丙烯聚合用反应器和丙烯聚合物的生产方法技术

提供一种丙烯聚合用反应器，其通过使用烯烃聚合用催化剂的多阶段连续气相聚合，能够以低成本稳定和有效地生产丙烯聚合物，并大大地消除伴随聚合条件变化的不合规格产物的产生。另外提供丙烯聚合物的生产方法。作为通过多阶段连续气相聚合来生产丙烯聚合物的反应器的丙烯聚合用反应器的特征在于，设置有至少一个内部具有搅拌器的卧式反应容器，和至少一个连接到所述卧式反应容器的连续搅拌釜反应器，所述搅拌器绕水平轴旋转。在丙烯聚合物生产方法中，使用所述反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及丙烯聚合反应设备和丙烯类聚合物的生产方法，更详细地，本专利技术涉及在使用烯烃聚合用催化剂的丙烯类聚合物的多阶段连续气相聚合法中，能够以低成本、高生产率和稳定地生产高品质连续多阶段聚合物的丙烯聚合反应设备和丙烯类聚合物的生产方法。更详细地，本专利技术涉及丙烯聚合反应设备和丙烯类聚合物的生产方法，其能够在不降低生产率的情况下显著地减少伴随聚合条件变化的不合规格产物的产生量，提供刚性/耐冲击强度的优异平衡，以及抑制凝胶产生，并且还稳定和有效地生产高品质连续多阶段聚合物如抑制光泽的聚合物、具有高流动性的聚合物或具有抑制反应器内部的粘着的宽组成的聚合物。
技术介绍
聚丙烯树脂由于相对廉价并具有许多优异的特性，因而已通常地用于各种领域。然而，由于聚丙烯单一物质(simple substance)的应用有限,所以已增加了各种改良。例如，已提出为增强耐冲击性，通过丙烯的均聚然后丙烯和乙烯的共聚而获得的丙烯类嵌段共聚物，或为改善成形性和外观，通过逐步生产具有不同分子量的聚丙烯而获得的分子量分布变宽的丙烯类聚合物。生产这些树脂时，有在单独生产各组分后，以预定比率再次捏合各组分的方法，然而，从经济效率和担心通过捏合品质降低的角度，用于连续生产各组分的多阶段连续聚合方法是有利的。然而，由于聚合物颗粒在一个容器内变成几乎完全混合的状态，所以容易发生其中未充分生长的颗粒被排出的短路(short pass)，或过度生长的颗粒在容器内部的累积，因此引起所述聚合物品质的降低。为了将其解决，还考虑通过串联连接多个连续搅拌釜反应器(continuous stirred tank reactor)来得到作为整体的活塞流,然而,许多反应器的安装需要设备成本。在一个反应器中，作为通过减少滞留时间分布而得到活塞流的一种已知反应器，已知卧式反应器，其具有绕水平轴旋转的搅拌机(卧式气相法工艺，例如参见专利文献I。以下，反应器可称为反应釜。)。通常，通过聚合反应使催化剂颗粒逐渐地生长到聚合物颗粒，然而，在卧式反应器中进行聚合的情况下，通过由聚合产生聚丙烯和机械搅拌两种力，这些颗粒在逐渐生长的同时沿反应器的轴向进行。因此，具有相同的生长度(即，滞留时间)的颗粒从反应器的上游朝向下游经时排列。即，在卧式反应器中，流体的流型(flowpattern)变成活塞流型，其在串联排列多个连续搅拌釜反应器单元的情况下具有相同程度的窄化滞留时间分布的效果。因此，在生产所述聚合物中，通过串联连接多个卧式反应器单元而组成的丙烯聚合反应设备是有利的。应注意，在旨在改善上述实例所示的聚丙烯的情况下，在某些聚合步骤中生产具有低分子量的组分，或具有许多乙烯组分的组分等。在卧式反应器中，利用液化丙烯的潜热来除去聚合热。作为液化丙烯，在一些情况下可以使用通过从聚合反应器中取出未反应的丙烯气体然后通过用热交换器冷却而获得的液化丙烯。