通过强力混合反应性反应组分和可移动的流动介质而生产乙烯均聚物和共聚物的方法技术

本发明专利技术涉及一种生产乙烯均聚物和共聚物的方法，该方法是在１０００巴压力以上、于１２０～３５０℃，在管式反应器中通过自由基聚合进行的，其中首先向含有乙烯、分子量调节剂以及任选地聚乙烯的可移动流动介质中，加入少量的自由基链引发剂，然后进行聚合。按照本发明专利技术，首先将可移动的流动介质分成两个相互间分别流动的体积元，然后通过适宜的流动元件将相互间分别流动的体积元设定为以相反的方向旋转，然后将以相反方向旋转的流动体积元重新合并，形成一可移动的流动介质，在将以相反方向旋转的流动体积元重新合并时或在这之后很短时间，将自由基链引发剂加入到以相反方向旋转的流动体积元之间的剪切界面区。本发明专利技术同时还涉及实施该方法的设备。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在管式反应器中在大于1000巴的压力和120～350℃的温度范围内，通过自由基聚合生产乙烯均聚物和共聚物的方法，其中首先将少量的自由基链引发剂加入到含乙烯、分子量调节剂以及任选地聚乙烯的可移动流动介质中，然后进行聚合。在世界范围的许多工厂中，高压聚合法已被证明是一种可工业上大规模成功运作的生产低密度聚乙烯(LDPE)的方法。高压聚合法通常由大气中的氧、过氧化物、其它自由基生成物质或这些物质的混合物引发聚合。在实际中，在反应器内的多点“同时”引发聚合反应亦被证明是特别有利的，并由此以均匀的高水平保持高反应器产率和产品质量。为此，用以引发聚合的自由基链引发剂必须以适当的方式加入到反应介质中。选定的自由基链引发剂的效率依赖于在每一情形下，它可多么快速地与起始引入的反应介质混合。为此，在生产高压聚乙烯的大规模工厂中使用所谓的注射阀(injection fingers)。EP-A-449092公开了如何在沿反应器的多点，通过注射阀计量加入自由基链引发剂，以下也称作引发剂，引发剂混合物或引发剂在有机溶剂中的溶液。还已经通过提高混合区中的流动速率，改进了计量加入的引发剂的混合，并随之改进了产品质量。USP 4135044和4175169公开了如何以高产率并且沿反应器长度以相对较低的压力降，生产具有良好光学性能的产品，它是通过相对于冷却区的加大的管径，在高压反应器的引发和反应区中使用了相对较小的管径。最后，USP 3405115公开了对于聚乙烯的质量、高反应器产率和建立均匀的反应器操作，均匀引发聚合反应和反应组分的最佳混合是特别重要的。为此，将引发剂与冷乙烯子物流在一特殊的混合室中混合，并仅在此之后加入到实际反应器中。在混合室中，流体中的引发剂由于其中主导的低温而未分解，该流体被重新定向多次并通过管道。所有公知方法和设备中关于将自由基链引发剂加入到反应混合物中的一个共同特征是，混合方法的速率和强度不能令人满意。因此本专利技术的一个目的是提出一种方法，通过该方法可以在管式反应器中进行乙烯的高压聚合，基于自由基链引发剂的加入量，可提高反应器的产率并提高所得聚乙烯产品的质量，该方法是通过在加料的同时提高和强化自由基链引发剂和可移动的流动介质的混合速率和强度进行的。通过在开始部分提及的通用类型的方法实现了该目的，该方法的特征性特征被认为是首先将可移动的流动介质分成两个相互间分别流动的体积元，然后通过适宜的流动元件将相互间分别流动的体积元设定为以相反的方向旋转，然后将以相反方向旋转的流动体积元重新合并，形成一可移动的流动介质，在将以相反方向旋转的流动体积元重新合并时或在这之后很短时间，将自由基链引发剂加入到以相反方向旋转的流动体积元之间的剪切界面区。在本专利技术的一个优选实施方案中，可移动的流动介质的分割是以使其形成核心物流和靠近壁流动的体积元的方式进行的。可按照本专利技术使用的分子量调节剂为常用的极性或非极性有机化合物，如具有3～20个碳原子的酮、醛、烷烃或烯烃。优选的分子量调节剂为丙酮、甲乙酮、丙醛、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯或己烯。可按照本专利技术使用的自由基链引发剂为过氧化物，如脂族过氧化二酰基(C3～C12)，过氧化二烷基(C3～C12)或过氧酯，过氧化新戊酸叔丁酯(TBPP)，过氧化-3，5，5-三甲基己酸叔丁酯(TBPIN)，过氧化二叔丁基(DTBP)，或其混合物或它们在适当溶剂中的溶液。按照本专利技术，引入的自由基链引发剂的量为10～1000g/t(生成的PE)，优选100～600g/t(生成的PE)。