多个烯烃和催化剂进料点的环管反应器设备和聚合方法技术

一种淤浆聚合法，其中将烯烃单体在两个或两个以上位置送入连续环管反应器，从而能在循环淤浆中更高和更稳定的单体浓度下操作。环管反应器设备有两个或两个以上单体进料口以及可能有两个或两个以上催化剂进料口和／或两个或两个以上产品取料口，每一进料口可能有它自己相关的控制流程。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烯烃单体在液体介质中特别是在大型环管反应器中用淤浆聚合法的聚合。
技术介绍
聚烯烃例如聚乙烯和聚丙烯可通过颗粒形式聚合来生产，也称为淤浆聚合。在这一技术中，将进料例如单体和催化剂送入聚合反应器(例如环管反应器)，而将在液体介质中含有固体聚烯烃颗粒的产品淤浆取出。在连续环管反应器中，可将各种进料以不同方式送入环管反应段。例如，可将单体和催化剂分开或一起送入，以及可将单体和催化剂在送入环管反应段以前与不同数量的稀释剂混合。在环管反应段中，单体和催化剂分散在流体淤浆中。随着它们在流体淤浆中通过环管反应段循环，单体在聚合反应中在催化剂处反应。聚合反应在流体淤浆中生成固体聚烯烃颗粒。在环管反应段中的淤浆聚合已证明在商业上是成功的。淤浆聚合技术已取得世界范围的成功，每年生产数十亿磅烯烃聚合物。但是，仍希望设计和建设更大型的反应器。聚合物的性质受在聚合过程中包括单体浓度在内的反应器条件影响。在环管聚合法中，在聚合过程中，单体的浓度常常随单体反应生成聚合物而下降。在现有的聚合法和环管反应器中，将单体的浓度在环管反应器中在使用单一单体进料的整个环管反应段中维持在可接受的范围内。单体在环管反应段中的浓度常常通过测量单体在环管反应段取出的产品淤浆中的浓度来估计。通常在环管反应段外比在环管反应段内更容易测量单体浓度。
技术实现思路
作为一方面，提供一种淤浆聚合法。在所述的方法中，在液体介质中生成固体聚烯烃颗粒。所述的方法包含将烯烃单体和催化剂送入环管反应段。催化剂必需能使烯烃单体聚合。所述的方法还包含通过多个(两个或两个以上)单体进料口将烯烃单体送入环管反应段。送入烯烃单体量应使烯烃单体在环管反应段内的浓度在所需的范围内。例如，通过在多个对称安装的进料位置送入烯烃单体，在反应器中烯烃单体在液体介质中的浓度可保持在1.05％或更小的范围。可将反应器中烯烃单体浓度的变化保持在很低，以致沿反应器烯烃单体浓度的标准偏差为0.4％或更小。在一些实施方案中，每800英尺反应器长度有至少一个单体进料口，或每18000加仑反应器体积有至少一个单体进料口。本方法还可包含通过多个产品取料口取出一部分流体淤浆作为中间产品。催化剂可通过多个催化剂进料口送入。优选的是，单体进料口和产品取料口沿环管反应段对称安装。催化剂进料口也可沿环管反应段对称安装。本方法还包含测量取出的流体淤浆部分中烯烃单体的浓度，并根据测量的浓度调节送入的烯烃单体。可调节送入的烯烃单体，以使在一个烯烃进料口的烯烃单体的量与在另一个单体进料口送入的量不同。作为另一方面，提供一种环管反应器设备。所述的环管反应器设备包含多个主要段和多个上部和下部次要段。每一主要段在上端与一个上部次要段相连，并在下端与一个下部次要段通过平滑弯管相连。用这样的方式，主要段和次要段形成适合输送流体淤浆的连续流道。所述的流道基本上没有内部障碍物。另一方面，环管反应器设备可包含第一主支管、第二主支管、第三主支管、第四主支管、第五主支管、第六主支管、第七主支管和第八主支管。所述的设备还可包含多个次要段，其中每一段与两个主支管彼此连接，从而构成连续流道。所述的设备可包含连接到第一主支管的第一单体进料口；连接到第三主支管的第一产品取料口；连接到第五主支管的第二单体进料口；连接到第七主支管的第二产品取料口以及连接到一个支管或一段的至少一个催化剂进料口。上述的环管反应器设备包含至少两个用于将稀烃单体送入连续流道的设备、一个用于将聚合催化剂送入连续流道的设备和至少两个用于从连续流道取出一部分流体淤浆的设备。所述的环管反应器设备还可包含至少一个用于测量烯烃单体取出的流体淤浆的浓度的设备。所述的测量设备与取料设备流体相连。所述的环管反应器设备还可包含一个用于控制单体送入设备的设备。测量设备将表示测量浓度的信号提供给控制设备。附图说明图1为有多个单体进料口、多个催化剂进料口和多个用于取出一部分淤浆的产品取料口的环管反应器的透视图。