由于未反应气体液化的温度(露点)取决于压力和未反应气体的组成，所以与单一丙烯的露点相比，具有较低露点的气体组分如氢气或乙烯大量混入丙烯，随着混合量的增加而降低露点。结果，在包括卧式反应器的工艺中，在生产包含低分子量组分或乙烯等组分的多阶段聚合物中，产生由于除热引起的生产率显著降低的问题。为了解决上述问题，还有增强热交换器的冷却能力的方法，然而，那种情况需要巨大的设备成本。假若安装具有高性能的热交换器，其运转也需要巨大能量。因此，虽然卧式气相法工艺具有优异的活塞流特性，但生产具有包含低分子量组分，或具有高含量乙烯等的组分的多阶段聚合物的情况在生产率和运转成本方面具有待解决的问题。另外，结晶性聚丙烯廉价并具有优异的刚性和耐热性的特性，然而，其具有耐冲击强度特别是低温下的耐冲击强度弱的问题。作为改善这一点的方法，已知通过逐步聚合丙 烯和α-烯烃或其它烯烃来形成嵌段共聚物的方法。丙烯类嵌段共聚物由结晶性丙烯聚合物部和非晶态丙烯/ α -烯烃共聚物部组成，并且能够制备具有高刚性和优异耐低温冲击性的成型品。因此，其已被广泛用于汽车部件和电器部件等应用中。应注意，在用于汽车和电器应用中的由聚烯烃制成的成型品中，有需要光泽的应用，同时由于具有低光泽的成型品提供奢华感，所以还有需要低光泽的应用。特别地，在汽车内部外部材料的应用中，期望显示低光泽的材料。在丙烯类嵌段共聚物中，耐冲击性的赋予主要通过增加非晶态丙烯/ α -烯烃共聚物的含量来获得，以及光泽的抑制通过增加非晶态丙烯/α-烯烃共聚物的分子量和α_烯烃的含量来获得。然而，这些方法不仅增加了丙烯类嵌段共聚物中的凝胶和由大量凝胶引起产品的外观劣化，而且还引起耐冲击性降低。首先，由于凝胶产生的主要原因是在多阶段连续气相聚合法中，在第一阶段聚合步骤中产生催化剂组分的聚合时间(聚合反应器中的滞留时间)的分布，和当以相对短的时间从聚合反应器排出的颗粒(旁路颗粒(bypassing particles))进入第二阶段聚合步骤的聚合反应器时,产生具有高含量非晶态丙烯/ α -烯烃共聚物的颗粒，所以其可以通过采用间歇法来显著地降低。然而，间歇法具有经济效率和生广率差的问题。作为通过多阶段连续气相聚合法来生产具有低光泽的丙烯类嵌段共聚物的方法，已公开了增加非晶态丙烯/ α -烯烃共聚物的分子量或α -烯烃的含量的方法(例如，参见专利文献2和3)，然而，由于在连续搅拌釜反应器中进行第一阶段聚合步骤，所以留下凝胶抑制方面的问题。另一方面，作为抑制凝胶的聚合方法，已知有使用卧式反应器的方法(例如，参见专利文献I)。该方法在抑制凝胶方面是有利的，这是因为反应器中的滞留时间分布窄，这能够减少一个反应器中的旁路颗粒，然而，由于通过液体丙烯的汽化潜热来除去聚合热，在反应器中引起非均匀气体组成，所以该方法在生产非晶态丙烯/α-烯烃共聚物中具有产生组成分布和容易提供高光泽的问题。作为另外的方法，已公开通过串联连接三个反应器进行第一阶段聚合步骤，并随后生产α-烯烃含量增加的共聚物组分的方法(例如，参见专利文献4)。这方法改善凝胶的抑制，然而，需要安装许多反应器，而且由于在第一阶段聚合步骤中的滞留时间较长，降低了催化剂的能力，所以在第二阶段聚合步骤中具有不能生产所需量的共聚物的问题。另一方面，在上述专利文献2中已描述，非晶态丙烯/ α -烯烃共聚物的分子量在生产所述丙烯类嵌段共聚物中也是重要的因素。