[发明专利]反应器系统和使用该反应器系统的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年4月22日递交的系列号61/125,069的优先权，该专利申请的公开内容通过引用全部引入。

技术领域

本文中公开的实施方式大体上涉及反应器系统和使用气相聚合反应器的连续聚合方法。更具体地，本文中公开的实施方式涉及半循环流化床反应器系统和和使用该系统的方法。本文中公开的其他实施方式涉及用半循环流化床反应器生产聚烯烃和聚烯烃共聚物的方法。

背景技术

已知许多聚合物可以在流化床反应器中以粉末的形式生产，在流化床反应器中，流化由包含一种或多种单体的循环混合气体提供。例如，气相聚合是广泛用于生产聚烯烃(例如乙烯)和聚烯烃共聚物的常用方法。美国专利4,882,400中公开了一个流化床聚烯烃工艺的具体布置。流化床聚烯烃技术的其他例子在例如美国专利3,709,853、4,003,712、4,011,382、4,302,566、4,543,399、4,882,400、5,352,749、5,541,270、7,122,607和7,300,987中进行描述。这些专利公开了气相聚合方法，其中，聚合介质或者以机械方式搅拌或者由气态单体和稀释剂的连续流流化。

图1中描述了现有气相聚合方法的一个例子。催化剂通过供应管线2加入流化床反应器4中，同时，使气态烯烃通过供应管线6，并且通过气体分流板8将该气态烯烃吹进流化床反应器4的底部。气体分流板8可以包括例如具有多个通孔的穿孔板，并且被布置在接近于流化床反应器4的底部。这样，形成了流化床10并在流化床反应器4中保持流化状态。单体的聚合在流化床10中进行，由聚合反应生产的聚合物颗粒连续地通过管线12排出。已经通过流化床10的未反应气态烯烃的流速在设置在流化床反应器4上部的减速区14中减小，其中减小蒸气速率是为了避免或减少从流化床10中带走聚合物颗粒。未反应的单体通过配置于减速区14顶部的气体出口16排出流化床反应器4。未反应的气态烯烃然后通过管线18经由压缩机20循环进入流化床反应器4的底部。通过管线6加入的单体量等于反应形成通过流送管线12去除的聚合物的单体量，从而保持恒量供应单体到反应器4中。流化床10中生产的聚合热可以通过冷却热交换器22中的循环气从系统中去除。

在例如图1和上述的专利中描述的流化床聚烯烃反应器中的活性生长粉末包含宽范围的颗粒尺寸。因而，该粉末是指具有宽的颗粒尺寸分布。宽的颗粒尺寸分布的一些原因有：加到反应器中的初始催化剂颗粒(或预聚物颗粒)的尺寸范围、每个催化剂颗粒的催化活性不同、每个生长聚合物颗粒的停留时间不同、聚合物颗粒的结块以及聚合物颗粒的剥落(spalling)。

颗粒的尺寸分布可以通过各种物理测量方法(涉及颗粒质量、物理尺寸、或比表面积)来表征。两种常用的测量方法(由于其简易性和再现性)是机械过筛分析和颗粒团的光散射行为。非常小的聚合物颗粒被称为精细颗粒(fines)。在本方法中使用时，术语“精细颗粒”是指某些定义分数的聚合物粉末颗粒，其小于存在于流化床中全部粉末颗粒的平均值。特别小的聚合物颗粒(例如，小于125微米的聚合物颗粒)被认为是精细颗粒。

在生产聚乙烯和乙烯共聚物的流化床工艺中，反应器中高水平的精细聚合物粉末颗粒产生了显著的已知操作难点。在反应器内部，高水平的精细颗粒通常导致聚合物粉末的结块增加。在反应器的外部，精细颗粒堆积在回收系统中并生长，从而污染了管道、热交换器、压缩机和反应器入口的气体分配栅格(grid)。

在反应器内部，精细颗粒是形成粉末结块的主要促成因素。由于各种原因，精细颗粒趋于将反应器分隔成为某些循环不足的区域和冷却不足的区域。分隔问题的加剧使精细颗粒具有比平均催化活性更高的趋势，这导致精细颗粒比平均颗粒更热。这种在精细颗粒中较高的催化活性归因于精细颗粒中活性催化剂组分的浓度较高，以及归因于单体以及助催化剂分子的扩散通道短。