在气固烯烃聚合反应器中分流返回的流化气体的方法技术

本发明专利技术涉及用于在气固烯烃聚合反应器中聚合一种或多种烯烃单体的方法，其中流化气体被分流并返回至反应器进入反应器的底部区域并直接地进入稠密相，所述稠密相由悬浮在反应器的中间区域中向上流动的流化气体流中的一种或多种烯烃单体的聚合物颗粒形成。

The method of separating the returned fluidized gas in the gas-solid olefin polymerization reactor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在气固烯烃聚合反应器中分流返回的流化气体的方法
本专利技术涉及在气固烯烃聚合反应器中烯烃的聚合。更具体地，本专利技术涉及以减少聚烯烃粉末夹带的方式在气固烯烃聚合反应器中聚合烯烃。
技术介绍
气固烯烃聚合反应器通常用于α-烯烃如乙烯和丙烯的聚合，因为它们在聚合物设计和各种催化剂体系的使用方面允许相对高的灵活性。常见的气固烯烃聚合反应器的变体是流化床反应器。通常，在气固烯烃聚合反应器中，流化气体向上移动通过稠密相，聚合反应在所述稠密相中发生并且聚烯烃颗粒聚合形成气泡，该气泡将聚烯烃粉末夹带至流化气体出口附近的分离区域中。该流体动力学模式限制了反应器的填充度、平均容积密度和反应器产率。由于聚烯烃粉末夹带增加的风险，可能额外引起与流化气体循环相关的困难。进一步地，在上部反应器区域中相对低的聚烯烃粉末浓度可能导致反应性粉末在反应器内壁处更强的黏附，并且其可能产生结片(wallsheeting)和结块。US5,428,118公开了一种在气相反应器中聚合烯烃的方法，其中从反应器中取出的热的流化气体通过气体或气-固的切向流被重新引入至分离区域，以减少聚烯烃粉末夹带至流化气体循环系统中。WO2017/025330A1公开了一种在气相反应器中聚合烯烃的方法，其中从反应器取出的部分冷凝的流化气体的冷却流被重新引入至分离区域中，以减少聚烯烃粉末夹带至流化气体循环系统中。现已发现，将循环气体引入至分离区域中承受着增加聚烯烃粉末带入循环气体中的风险。因此，在本领域中仍然需要提供一种以减少循环气体中粉末夹带的方式用气固烯烃聚合反应器聚合烯烃的方法。
技术实现思路
令人惊奇地发现，通过冷却循环气体并将循环气体的至少一部分注入气固烯烃聚合反应器的中间区域的上半部，在不牺牲该过程的冷却能力的同时，减少了聚烯烃颗粒带入至从气固烯烃聚合反应器的顶部区域取出的分离的流化气体流中。换句话说，在整个聚合过程中可以获得更高的稠密相的容积密度。因此，本专利技术提供一种用于在气固烯烃聚合反应器中聚合一种或多种烯烃单体的方法，所述气固烯烃聚合反应器包括顶部区域、中间区域和底部区域，所述中间区域包括与所述顶部区域直接接触的顶端并且所述中间区域位于所述顶部区域的下方，所述中间区域具有大致圆柱形的形状，所述底部区域与所述中间区域的底端直接接触并且所述底部区域位于所述中间区域的下方，所述方法包括如下步骤：a)将流化气体的第一流引入底部区域；b)在聚合催化剂存在下，在稠密相中聚合一种或多种烯烃单体，所述稠密相由悬浮在中间区域中向上流动的流化气体流中的一种或多种烯烃单体的聚合物颗粒形成；c)从顶部区域取出包含所述流化气体的第二流；d)将所述第二流引入冷却器；e)从所述冷却器取出冷却的第二流；和f)将所述冷却的第二流分流成冷却的第三流和第一流；g)在气固烯烃聚合反应器的中间区域中的稠密相处，通过中间区域的进料区中的一个或多个进料口引入所述冷却的第三流；其中，所述中间区域的进料区位于中间区域的顶端和总高度的50％之间的中间区域的表面上，而底端对应于中间区域的总高度的0％，顶端对应于中间区域的总高度的100％。