具体实施例方式本方法和设备适用于乙烯的均聚和乙烯与更高级1-烯烃例如丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或1-癸烯的共聚。优选的方法是乙烯与作为原料的0.01-10％(重量)、优选0.01-5％(重量)、最优选0.1-4％(重量)的共聚单体的共聚合，其中共聚单体选自上述更高级1-烯烃而重量百分数以乙烯和共聚单体的重量为基础。(这样的共聚物仍称为聚乙烯)。另一方面，足够数量的共聚单体可用作原料，以便得到共聚单体加入数量为0.01-10、优选0.01-5、更优选0.1-4％(重量)的产品聚烯烃。液体介质可为一种用于固体聚合物颗粒的稀释剂，它可与未反应单体不同或为未反应单体。在本专业中，适合用于本方法的稀释剂是大家熟悉的，它们包括在反应条件下为惰性液体的或为超临界流体的烃类。适合的烃类包括异丁烷、丙烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷和正己烷，异丁烷是特别优选的。另一方面，液体介质可为未反应的单体本身。例如，本方法和设备也可适用于丙烯在环管反应器中聚合。在丙烯本体聚合中，就单体来说没有单独的稀释剂，因为单体(丙烯)作为液体介质。当然，烯烃单体的浓度比液体介质也存在时要高得多。在本专业中，适合的催化剂是大家熟悉的。特别适合的是氧化铬/载体例如氧化硅催化剂，例如在Hogan和Banks的US 2825721(1958年3月)中广泛公开的，在这里作为参考并入。也可使用齐格勒催化剂、金属茂和其他大家熟悉的聚烯烃催化剂以及助催化剂。优选的是，仅一种催化剂用于一定的聚合法，而相同的催化剂在多个催化剂进料口中的每一个送入。有关环管反应器设备和聚合法的其他详情可在US 4674290、5183866、5455314、5565174、6045661、6051631、6054501和6262191中找到，在这里作为参考并入。单体在稀释剂中聚合生成固体聚合物颗粒的环管反应段中，环管反应段中的单体浓度常常随流体淤浆沿环管反应器流动而变化，至少部分是由于作为聚合法的所需结果，单体转化成聚合物。照通常的情况来说，随着环管反应段的长度增加，如果单体都在一个位置送入环管反应段的话，单体浓度常常有更大程度的变化。例如，在用于乙烯的淤浆聚合的18000加仑环管反应器中，有约48000磅(约18000公斤)液体，其中有约2200磅(约800公斤)乙烯在液体中。在生产率约40000磅/小时(约15000公斤/小时)下，在乙烯沿反应器环管流过的时间内，所述的方法消耗约333磅(约125公斤)乙烯。计算环管中乙烯的浓度为乙烯进料口前的约4.27％(重量)至刚好在乙烯进料口后的约4.93％(重量)。35000加仑环管反应器可有与18000加仑环管反应器相同的直径，但有两倍的长度。在生产率约88000磅/小时(约33000公斤/小时)下，所述的方法消耗约1467磅(约550公斤)乙烯。反应器装有约93300磅(约68300公斤)液体，其中约4200磅(约1567公斤)乙烯。在这样的反应器中，如果乙烯都在单一进料口送入的话，计算环管反应器中乙烯的浓度为乙烯进料口前的约3.72％(重量)至刚好在乙烯进料口后的约5.28％(重量)。这就构成乙烯浓度相对宽的变动。对于一些聚乙烯产品，例如熔体指数0.55、密度0.9505的共聚物，希望将乙烯的浓度保持在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在液体稀释剂中生成固体聚烯烃颗粒的淤浆聚合法，所述的方法包含：将液体稀释剂送入环管反应段；将催化剂送入环管反应段，所述的催化剂能使所述的烯烃单体聚合；将烯烃单体通过多个单体进料口送入环管反应段，其中加入烯烃单体以 使烯烃单体在环管反应段中的浓度在所需的范围内；将烯烃单体聚合，在液体稀释剂中生成固体聚烯烃颗粒的流体淤浆；以及取出一部分流体淤浆作为中间产品。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JD霍托维，DA泽勒斯，DW弗塞尔，DH伯恩斯，
申请(专利权)人：切夫里昂菲利普化学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]