[发明专利]制备聚烯烃的聚合方法

说明书

本发明涉及一种方法，包括在溶液相中聚合一种或多种α-烯烃以获得聚合物溶液，接着将所获得的聚合物溶液转移到其中从所获得的聚烯烃中除去未反应的单体的区域。特别地，本发明的方法使用螺杆泵，用于向聚合物溶液加压并将其从聚合反应器转移到实施从聚烯烃中除去未反应的单体的区域。

众所周知，当在溶液相中聚合一种或多种烯烃时，将在反应介质中的聚烯烃溶液从聚合反应器中提取出来。反应介质包含液体单体，和任选的，取决于待聚合的α烯烃的惰性烃溶剂，其可用于改善所获得的聚合物在液体介质中的溶解性。将高粘度的聚合物溶液从聚合反应器中放出，粘度一般在1000-100000厘泊。

当必须移动和处理高粘度的流体如上述聚合物溶液时，需要特殊的并且适合的泵。特别而言，涉及从所获得的聚合物溶液中除去未反应的单体和任选的聚合溶剂的阶段尤其苛刻，因为其需要在高温下进行以促进挥发性组分(未反应的单体、溶剂等)从聚合物溶液的分离。而且，将聚合物溶液加热到所需的高温必须以避免分离的聚合物熔体过份粘稠以至于其无法进一步加工和处理的方式进行。为了避开这个缺点，在保持压力高于其临界压力的情况下加热聚合物溶液，如专利申请WO04/000891中所描述，其描述了从聚1-丁烯的1-丁烯溶液中除去未反应的1-丁烯的方法。为了提供具有所需的高压力值的聚合物溶液，可以使用容积泵(volumetric pump)。在容积泵中，螺杆泵在转移和泵送大量的聚合物溶液中表现出高效率。

螺杆泵是旋转式正排量泵，其可以装配一个或多个螺杆从而沿着轴输送液体。典型的螺杆泵具有两个或多个顺时针或逆时针轴向旋转的相互啮合的螺杆。每个螺杆螺纹都匹配于输送特定体积的流体。像齿轮泵那样，螺杆泵可包含具有一个或多个旋转螺杆(导螺杆)的驱动螺杆(driven screw)。流体通过外罩和螺杆螺纹之间的连续接触从一个螺纹被转移到另一个螺纹。螺杆泵每个循环都提供特定的体积，也适合在计量应用中使用。

单螺杆或多螺杆的几何结构和驱动速度会影响所需的泵送作用。由于每圈旋转都输送特定的体积，所以螺杆泵的容量可以基于泵的尺寸，螺杆的表面尺寸和转子(rotor)的旋转速度进行计算。在使用多转子的应用中，载荷在数个旋转的螺杆之间分配。当使用两个或多个转子时，外壳起到定子的作用。

涉及驱动速度、流动和被输送流体的特性的因素的组合可影响流动速度和加入每个空腔的体积。当然，较低粘度的液体与高粘度的液体比较所需功率较低，高粘度液体需要较高的功率进行输送和加压。通常，所需功率取决于被输送流体的粘度和准备给予的压头。为了满容量工作，螺杆泵的效率要求每个转子以使得每个空腔都完全充满的速率旋转。而且，避免液体向与所希望的方向相反的方向进行的任何的部分回流是极其重要的。螺杆泵故障的标志包括：输送流动速率的降低、泵输送压力的降低和噪音的显著提高。

以上描述的结构设计和运转容量导致螺杆泵特别适合加压和输送高粘度溶液，如聚合物溶液。然而，工业聚合装置由于一些原因被迫周期性的关闭，例如机械设备的维护行为、排放管道的阻塞、装置区段的清洁和当准备制备另一种类的聚合物的时候(计划变动)。因此，聚合装置在一年中会多次启动，而启动条件会对螺杆泵的正常工作产生不利影响，特别是当使用这种容积泵在聚合区和单体回收区之间输送聚合物溶液的时候。实际上，聚合装置的关闭意味着用惰性溶剂或液体单体稀释所有的装置设备、反应器釜和管道，因此在后继的启动中，螺杆泵工作于一定体积的液体单体，只有当标准聚合条件恢复时，泵才输送高粘度聚合物溶液的流体。

启动条件(其中泵送的液体具有低于1cP的粘度)和标准聚合条件(其中泵送的液体具有高于1000cP的粘度)之间的显著不同对任何螺杆泵的正确工作都造成严重问题。特别是由于在非常低的粘度下运行导致典型的泵气蚀现象，启动条件对螺杆泵是有害的，尤其是当泵必须向流体提供高压头的时候。由泵的气蚀引起的不规则振动，使得旋转的螺杆互相碰撞，特别是碰撞定子。

旋转的螺杆和定子之间的摩擦导致了旋转螺杆和定子表面的机械磨损，从而使得旋转螺杆和定子表面的半径公差(radial tolerance)有轻微增加。因此相应地，只要当聚合装置启动，螺杆泵内部的半径公差就会增加，从而泵送容量相对于原始设计会发生相当的改变。甚至当标准聚合条件重新建立时，螺杆泵现在也无法输送和增压需要量的聚合物溶液，并且只能泵送更少量的聚合物溶液通过聚合装置。而且，在标准条件下进行的聚合过程中，也总是存在旋转泵的轻微机械振动，而这造成了其机械磨损的恶化，从而增加了半径公差。