[发明专利]基于生产速率变化防止催化剂团聚的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求序列号60/848,909(2006年10月3日申请)的 权益，将其公开内容的全部引入到本文中作为参考。

技术领域

本发明的实施方案通常涉及烯烃聚合反应的方法和系统。

背景技术

在烯烃聚合反应，尤其是气相聚合中，产热率直接与聚合 物的生产速率有关。典型地通过调节反应区中的催化剂注入速率和单 体浓度来控制生产速率。催化剂注入速率可以改变反应速率，并由此 改变在基床上产生热量的速度。

然而，催化剂应该均匀地分散在反应物质中，以促进均匀 聚合反应。在反应器内有效分布催化剂可以避免淤塞，并促进均匀、 稳定地生产聚合物产品。因此，不能将催化剂以较快的速度简单地倒 入反应器中，而应考虑其在反应物质内的分散。换句话说，如果不被 适当地分散，增加催化剂的加入量不会提高生产速率。

在气相聚合中，通常使用液体催化剂。液体催化剂需要较 少设备和制备原料。液体催化剂也可以给最终聚合物产品带来更少的 杂质。进一步的，液体催化剂的活性不会不利地受载体物质表面积的 影响。然而，将液体催化剂合适分布在反应器内是很难进行的。

在反应器内有效分布液体催化剂还存在一些挑战。例如， 液体催化剂典型地可溶于反应介质中，并且可以在树脂或在反应器中 形成的聚合物上沉积，促进基床的颗粒表面上的聚合反应。当涂渍的 树脂颗粒的尺寸增加时，由于截面的尺寸增加，颗粒可与更多催化剂 溶液或雾滴接触。如果在聚合物颗粒上沉积太多催化剂，聚合物颗粒 可能逐渐增大，从而不能将颗粒流化，导致反应器关闭。

进一步的，一旦给反应器注入液体催化剂，初始聚合速率 可能很高，使新形成的聚合物或树脂颗粒软化或熔化。这种软化或熔 融聚合物可能彼此粘合，并且在流化床中形成大的颗粒。这种大颗粒 很难流化，并因而堵塞反应器，需要关闭反应器。

相反，催化剂的低分散可能引起夹带。如果聚合物粒径太 小，可能出现夹带。带走的颗粒可能淤塞再循环管线、压缩机和冷却 装置。带走的颗粒还可以增加静电，在反应器中可能导致结片。

此外，最新开发的催化剂(具有高催化活性)存在许多新 挑战。这种新催化剂典型地具有高初始活性，并且在分散于反应器床 上之前发生聚合。因此，高活性的催化剂更加具有不必要的聚集形式 和淤塞倾向。

已经建议用各种喷嘴，以便将液体催化剂注入和更好地分 散到反应器系统中。例如，U.S.专利No.4,163,040公开了一种催化剂 喷嘴，其使用偏压阀元件，以调节催化剂流动。U.S.专利No.5,693,727 公开了一种催化剂喷嘴，其使用了围绕中心注入管的遮板。那些喷嘴 设计中的每一个可能具有上述讨论到的聚合物增长加快以及颗粒生长 并在喷嘴本身上积聚的问题。U.S.专利Nos.5,962,606和6,075,101 公开了垂直催化剂喷嘴和泡腾催化剂喷嘴。U.S.专利Nos.6,211,310 和6,500,905公开了一种具有同心管的催化剂喷嘴，以使清洗气和导 流气体以及催化剂流动。其它背景参考文献包括GB 618 674 A。

可是，聚合物增长加快和聚合物在喷嘴上积聚还是一个问 题。这种颗粒生长和积聚可能堵塞喷嘴，即使不能阻断所有催化剂的 注入，也会降低催化剂注入速率。结果，反应热降低，生产速率随之 降低。此外，简单地提高催化剂注入速率或改变单体浓度不能减轻该 问题。反而，需要将喷嘴从反应器中移开并进行清洁，这会中断聚合 过程。

为了防止或预测反应器堵塞，可使用粒径数据来监控催化 剂分散体。然而，粒径数据需要反应器中的样品和分析时间。该过程 是劳动密集型和费时的，在抽样和样品鉴定之间导致长久间隔。由于 在抽样和数据产生之间的这种延迟，样品鉴定提供的评价比系统的实 际状态延迟几个小时。同时，可能已经产生严重的淤塞和聚集。

因此，需要一种监控催化剂分散体的方法，并且需要一种 根据生产速率来控制催化剂分散体的聚合反应方法。进一步的，需要 可使用液体催化剂的聚合反应方法和能够控制聚合物增长和粒径的方 法。

发明内容