是仅受所附权利要求书限制，所述范围包含权利要求书的标的物的所有等效物。每一和每个权利要求作为本发明的实施例并入到说明书中。因此，权利要求书是进一步描述且是对本发明的优选实施例的添加。本公开中的参考文献的论述并非承认其为本发明的现有技术，尤其是可能具有在本申请的优先权日期之后的公布日期的任何参考文献。本文引用的所有专利、专利申请和公开案的公开内容特此以引用的方式并入，其程度为它们提供对本文陈述的细节做出补充的示例性、程序或其它细节。