一种高产率生产具有各种性能的产物的乙烯聚合方法以及用于该方法的管式反应器技术

本发明专利技术提供了一种高压下的连续型乙烯聚合方法以及适用于该方法的管式反应器，按照聚合反应的过程顺序，该方法使用了一种包括第一反应区和第二反应区的反应区，其中第二反应区的长度为第一反应区的１．５～６．５倍，横截面面积为第一反应区的１．２～４倍，且其中乙烯在第一反应区的起点被连续地进料入第一反应区，低温引发剂单独或者主要含低温引发剂的引发剂混合物在第一反应区的起点被引入第一反应区中，引发剂单独或者引发剂混合物在第二反应区的两个或多个不同的点被引入第二反应区。按照本发明专利技术，可以以高生产效率制得具有不同物理性能的乙烯聚合产物，同时在乙烯聚合生产中减小了压力降。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种高产率生产具有各种物理性能的产物的乙烯聚合方法，以及用于该方法的管式反应器。具体地，本专利技术涉及一种按照聚合反应的过程顺序，使用包括第一反应区和第二反应区的聚合反应区，在高压下进行乙烯聚合的连续型方法，其中第二反应区的长度为第一反应区的1.5～6.5倍，横截面面积为第一反应区的1.2～4倍，且其中乙烯在第一反应区的起点被连续地进料到第一反应区，低温引发剂单独地或者主要含低温引发剂的引发剂混合物在第一反应区的起点被引入第一反应区中，引发剂单独地或者引发剂混合物于第二反应区的两个或多个不同的点被引入第二反应区，本专利技术还涉及用于上述方法的管式反应器。乙烯聚合是在高温和高压条件下进行的聚合反应，由此制得的乙烯聚合物的量取决于原料乙烯的加料速度和转化率。由于乙烯的加料速度由压缩机的容积决定，为提高乙烯的加料速度，应扩大压缩机的气缸体积，这需要进一步考虑施加于发动机上的负荷。因此通过扩大压缩机内的气缸体积来增加乙烯聚合物的产量具有局限性。据此，当使用具有确定气缸体积的压缩机时，可以说乙烯产量仅取决于转化率。然而，当过度地升高反应温度以提高转化率时，存在的危险是爆炸性地出现乙烯的分解，导致工厂操作的停止。从这一点上说，单纯通过升高反应温度来提高转化率也有局限性。在制备乙烯聚合物时，必须考虑既要保持所得聚合物的物理性能以适用于某一应用，又要提高转化率，因为所得聚合物必须根据其具体应用需要而具有各种物理性能。如上所述，为在乙烯聚合方法的产率上有所提高，必须分析复杂的反应体系并理解和预期发生在反应器中的其它一般的物理-化学现象，同时还必须保持所得聚合物的物理性能，以适用于具体应用。因此需要开发一种高产率的乙烯聚合方法，同时保持所得聚合物的各种物理性能，以及适用于该方法的管式反应器。专利技术概述基于这种需求，本专利技术的目的是通过在高压下的连续型乙烯聚合方法中使用一种聚合反应区，而提供一种在具有高产率的同时可保持所得聚合物产品的各种物理性能的乙烯聚合方法，以及用于该方法的管式反应器，其中按照聚合反应的过程顺序，聚合反应区被分为两个反应区，第一反应区和第二反应区，明确限定了第二反应区相对于第一反应区的的长度和横截面面积，且引发剂的类型和引入引发剂的次数是不同的。 附图说明图1是用于本专利技术实施例1的管式反应器的示意说明。图2是用于本专利技术实施例3的管式反应器的示意说明。图3是用于本专利技术实施例6的管式反应器的示意说明。图4是用于本专利技术实施例9的管式反应器的示意说明。图5是用于本专利技术对比实施例1的管式反应器的示意说明。专利技术详述本专利技术提供了一种高压下的连续型乙烯聚合方法，按照聚合反应的过程顺序，该方法使用了一种包括第一反应区和第二反应区的聚合反应区，其中第二反应区的长度为第一反应区的1.5～6.5倍，横截面面积为第一反应区的1.2～4倍，且其中乙烯在第一反应区的起点被连续地进料到第一反应区，低温引发剂单独地或者主要含低温引发剂的引发剂混合物在第一反应区的起点被引入第一反应区中，引发剂单独地或者引发剂混合物于第二反应区的两个或多个不同的点被引入第二反应区。本专利技术中，“聚合反应区”是指通过引发剂实质上进行聚合反应的区域。本专利技术中，“第一反应区”是指按照聚合反应的过程顺序首先进行聚合反应的区域。本专利技术中，“第二反应区”是指按照聚合反应的过程顺序，在第一反应区之后进行聚合反应的区域。按照本专利技术的乙烯聚合方法是高压下连续型的乙烯聚合方法，其中乙烯在连续的聚合反应区内聚合，其中按照聚合反应的过程顺序，聚合反应区包括第一反应区和第二反应区。在本专利技术的乙烯聚合方法中，按照聚合反应的过程顺序，聚合反应区内的第一反应区位于第二反应区之前。