[发明专利]在改进引发剂进料的高压反应器中的乙烯聚合反应

说明书

本发明涉及在具有至少两个空间分开的引发剂注入点的高压反应器中乙烯均聚物或共聚物的制备方法以及涉及将引发剂混合物进给到该反应器中的装置。

聚乙烯是最常常使用的聚合物中的一种。它能够通过一些不同的方法来制备。在升高的压力下在自由基引发剂存在下的聚合反应是首先发现可获得聚乙烯的方法并且对于低密度聚乙烯(LDPE)的制备而言仍然是具有高的商业相关性的有价值的方法。LDPE是多用途的聚合物，它能够用于各种应用如膜，涂层，模塑制品，和电线和电缆绝缘。因此仍然需要优化它的制备方法。

高压LDPE反应器的正常配置(set-up)主要由一组的两个压缩机(主压缩机和高压压缩机)，聚合反应器和用于分离离开管式反应器的单体-聚合物混合物的两个分离器所组成，其中在第一个分离器即高压分离器中，从单体-聚合物混合物中分离的乙烯被循环到在主压缩机和高压压缩机之间的乙烯进料中，然后在第二个分离器即低压分离器中从混合物中分离的乙烯是在其输入到主压缩机中之前被加入到新鲜乙烯的流中。普通的高压LDPE反应器是管式反应器或高压釜反应器。两个类型的反应器常常具有多于一个的引发剂注入点，因此产生多个反应区。

控制各反应区的聚合条件的关键因素是所使用引发剂的量和性质。添加引发剂会引发聚合反应，它是强烈放热的。因此，温度升高，这不仅影响聚合反应而且引起引发剂的分解。考虑到这一复杂的互相依赖性，已经证明有利的是使用不同引发剂的混合物。然而因为不同反应区的聚合条件不同，还需要在不同的反应区中使用不同的引发剂混合物。因此，对于各等级和各反应区必须选择合适的引发剂或引发剂混合物。这能够以经验和实验日期为基础来进行。然而这也能够通过描述在WO 2004/078800中的计算机辅助的工具来支持，它涉及通过相对于最低引发剂成本选择引发剂混合物，来控制乙烯均聚物或共聚物的连续自由基聚合的过程的方法。

引发自由基引发聚合反应的引发剂如有机过氧化物需要小心处置，因为此类化合物是有毒的和热不稳定的。如果加热到高于某温度，它们将在失控反应中发生分解。因此，此类化学品的贮存和装卸需要特殊的预防措施。

为了用引发剂混合物在高压反应器中进行聚合反应，通常的做法是预混合这些引发剂，任选与附加的溶剂一起，然后将所得混合物计量加入到反应器中。需要制备的混合物的数量是有限的并且至多等于反应区的数量。通常，引发剂混合物的各组分是从一些存储设备中排出，在特殊的混合容器中掺混和然后转移到贮器中，引发剂混合物从贮器中计量加入到各自反应区中。然而，因为各混合操作需要操作员的特别小心，在给定的时间中混合操作的次数应该尽可能低并且此外，如果较大量的物质被混合，在用量上的小的偏差仅仅导致组成的较小变化。这意味着，一般以较大规模制备引发剂混合物。虽然这一方法提供了将引发剂混合物引入反应器中的可靠途径，但是仍然有缺点。该方法是劳动密集型的和它缺少灵活性。如果反应的参数发生变化，例如乙烯原料的组成，冷却水的温度，在高压循环中的冷却行为或高压压缩机的不同条件，则没有空间(room)发生反应。此外，当所希望的等级改变时需要等待该转变直至全部量的引发剂混合物消耗为止或剩余量的引发剂混合物需要废弃，这不仅是高成本的而且在生态上是不利的和劳动密集型的。此外，如果引发剂混合物保持太长时间，则总有该引发剂混合物劣化的机会。总体活性会降低或可能发生相分离。原因能够是，例如，不同引发剂的副产物彼此反应或它们与其它引发剂发生反应。

因此，本发明的目的是补偿所提到的缺点并且发现将多种引发剂混合物计量加入到高压聚合反应器中的可靠和灵活方法，这允许聚合条件的容易变化和导致聚合反应装置的更高操作可用性和引发剂的较低的比消耗速率。

我们已经发现，这一目的是通过在100℃-350℃的温度和160 MPa-350 MPa范围内的压力下，在具有至少两个的空间分开的引发剂注入点的高压反应器中，通过在自由基聚合引发剂的至少两种不同混合物存在下聚合乙烯和任选的其它单体通过乙烯均聚物或共聚物的制备方法实现的，其中该方法包括下面步骤：

a) 将至少两种不同的引发剂作为在合适溶剂中的溶液或以液态来提供，

b) 将该引发剂和任选的附加溶剂在至少两个静态混合器中混合，和

c) 将每一种的混合物加入到高压反应器的不同的引发剂注入点中。

此外，我们已发现将引发剂混合物加入到具有至少两个空间分开的引发剂注入点的高压反应器中的装置。