浆料相聚合法制造技术

本发明专利技术涉及浆料相聚合法。本申请公开包含在连续管式结构回路反应器内，在有聚合催化剂存在的稀释剂内，聚合烯烃单体，任选地，与烯烃共聚单体一起聚合，以生成包含固体粒状烯烃聚合物和稀释剂的浆料的方法，其中至少５０％反应器总长的内径为至少７００ｍｍ以及反应器内的固体浓度为至少２０体积％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在浆料相回路反应器内的烯烃聚合。
技术介绍
烯烃的浆料相聚合是周知的，在其中，烯烃单体和任选的共聚单体在有催化剂存 在的稀释剂内发生聚合，固体聚合物产物悬浮在稀释剂内并被输送。本专利技术具体地涉及在回路反应器内的聚合，其中浆料在反应器内一般靠泵或搅拌 器而循环。全液回路反应器是本领域特别熟知的，且已描述在，例如，U.S. No. 3，152，872、 3，242，150 和 4，613，484 中。聚合一般在50 125°C温度范围内和1 100巴压力范围内进行。所用的催化剂 可以是烯烃聚合中常用的任何催化剂，如氧化铬、齐格勒-那塔或茂金属型催化剂。包含聚 合物、稀释剂、以及在多数情况下催化剂、烯烃单体和共聚单体的产物浆料，可以被间歇或 连续地排出，任选地用浓缩设备，如旋液分离器或沉降腿，来尽量减少随聚合物排出的流体量。回路反应器具有连续管式结构，包含至少2个，如4个，垂直段和至少2个，如4个， 水平段。聚合热一般利用与至少部分管式反应回路周围的夹套内的冷却介质，优选水，的间 接热交换除去。回路反应器的体积可变，但一般在20 120m3范围内。本专利技术的回路反应 器属于这类普通型。数年来工业设备的最大容量已不断增加。数十年来不断积累的操作经验已导致 反应回路内浆料和单体浓度逐渐增大的操作，浆料浓度的增加一般已靠提高循环速度来实 现，而循环速度的提高则用较高的反应器循环泵压或多个循环泵来实现，如EP 432555和 EP 891990所述。对于一定的反应器体积，固体含量的增加有利于延长反应器驻留时间和降 低下游稀释剂处理和回收要求。但随浆料浓度的增加，对提高回路中速度和泵压的要求已 导致增加泵的设计尺寸和复杂性以及能耗。这意味着投资和操作成本都提高。历史上，一般已用尽量增大反应回路中的循环速度来确保维持反应器截面上良好 的热量、组成和颗粒分布，尤其避免固体沉降、稳流特性或管壁处过大的固体浓度，而不是 用减小循环速度的方法来尽量减小聚合回路中的压降/功率。不恰当的截面分布会导致结垢增多、传热减小以及聚合物产率和均勻性降低。新 工业设备的建造和试车非常昂贵，因此新设计寻求避免或尽量减小操作参数的变化，这种 变化被认为会增加新单元操作成功的危险性。
技术实现思路
按照本专利技术，要提供包括在连续管式结构回路反应器内，在有聚合催化剂存在的稀释剂内，聚合烯烃单体，任选地，与烯烃共聚单体一起聚合，以生成包含固体粒状烯烃聚合物和稀释剂的浆料的方法，其中至少50%反应器总长的内径为至少700mm以及反应器内 的固体浓度为至少20体积％。本专利技术的一个优点在于，在减少反应器比能耗(即生产单位重量聚合物所消耗的 能量)的同时又保持一定的反应器驻留时间并避免不可接受的反应器结垢。本专利技术在要求 以高固体含量设计并操作设备时尤其优越，在高固体含量下，先前认为必须使用的高循环 速度，现已发现是过高的。具体实施例方式本专利技术涉及在细长管式密闭回路反应区内连续聚合烯烃，优选α-单烯烃的方法 和设备。烯烃被连续地加入并与烃稀释剂中的催化剂接触。单体聚合成固体粒状聚合物悬 浮在聚合介质或稀释剂内的浆料。在聚乙烯的浆料聚合法中，反应器内的浆料一般将包含粒状聚合物、烃稀释剂、 (共聚)单体、催化剂、链终止剂如氢和其它反应器添加剂。浆料尤其将包含占浆料总重量 20 75重量％，优选30 70重量％的粒状聚合物和占浆料总重量80 25重量％，优选 70 30重量％的悬浮介质，这里，悬浮介质是反应器内所有流体组分的总和，将包含稀释 齐U、烯烃单体和所有添加剂；稀释剂可以是惰性稀释剂，也可以是反应性稀释剂，尤其液态 烯烃单体；当主要稀释剂是惰性稀释剂时，烯烃单体一般将占浆料的2 20重量％，优选 4 10重量％。