按照本专利技术的乙烯聚合开始于通过在第一反应区的起点向第一反应区内连续地加入乙烯并单独引入低温引发剂或者引入主要含低温引发剂的引发剂混合物。在本专利技术的乙烯聚合方法中，低温引发剂为可在相对较低温度下如140～160℃下引发乙烯聚合反应的化合物，包括例如过氧化新戊酸叔丁酯，过氧化二碳酸二正丁酯，过氧化新癸酸叔丁酯等。低温引发剂可单独或以与其它引发剂混合的形式使用于第一反应区中。当低温引发剂的反应引发温度低于140℃时，反应进行太快以致于不能控制过程。另一方面，当反应引发温度高于160℃时，为预热反应物而消耗了过多的能量且反应效率降低。当低温引发剂以与其它引发剂如中等温度引发剂或高温引发剂的混合物的形式而引入时，优选该混合物含有50摩尔％或更多的低温引发剂。当低温引发剂的量小于50摩尔％时，在第一反应区内的聚合反应不能平稳地进行。而且，引发剂混合物可含有或不含有氧，出于对操作稳定性和工艺安全的考虑，优选引发剂混合物不含氧。在本专利技术的乙烯聚合方法中，中等温度引发剂为可在相对中等的温度如160～190℃下引发乙烯聚合反应的化合物，包括例如过氧化2-乙基己酸叔丁酯，过氧化乙酸叔丁酯，过氧化苯甲酸叔丁酯等。当中等温度引发剂的反应引发温度低于160℃时，变得难以控制过程。另一方面，当中等温度引发剂的反应引发温度高于190℃时，反应效率降低。在聚合区中，按照聚合反应的过程顺序，第二反应区在第一反应区之后。在本专利技术所述的乙烯聚合方法中，第二反应区的长度为第一反应区的1.5～6.5倍，优选3.5～4.5倍，且其横截面面积为第一反应区的1.2～4倍，优选1.5～2.5倍。在本专利技术所述的乙烯聚合方法中，将其中主要进行由低温引发剂引发反应的第一反应区的长度减小，同时第二反应区的长度相对延长，且与第一反应区的横截面面积相比，第二反应区的横截面面积相对增大，由此产生适当大小的压力降(从反应器的入口到出口压力减小的范围)，并因此延长了反应器内反应物的存留时间。最终，在本专利技术中转化率以及相应的产率获得了提高。当第二反应区的长度小于第一反应区长度的1.5倍时，导致第一反应区长度的相对延长，由此降低了整个反应体系中的转化率。当第二反应区的长度大于第一反应区长度的6.5倍时，所得聚合物的物理性能将受不利影响。而且，当第二反应区的横截面面积小于第一反应区横截面面积的1.2倍时，第二反应区变得相对较窄，导致不能将产率提高至所需程度。另一方面，当第二反应区的横截面面积大于第一反应区横截面面积的4倍时，尽管产率提高了，但由于过度的压力降使得反应不稳定，因此是不优选的。而且，在本专利技术中，为防止在反应器出口处出现过度压力降，按照聚合反应的过程顺序优选将第二反应区分为前部和后部，并且第二反应区后部的横截面面积可以比第一反应区的大并且比第二反应区前部的小。第二反应区的前部和后部的长度可以不同。然而从压力降的角度考虑，前部的长度优选为后部的0.2～2倍，更优选0.5～1.5倍。在本专利技术的乙烯聚合方法中，来自第一反应区的所得产物在第二反应区的起点被连续地送入第二反应区中，且在第二反应区的两个或多个不同的点引入单独一种引发剂或者引发剂的混合物。至少一种引入第二反应区的引发剂优选是高温引发剂，或者是主要含高温引发剂的引发剂混合物。在本专利技术的乙烯聚合方法中优选使用的的高温引发剂为可在相对高温如190～250℃下引发乙烯聚合反应的化合物，包括例如过氧化二叔丁基，叔丁基异丙苯基过氧化物，1，3-二(叔丁基过氧异丙基)苯等。高温引发剂可单独或以与其它引发剂混合的形式引入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压下的连续型乙烯聚合方法，按照聚合反应的过程顺序，该方法使用了一种包括第一反应区和第二反应区的聚合反应区，其中第二反应区的长度为第一反应区的１．５～６．５倍，其横截面面积为第一反应区的１．２～４倍，且其中乙烯在第一反应区的起点被连续地进料到第一反应区中，低温引发剂单独或者主要含低温引发剂的引发剂混合物在第一反应区的起点被引入第一反应区中，引发剂单独或者引发剂混合物在第二反应区的两个或多个不同的点被引入第二反应区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李镇头，郑秉勇，李明载，卢均，
申请(专利权)人：三星TOTAL株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]