[发明专利]卧式搅拌床反应器中的H2分布控制

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月10日提交的序列号为61/397,332，题为“卧式搅拌床反应器中的H₂分布控制”的临时专利申请的权益。

技术领域

本发明属于化学工艺控制领域，更具体而言，属于聚烯烃聚合工艺控制领域。

背景技术

目前，多种类型的热塑性烯烃聚合物的制造是公知的，并且在商业上通常基于齐格勒-纳塔催化剂系统进行实践。使用齐格勒-纳塔催化剂进行的有用的烯烃聚合物商业制造工艺已经从复杂的使用惰性烃稀释剂的淤浆法演变为高效的使用液体丙烯稀释剂的批量法，以及甚至更高效的从气态烯烃单体直接聚合形成固体聚合物的气相法。

典型使用的气相法包括水平和垂直搅拌的亚流化床反应器系统、流化床系统以及多区循环反应器系统。在这些工艺中制备的热塑性烯烃聚合物包括乙烯单体的聚合物和C₃-C₁₀+α-烯烃单体的聚合物，并包括两种以上这种单体的共聚物，例如统计（无规）共聚物或多相（橡胶改性或耐冲击）共聚物。

有利地，含有结晶性聚丙烯链段的丙烯聚合物在气相中产生。这样的丙烯聚合物包括其中基本上所有单体单元都是丙烯的聚丙烯均聚物，以及丙烯与高达五十摩尔百分比（50摩尔%）的一种或多种的乙烯或C₄+烯烃单体的共聚物。一般情况下，丙烯/乙烯共聚物含有高达约30重量%、通常高达约20重量%的乙烯单体单元。取决于所需用途，这样的共聚物可能具有无规或统计分布的乙烯单体单元，或者可能由均聚物和无规共聚物链的紧密混合物组成，通常被称为橡胶改性共聚物或耐冲击共聚物。在这样的橡胶改性共聚物或耐冲击共聚物中，通常，高乙烯含量的无规共聚物起到弹性体组分或橡胶组分的作用，以改变组合的聚合物材料的耐冲击性质。

烯烃聚合物、特别是丙烯聚合物的分子量，通常通过在聚合气体混合物中使用氢气来调节。一般而言，较高的氢气浓度导致较低的分子量。聚合物组合物的分子量分布，有时被称作多分散性，可以影响聚合物性质。

在卧式搅拌反应器中，通过调节入口氢气流速以维持反应器排出气中恒定的氢气与丙烯比率，从而控制所述分布的平均值。在最终聚合物产物的平均链长和气相中氢气与丙烯比率之间有直接的联系。已知的现有技术工艺不能控制分子量分布宽度，但已知的是，无论工艺操作条件如何，它都只发生轻微的变化。

因此，本发明的目的在于应对卧式搅拌反应器中制备的聚合物的分子量分布的增宽。通过沿着卧式搅拌反应器施加氢气梯度，可以在大的多分散指数范围内增宽并控制分子量分布。

已发现，含有物理性质不同的聚合物组分的聚合物组合物具有理想的性质。因此，含有多峰分布的不同量的单独聚合物的总聚合物组合物可能导致性质与任何聚合物组分的性质都截然不同的聚合物。生产这样的多峰聚合物的常规方法是，通过物理机构例如共混器或共混挤出机，将单独的聚合物共混。获得多峰产物组合物的更有效的方法是直接在聚合反应器中生产所述产物。在这样的原位生产中，可以产生更紧密的混合物，其产生了比物理共混所能够产生的更有利的性质。

生产多峰产物通常需要其中在工艺的不同时间和位置处在不同条件下发生聚合的工艺。尽管在分批法中可以使用单反应器来模拟多反应器连续法，但分批法通常在商业上并不实用。可以使用多反应器系统，所述多反应器系统使用两个以上的反应器容器。

气相或蒸气相烯烃聚合工艺被一般性公开在《聚丙烯手册》（Polypropylene Handbook）第293-298页，Hanser Publications，NY（1996）中，并且被更全面地描述在1993年3月的石化综述（Petrochemical Review）中提供的《简化的气相聚丙烯工艺技术》（Simplified Gas-phase Polypropylene Process Technology）中。这些出版物的公开内容在本文中以其全文引作参考。

如美国专利申请No.2009/001,089中描述的，有可能在卧式搅拌床反应器中使用氢气梯度以产生具有宽分子量分布的聚烯烃，所述专利申请的公开内容在此引作参考。

需要一种烯烃聚合方法，其中可以控制、特别是在不同的聚合区中控制产物的组成。还需要一种聚合方法，其能够增宽并控制在卧式搅拌反应器中制备的聚合物的分子量分布。

本发明包括控制聚合过程的方法，所述方法在反应器内产生氢气梯度。然后生产出分子量非常不同的聚合物，导致分子量分布增宽。与现有方法相比，在这些“氢气梯度”条件下在单反应器中制备的均聚物显示出更好的可加工性和更高的熔体强度。