按照本专利技术向其中加入上述自由基链引发剂的可移动的流动介质，除乙烯外还可含有作为共聚单体的、具有3～20个碳原子、优选具有3～10个碳原子的1-烯烃，基于乙烯单体的量，该共聚单体的量为0～10重量％，优选1～5重量％。此外按照本专利技术，可移动的流动介质可含有聚乙烯，基于单体的总重量，其量为0～40重量％，优选0～30重量％。在本专利技术方法的一个特别优选方案中，自由基链引发剂被引入到管式反应器的一个区域中，其中通过将管式反应器的直径减小至加料区反应器直径D的约0.6～0.9倍，而将可移动的流动介质的流速提高至管式反应器加料区内的流速的1.2～2.8倍，优选1.8～2.5倍。以绝对数值表示，按照本专利技术，可移动的流动介质在自由基引发剂的加料区中的流速为10～40m/s，优选15～30m/s，特别优选20～25m/s。本专利技术的方法可以使加入的自由基链引发剂的量大大低于生产同等量LDPE所需的引发剂量，因此可以更经济地进行高压聚合。而且，按照本专利技术方法制得的LDPE具有改进的光学性能，其原因是分子量大于106g/mol的高分子量级分较少。此外，按照本专利技术的方法其优点是，它可在通常上至350℃的最高温度下保持更稳定的反应器操作，而不会倾向于发生降解。本专利技术方法的另一优点是这样的，即聚合可在低温下引发，然后可以更加可控的方式进行反应混合物的升温。对于聚合以及由此而来的LDPE的生产，可以更好地利用通常仅有相对较短半衰期的自由基引发剂的寿命。本专利技术还涉及实施方法的设备，该设备包括具有内径D和长度为30～50·D、优选35～45·D，和一个或多个自由基链引发剂用的加料喷嘴的管式反应器，该反应器的特征是将可移动的流动介质分成相互分离流动的体积元的分离元件，在2～6·D的长度内被设置在管式反应器的内部；此外至少一个可使流动介质沿着它作旋转流动的流动元件被设置在分离元件的区域内；一个或多个自由基链引发剂用的加料喷嘴被设置在分离元件和流动元件的下游。在本专利技术设备的一个优选实施方案中，将可移动的流动介质分离的分离元件是直径为0.5～0.7·D的内管，该内管将可移动的流动介质分成在内管内部的核心物流，以及在内管外部但在管式反应器内的外壳物流。从纵向看流动元件的几何形式，呈扭转±α角的平面，优选该流动元件设置在内管内部和内管外部，在内管内部的流动元件和在内管外部的流动元件同向扭转。流动元件的最大长度对应于内管的长度，但流动元件也可以具有较小的尺寸，平面扭转的角度α应至少为90°，但为了增加流动体积元的旋转，也可以选择较大的值。从内管的末端看，按照本专利技术在流动方向上设置的至少一个、但优选多个的加料喷嘴，具有最多1mm、优选最多0.7mm、特别优选最多0.5mm的出口孔。加料喷嘴到内管末端的距离应最多为1·D，优选最多0.5·D。管式反应器的内径在一圆锥形过渡段的区域内从D减小至大约0.9～0.6·D，优选该圆锥形过渡段位于分离元件的上游或者加料喷嘴的下游，所述分离元件将可移动的流动介质分成相互分开流动的体积元。优选该圆锥形过渡段位于距离加料喷嘴或分离元件最多1·D，优选最多0.5·D，其长度为3～7·D，优选4～6·D。在圆锥形过渡段中，可移动的流动介质的流速增加至其在管式反应器的加料区内流速的大约1.2～2.8倍，优选1.8～2.5倍。若圆锥形过渡段设置于加料喷嘴的下游，则实际的反应管连接在圆锥形过渡段的下游，上述实际反应管的长度为15～30·D，优选20～27·D，其内径对应于圆锥形过渡段的圆锥端部的内径。由此在反应管中保持高流速，以保证反应组分和自由基链引发剂在可移动的流动介质内的混合基本完全。在以高流速经过反应管后，可移动的流动介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产乙烯均聚物和共聚物的方法，该方法是在１０００巴压力以上、于１２０～３５０℃，在管式反应器中通过自由基聚合进行的，其中首先向含有乙烯、分子量调节剂以及任选地聚乙烯的可移动流动介质中，加入少量的自由基链引发剂，然后进行聚合，其特征在于：首先将可移动的流动介质分成两个相互间分别流动的体积元，然后通过适宜的流动元件将相互间分别流动的体积元设定为以相反的方向旋转，然后将以相反方向旋转的流动体积元重新合并，形成一可移动的流动介质，在将以相反方向旋转的流动体积元重新合并时或在这之后很短时间，将自由基链引发剂加入到以相反方向旋转的流动体积元之间的剪切界面区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：FO玛灵，A戴斯，G格鲁斯，A伍尔夫特，
申请(专利权)人：巴塞尔聚烯烃有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]