在多阶段连续气相聚合法中，由于聚合反应器之间的聚合物转移是通过加压转移来进行的，所以在第一阶段聚合步骤的气相聚合反应器中的气体在聚合物的夹带下也被送到第二阶段聚合步骤，因此，第二阶段聚合步骤的气相聚合反应器中的气体组成在很大程度上受到第一阶段聚合步骤的气体组成的影响。例如，为了获得具有所需分子量的聚合物，在许多情况下使用通常的氢气作为分子量调节剂，然而，在第一阶段聚合步骤中供给大量氢气以获得具有低分子量聚合物的情况下，即使尝试获得具有高分子量的共聚物而在第二阶段聚合步骤中没有供给氢气时，在来自第一阶段聚合步骤反应器中的气体中夹带的氢气也不可避免地流入第二阶段聚合步骤的反应器中，导致产生对在第二阶段聚合步骤中形成的共聚物分子量的限制。作为用于解决该问题的方法，已公开在聚合反应器之间安装的接收器中，用惰性气体稀释夹带气体来降低氢气组成，并然后将其转移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.06 JP 2009-254898;2009.11.06 JP 2009-254891.一种丙烯聚合反应设备，所述丙烯聚合反应设备用于通过多阶段连续气相聚合法来生产丙烯类聚合物，其特征在于，分别设置至少ー个以上的卧式反应器和连续搅拌釜反应器，所述卧式反应器内部具有围绕水平轴旋转的搅拌机，所述连续搅拌釜反应器连接到所述卧式反应器。2.根据权利要求I所述的丙烯聚合反应设备，其特征在于，所述连续搅拌釜反应器安装在所述卧式反应器的正后方。3.根据权利要求I所述的丙烯聚合反应设备，其特征在于，设置至少两个所述卧式反应器。4.根据权利要求3所述的丙烯聚合反应设备，其特征在干，与在所述连续搅拌釜反应器中在最上游エ艺侧配置的连续搅拌釜反应器相比，所述卧式反应器中的至少两个反应器配置于上游侧。5.根据权利要求3所述的丙烯聚合反应设备，其特征在干，从上游エ艺侧依次配置所述卧式反应器中的至少ー个反应器、所述卧式反应器中的另ー个反应器、和所述连续搅拌爸反应器中的一个反应器。6.根据权利要求I所述的丙烯聚合反应设备，其特征在于，设置至少两个所述连续搅拌釜反应器。7.根据权利要求6所述的丙烯聚合反应设备，其特征在于，与在所述连续搅拌釜反应器中在最上游エ艺侧配置的连续搅拌釜反应器相比，所述卧式反应器中的至少ー个反应器配置于上游侧。8.根据权利要求6所述的丙烯聚合反应设备，其特征在干，从上游エ艺侧依次配置所述卧式反应器中的至少ー个反应器、所述连续搅拌釜反应器中的一个反应器、和所述连续搅拌釜反应器中的另ー个反应器。9.根据权利要求I至8任一项所述的丙烯聚合反应设备，其特征在于，在所述卧式反应器和所述连续搅拌釜反应器之间安装具有至少ー个水准仪的接收器，从而控制应当在两个反应器之间转移的聚合物的量。10.根据权利要求9所述的丙烯聚合反应设备，其特征在于，所述连续搅拌釜反应器隔着所述接收器安装在所述卧式反应器的正后方。11.根据权利要求9或10所述的丙烯聚合反应设备，其特征在于，所述接收器配置在用于从所述卧式反应器取出聚合物的出口的正下方，并位于比所述连续搅拌釜反应器的聚合物入口更高的位置处。12.根据权利要求9至11任一项所述的丙烯聚合反应设备，其特征在于，所述接收器为设置有气体导入阀和气体排出阀的接收器。13.根据权利要求I至12任一项所述的丙烯聚合反应设备，其特征在于，所述连续搅拌釜反应器是通过主要利用循环气体的显热来进行除去聚合热...

【专利技术属性】
技术研发人员：中岛隆则，大野胜彦，光谷宪治，田谷野孝夫，芦田知之，水上茂雄，山田祐介，
申请(专利权)人：日本聚丙烯株式会社，
类型：发明
国别省市：