[发明专利]用于聚合的环流型反应器

说明书

本发明涉及在淤浆相环流反应器中、特别是在多反应器系统中的 烯烃聚合。

烯烃的淤浆相聚合是众所周知的，其中烯烃单体和任选的烯烃共 聚单体，在稀释剂中、在存在催化剂的情况下被聚合，其中固体聚合 物产物在所述稀释剂中被悬浮和被转移。

本发明具体涉及在多反应器系统的至少一个环流反应器中的聚 合，其中淤浆在反应器中通常通过泵或搅拌器而被循环。充满液体的 环流反应器(liquid full loop reactor)在本领域中是尤其众所周知的，且 在例如美国专利第3,152,872号、第3,242,150号和第4,613,484号中 被描述。

聚合反应通常在50-125℃的温度和在1-100绝对巴(bara)的压力下 进行。所用的催化剂可以是任何通常用于烯烃聚合的催化剂，例如氧 化铬催化剂、Ziegler-Natta催化剂或金属茂型催化剂。包含聚合物和 稀释剂(且在大多数情况下包含催化剂、烯烃单体和共聚单体)的产物 淤浆，可被间歇地或连续地排出，任选地使用浓缩装置，例如水力旋 流器或沉降柱(settling legs)，来使得随聚合物一起被回收(withdrawn) 的流体的数量最小化。

多反应器系统的所述至少一个环流反应器是连续管状结构，其包 括至少两个(例如四个)垂直部分和至少两个(例如四个)水平部分。通常 利用与围绕至少部分管状环流反应器的套管中的冷却介质(优选水)的 间接交换来除去聚合的热。多反应器系统的至少一个环流反应器的体 积可变化，但通常在10至120m³的范围，本发明的环流反应器即是 这种普通的类型。

最大的工业规模环流反应器工厂设备生产能力每年稳定地增长。 最近几十年不断增长的操作经验已使得能在反应环流中操作越来越 高的淤浆和单体浓度。如EP 432555和EP 891990所阐述的，淤浆浓 度的增加通常是由增加的循环速度来实现的，而循环速度的增加是由 例如更高的反应器循环泵压头或多个循环泵来实现的。对于固定反应 器体积来说，固体载量的增加对于增加反应器停留时间是有利的，且 对于降低下游稀释剂处理和再循环的要求也是有利的。但是，环流的 增加的速度和压头(head)要求，导致随着淤浆浓度增加，泵设计尺寸 和复杂性，和能量消耗的增加。这暗示着资本成本和操作成本的增加。

以前，通常在反应环流中维持较高的循环速度，以确保整个反应 器横截面上的良好的热分布、组成分布和粒子分布，特别是确保避免 固体沉淀、稳定的流动特征或在管壁处的过高固体浓度，而不是减小 循环速度以使聚合环流中的压降/功率最小化。

不充分的横截面分布可导致污垢增加、传热减少和聚合物产率和 均一性减小。构建和投产新的商业设备非常昂贵，所以新设计试图避 免或最小化对操作参数的改变，操作参数的改变被看作是增加新设备 成功操作的风险。

根据本发明，其提供一种方法，该方法包括在多反应器系统的连 续管状结构的至少一个环流反应器中，在稀释剂中、在存在聚合催化 剂的情况下，将烯烃单体聚合，任选地将烯烃单体与烯烃共聚单体一 起聚合，以产生包含固体粒状烯烃聚合物和稀释剂的淤浆，其中反应 器总长的至少50％的平均内径为至少700毫米，且反应器中的固体浓 度为至少20体积％，优选25体积％，任选地其中所述至少一个环流 反应器的体积为至少10m³，优选至少25m³。优选至少30wt％的，最 优选多于40wt％的在多反应器系统中生成的聚合物，是在至少一个环 流反应器中制造的，其中反应器总长的至少50％的平均内径为至少 700毫米。

本发明的一个优点是，环流反应器的比能量消耗(specific energy  consumption)(即，每产生单位重量的聚合物所消耗的能量)被减小，同 时维持特定的反应器停留时间并防止产生不可接受的反应器污垢。当 想要设计和操作高固体载量的反应器时(之前被认为需要使用现在认 为是过高的环流循环速度)，本发明特别有优势。

本发明涉及在伸长的管状闭合环流反应区内连续聚合烯烃(优选 阿尔法单烯烃)的方法和仪器。烯烃被连续地加入到在烃类稀释剂 (hydrocarbon diluent)中的催化剂中并与催化剂接触。单体聚合以形成 固体粒状聚合物的淤浆，所述固体粒状聚合物被悬浮在聚合介质或稀 释剂中。