泵送浆料环绕较光滑路径的环状回路反应体系的流体速度足以(i)保持聚合物 悬浮在浆料内，和(ii)保持合格的截面浓度和固体含量梯度。现已发现，对于高固体含量，能在把截面浆料浓度分布(如结垢、流动变化和/或 传热所示)保持在合格操作范围内的同时把管式反应器的内径增加到传统上认为操作可 靠的内径值以上。这一点与本领域技术人员根据传统工艺条件认为反应器内径应不大于 600mm且一般为约500_的情况相反。反应器内浆料中的固体浓度一般将大于20体积％，优选约30体积％，例如，20 40体积％，优选25 35体积％，这里，体积％是X100%。以重量％测量且等于以体积％测量的固体浓度将随生成的聚合物而变，但 更尤其随所用的稀释剂而变。当生成的聚合物是聚乙烯以及稀释剂是烷烃如异丁烷时，优 选固体浓度大于浆料总重量的30重量％，尤其大于40重量％，例如，40 60重量％，优选 45 55重量％。本专利技术的特点在于，本方法的操作可以在比传统上浆料聚合中所用的反应器直径 更大的反应器内进行，而不会产生任何大问题，特别是反应器壁上结垢问题。例如，可以用 内径大于700mm，尤其大于750mm，例如，大于850mm，优选700 800mm的反应器，历史上，这 类直径会引起担心。优选反应器总长中50%以上，尤其70%以上，例如85%以上的内径超 过700mm，尤其超过750mm，例如，在700 800mm之间。因此本专利技术的一个特殊优点在于， 可以在较低循环速度下用高浆料浓度和较大的反应器回路直径。本专利技术的另一个实施方案 是包括在回路反应器内，在有聚合催化剂存在的稀释剂内，聚合烯烃单体，任选地，与烯烃 共聚单体一起聚合，以生成包含固体粒状烯烃聚合物和稀释剂的浆料的方法，在其中，夫劳德数被保持为等于或小于20，优选3 10，以及反应器的内径为700 800mm。夫劳德数优选被保持为等于或小于30，例如，20 1，优选15 2，更优选10 3。夫劳德数是一个指示浆料中颗粒悬浮与沉降趋势之间平衡的无量纲参数。它提供自颗粒至 管壁和流体至管壁的动量转移过程的相对量度。较低的夫劳德数表示较强的颗粒-壁(相 对于流体-壁)相互作用。夫劳德数(Fr)定义为ν2/(g(s-1)D)，其中ν是浆料的平均速度， g是万有引力常数，s是稀释剂中固体的比重和D是管道内径。固体聚合物的比重，即聚合 物的密度与水的密度之比，以基本脱挥发之后和任何挤出之前一刻的脱气聚合物的退火密 度为基础，用ISO 1183A测定。已经发现，能以低于原先要求的单位反应器长度和单位质量聚合物的比压降和回 路总压降下设计并操作反应器，尤其在高固体含量和大反应器直径下。本专利技术允许回路总 压降低于1. 3巴，尤其低于1巴，甚至对聚合物产率高于25t/h，甚至高于45t/h也如此。在 回路中，优选在一个或多个水平段上，可以用一个或一个以上泵，它们可放在同一水平段或 不同段上。一个或多个泵的直径可以与安放有泵的反应器段的内径相同或较大或较小，优 选相同。优选用单个泵，而且本专利技术的特点在于对泵的个数和功率的要求不像传统工艺那 样麻烦。反应器体积一般大于20m3，尤其大于50m3，例如，75 200m3，优选100 175m3。用本文前述内径较大的反应器能以反应器的长度与直径之比小于500，优选小于 400，更优选小于250，构成体积大于SOm3的反应器。反应器长度与直径之比的减小能最大限 度减小环绕反应回路的组成梯度并能本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括在连续管式结构回路反应器内，在有聚合催化剂存在的稀释剂内，聚合烯烃单体，任选地，与烯烃共聚单体一起聚合，以生成包含固体粒状烯烃聚合物和稀释剂的浆料的方法，其中至少５０％反应器总长的内径为至少７００ｍｍ以及反应器内的固体浓度为至少２０体积％，所述回路反应器是包含多个串联或并联的回路反应器的反应器体系的一部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SK李，D马里萨尔，BR沃尔沃思，
申请(专利权)人：英尼奥斯制造业比利时有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]