本专利技术还涉及用于聚合一种或多种烯烃单体的反应器装置，包括：气固烯烃聚合反应器，其包括顶部区域、中间区域和底部区域，所述中间区域包括与所述顶部区域直接接触的顶端并且所述中间区域位于所述顶部区域的下方，所述中间区域具有大致圆柱形的形状，所述底部区域与所述中间区域的底端直接接触并且所述底部区域位于所述中间区域的下方，第一管线，用于从气固烯烃聚合反应器的顶部区域取出包含流化气体的第二流，冷却器，用于冷却第二流，第二管线，用于从冷却器取出冷却的第二流，第三管线，其连接所述第二管线和所述气固烯烃聚合反应器的底部区域，用于将流化气体的第一流引入气固烯烃聚合反应器的底部区域，一个或多个进料口，其位于所述中间区域的进料区，第四管线，其连接所述第二管线和所述一个或多个进料口，用于将冷却的第三流引入气固烯烃聚合反应器的中间区域，其中所述中间区域的进料区位于所述中间区域的所述顶端和总高度的50％之间的中间区域的表面上，而所述底端对应于所述中间区域的总高度的0％，所述顶端对应于所述中间区域的总高度的100％。进一步地，本专利技术涉及如上文和下文所述的根据本专利技术的方法的用途，用于减少带入一种或多种烯烃单体的聚烯烃颗粒至从气固烯烃聚合反应器的顶部区域取出的第二流中。更进一步地，本专利技术涉及如上文或下文所述的根据本专利技术的方法的用途，用于提高聚合期间稠密相的容积密度。详细的描述定义本文涉及直径和等效直径。在非球形物体的情况下，等效直径表示具有与非球形物体相同的体积或面积(在圆形的情况下)的球形或圆形的直径。应当理解，即使本文有时提到直径，所讨论的物体也不必是球形的，除非另外特别提及。在非球形物体(颗粒或横截面)的情形下，则表示等效直径。如本领域众所周知的，表观气速表示在空的结构中气体的速度。因此，中间区域内的表观气速为气体的体积流速(以m3/s计)除以中间区域的横截面面积(以m2计)，被颗粒所占的面积因此是被忽略的。流化气体是指包含单体、可能的共聚单体、链转移剂和惰性组分的气体，它们形成气固烯烃聚合反应器中向上流动的气体，并且聚合物颗粒悬浮于其中，例如悬浮在流化床反应器的流化床中。未反应的气体在反应器的顶部收集、压缩、冷却并返回至反应器。如本领域技术人员所理解的，在循环期间流化气体的组成不是恒定的。反应性组分在反应器中被消耗，反应性组分被添加到循环管线中用于补偿损失。气固烯烃聚合反应器是用于将一种或多种气态烯烃单体多相聚合成聚烯烃粉末颗粒的聚合反应器，其包括三个区域：在底部区域流化气体被引入至反应器中；在中间区域，其通常具有大致圆柱形的形状，流化气体中存在的一种或多种烯烃单体被聚合以形成聚合物颗粒；在顶部区域，流化气体被从反应器中取出。在某些类型的气固烯烃聚合反应器中，流化格栅(也称为分配板)将底部区域与中间区域分隔开。在某些类型的气固烯烃聚合反应器中，顶部区域形成分离区域或夹带区域，在其中由于与中间区域相比其直径扩大，因而流化气体膨胀并且气体从聚烯烃粉末中分离出。稠密相表示气固烯烃聚合反应器的中间区域内由于聚合物颗粒的形成而具有提高的容积密度的区域。在某些类型的气固烯烃聚合反应器中，即流化床反应器，稠密相通过流化床形成。“夹带的聚烯烃粉末”或“颗粒的带入”是指与来自气固烯烃聚合反应器的顶部区域的流化气体的第二流中的流化气体一同取出的聚烯烃颗粒。“循环气体管线”表示管线或管道的系统，通过该系统流化气体的第二流作为流化气体的第一流和作为冷却的第三流被重新引入气固烯烃聚合反应器中。“容积密度(bulkdensity)”(或对于流化床聚合反应器的“床密度”)表示聚合物粉末的质量除以不包括任选的分离区域的反应器的体积。在本专利技术中，将不同的流测量为体积流，使得这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在气固烯烃聚合反应器中聚合一种或多种烯烃单体的方法，所述气固烯烃聚合反应器包括：/n-顶部区域；/n-中间区域，其包括与所述顶部区域直接接触的顶端并且所述中间区域位于所述顶部区域的下方，所述中间区域具有大致圆柱形的形状；和/n-底部区域，其与所述中间区域的底端直接接触并且所述底部区域位于所述中间区域的下方；/n所述方法包括如下步骤：/na)将流化气体的第一流引入所述底部区域；/nb)在聚合催化剂存在下，在稠密相中聚合一种或多种烯烃单体，所述稠密相由悬浮在所述中间区域中向上流动的流化气体流中的一种或多种烯烃单体的聚合物颗粒形成；/nc)从所述顶部区域取出包含所述流化气体的第二流；/nd)将所述第二流引入冷却器中；/ne)从所述冷却器取出冷却的第二流；和/nf)将所述冷却的第二流分流成冷却的第三流和所述第一流；和/ng)在所述气固烯烃聚合反应器的所述中间区域中的稠密相处，通过所述中间区域的进料区中的一个或多个进料口引入所述冷却的第三流；/n其中，/n所述中间区域的进料区位于所述中间区域的所述顶端和总高度的50％之间的中间区域的表面上，而所述底端对应于所述中间区域的总高度的0％，所述顶端对应于所述中间区域的总高度的100％。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171117 EP 17202387.11.用于在气固烯烃聚合反应器中聚合一种或多种烯烃单体的方法，所述气固烯烃聚合反应器包括：
