[发明专利]淤浆聚合方法

说明书

本申请是国际申请日为2005年11月22日、国际申请号为PCT/GB2005/004484、发明名称为“淤浆聚合方法”的国际专利申请进入中国的中国发明专利申请的分案申请，该中国发明专利申请的申请号为200580040321.3、发明名称为“淤浆聚合方法”。

技术领域

本发明涉及在淤浆环管反应器中进行烯烃聚合。

背景技术

烯烃的淤浆聚合为大家所熟知，其中烯烃单体和任选的共聚单体在催化剂的存在下在稀释剂中聚合，固态聚合物产物在稀释剂中被悬浮和转移。

本发明特别涉及在环管反应器中聚合，其中淤浆通常通过泵或搅拌器的方式在反应器中循环。液态全环管反应器在本领域特别已知并且例如公开在US 3,152,872、3,242,150和4,613,484中。

聚合通常在50-125℃的温度和1-100巴的压力下进行。使用的催化剂可为通常用于烯烃聚合的任意催化剂，例如氧化铬、齐格勒-纳塔或茂金属型催化剂。含有聚合物和稀释剂的产物淤浆、大多数情况下的催化剂、烯烃单体和共聚单体可间歇或连续地被排放，优选使用例如悬液分离器浓缩装置或沉降台(settling legs)排出，以使得与聚合物一起分离的液体量最小。

环管反应器为包括至少两个例如四个竖截面和至少两个例如四个水平截面的连续管状结构。聚合热通常使用与冷却介质优选水的直接换热除去，冷却介质位于环绕至少部分管状环管反应器的夹套。环管反应器的溶剂可以不同，并且通常为20-120立方米；本发明的环管反应器为普通类型。

这些年来，装置的最大工业规模与日俱增。最后几十年间不断增长的操作经验已经导致反应循环中越来越高的淤浆和单体浓度。如EP432555和EP 891990中所述，淤浆浓度的增加通常通过达到的循环速度来实现，例如通过更高的反应器循环泵扬程和多循环泵实现。为了增加固定反应器容积的反应器停留时间并且降低下游稀释剂处理和回收需要，需要增加固体负载。然而，增加的速度和循环的扬程需要已经增加了泵的设计尺寸和复杂性，并且由于淤浆浓度增加能量的消耗也随之增加。这些都关系到资本成本和生产成本。

历史上反应循环中的循环速度通常已经被最大化，以确保在反应器截面良好的热、组成和颗粒分布，特别是避免固体沉降、稳定流动特性或在器壁处过量的固体浓度而不是降低了，从而使得聚合循环中的压力降/动力降最小化。

不充分的截面分布可能导致结垢升高、传热降低并且降低聚合物产率和均匀性。新的商用装置的构造和使用非常昂贵，由此需要新的设计以避免或最小化工作参数(这些参数增加新装置有效运行的危险)变化。

发明内容

本发明提供了一种方法，所述方法包括使烯烃单体和任选的共聚单体在聚合催化剂的存在下在稀释剂中在环管反应器中聚合，以产生含有固体颗粒烯烃聚合物和稀释剂的淤浆，其中弗劳德数被保持在20或20以下。

本发明的一个优点在于在保持给定的反应器停留时间的同时降低了反应器的单位能量消耗(亦即制备的单位重量的聚合物所消耗的能量)，并且避免了不能接受的反应器结垢。当希望装置在高固体装料设计和操作时本发明特别有利，这种高固体装料设计早期被认为必需使用现在已经被发现过高的循环速度。

本发明涉及用于烯烃，优选是α单烯烃在长管形闭合循环反应区中连续聚合的方法和装置。烯烃被连续地加入并与烃稀释剂中的催化剂接触。单体聚合而形成悬浮在聚合介质或稀释剂中的固体颗粒聚合物淤浆。

在聚乙烯的淤浆聚合方法中，反应器中的淤浆通常将包括颗粒聚合物、烃稀释剂、(共)单体、催化剂、链终止剂例如氢以及其它反应添加剂。基于淤浆的总重量，淤浆中特别包括20-75、优选30-70重量％的颗粒聚合物和80-25、优选70-30重量％的悬浮介质，其中悬浮介质为反应器中所有液体组分的总和并且将包括稀释剂、烯烃单体和任何添加剂；所述稀释剂可为惰性稀释剂或者其可为活性稀释剂，特别是液态烯烃单体；其中主要稀释剂为惰性稀释剂，烯烃单体通常将占淤浆总重量的2-10、优选4-10重量％。

所述淤浆以一定速度被泵送到相对光滑的通道-无缝循环反应体系，以足以(i)保持聚合物悬浮在淤浆中和(ii)保持可接受的截面浓度和固体装料梯度。

现已发现，只要将反应器循环中的弗劳德数保持在20以下，优选2-15，更优选3-10，截面淤浆浓度分布(通过结垢、流动变化和/或传热来证明)就可以保持在可接受的操作范围内。这与本领域技术人员按照常规处理条件的情况相反，在常规处理条件下弗劳德数通常高于20，例如高于30，通常在30-40的范围。