-顶部区域；
-中间区域，其包括与所述顶部区域直接接触的顶端并且所述中间区域位于所述顶部区域的下方，所述中间区域具有大致圆柱形的形状；和
-底部区域，其与所述中间区域的底端直接接触并且所述底部区域位于所述中间区域的下方；
所述方法包括如下步骤：
a)将流化气体的第一流引入所述底部区域；
b)在聚合催化剂存在下，在稠密相中聚合一种或多种烯烃单体，所述稠密相由悬浮在所述中间区域中向上流动的流化气体流中的一种或多种烯烃单体的聚合物颗粒形成；
c)从所述顶部区域取出包含所述流化气体的第二流；
d)将所述第二流引入冷却器中；
e)从所述冷却器取出冷却的第二流；和
f)将所述冷却的第二流分流成冷却的第三流和所述第一流；和
g)在所述气固烯烃聚合反应器的所述中间区域中的稠密相处，通过所述中间区域的进料区中的一个或多个进料口引入所述冷却的第三流；
其中，
所述中间区域的进料区位于所述中间区域的所述顶端和总高度的50％之间的中间区域的表面上，而所述底端对应于所述中间区域的总高度的0％，所述顶端对应于所述中间区域的总高度的100％。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间区域的进料区位于所述中间区域的顶端和相对于所述中间区域的顶端的所述中间区域的高度的70％之间。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述冷却的第三流通过所述一个或多个进料口以5°至75°，优选10°至65°，最优选15°至60°的引入角引入气固烯烃聚合反应器的中间区域中的稠密相中，其中所述引入角为所述冷却的第三流引入所述反应器后的方向在投影面上的投影和垂直线之间的角
-所述投影面在所述一个或多个进料口的位置处并沿着切平面和所述中间区域的大致圆柱形的表面之间的相交线与所述中间区域的大致圆柱形形状的切平面相交，而所述投影面与所述切平面垂直，以及
-所述垂直线，其
о在所述一个或多个进料口的位置处与所述中间区域的大致圆柱形的表面相交，
о与所述投影面平行，和
о与所述切平面相垂直。


4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中用于引入所述冷却的第三流的进料口的数量在1至15的范围内，优选在2至10的范围内，更优选在2至5的范围内。


5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述进料口沿轴向方向和/或径向方向分布在整个所述气固烯烃聚合反应器的所述中间区域的进料区，条件是将所述冷却的第三流引入所述稠密相中。


6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中将所述冷却的第二流以5∶95(v/v)至75∶25(v/v)，优选7∶93(v/v)至65∶35(v/v)，最优选10∶90(v/v)至50∶50(v/v)的比例分流成所述冷却的第三流和所述第一流。


7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述冷却的第三流和所述气固聚合反应器中的聚合压...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·维克特，EJ·普里内森，K·尼福什，E·埃洛瓦伊尼奥，V·卡尼洛普洛斯，
申请(专利权)人：博里利斯股份公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT