[发明专利]一种丙烯共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚丙烯生产技术领域，特别涉及一种低能耗高乙烯含量丙烯共聚物及其制备方法。

背景技术

具有高乙烯含量的抗冲聚丙烯产品，兼具丙烯均聚物的刚性和乙丙橡胶组份的抗冲击性，具有很好的刚韧平衡，已广泛应用于汽车、家用电器和注塑容器等领域。

高乙烯含量的聚丙烯通常采用多步聚合方法制备，在第一反应器内进行丙烯均聚或无规共聚得到丙烯聚合物，然后将其输送到下一个反应器进行丙烯和乙烯的共聚，在丙烯聚合物颗粒的孔隙中生成以乙丙无规共聚物为主的聚合物。

目前，绝大部分的抗冲聚丙烯牌号均使用乙烯作为共聚单体，且丙烯-乙烯共聚反应在气相反应器中进行，而气相反应器是通过循环气的冷却/冷凝来撤除系统反应热的。在生产高抗冲聚丙烯产品时，为提高产品中的乙烯含量，会相应提高乙烯在气相组成中浓度，但乙烯为一种不凝气，大量乙烯单体的加入会使循环气的露点大幅降低，难以冷却/冷凝，造成换热器的效率低下、负荷升高，进而导致装置产量降低，影响经济效益。

解决这个问题通常采用两种方法：第一种方法是提高循环气换热器的热负荷，例如更换一台具有更高热负荷的换热器，或在现有换热器后串联一台换热器。但这种方案将增加费用投资，而且没有降低装置的能耗水平。另一种方法是通过提高共聚阶段的反应温度（高于80℃）来提高循环气换热器的换热能力，如中国专利CN1421468A、CN1288175C、CN1887917A、CN1887918A和CN100457790A公开的方法，通过加大循环气换热器冷热介质间的温差，进而有效地提高换热器的换热效率。但这种方法的弊端是，常用的Zigler-Natta催化剂在高于80℃的温度下活性迅速衰减，导致催化剂消耗成本大大提高。因此，需要找到一种方法，既能提高共聚阶段循环气换热器的换热能力，降低能耗，同时不增加装置的改造成本和生产的原料成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中在制备高乙烯含量丙烯共聚物时，共聚阶段循环气换热器的效率低下、装置产量低下、生产原料的消耗成本高的缺陷，提供一种既能提高共聚阶段循环气换热器的换热能力，降低能耗，同时又不增加装置的改造成本和生产的原料成本、且乙烯含量高的丙烯共聚物的制备方法。

本发明的另一目的是提供上述制备方法制备得到的高乙烯含量丙烯共聚物。

本发明提供了一种丙烯共聚物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）在第一烯烃气相聚合反应条件或烯烃液相聚合反应条件下，在齐格勒纳塔催化剂的存在下，将第一烯烃原料进行聚合反应，得到第一聚合反应混合物，其中，所述第一烯烃原料为丙烯或者丙烯和乙烯；

（2）在第二烯烃气相聚合反应条件下，在所述第一聚合反应混合物的存在下，选择性加入第二外给电子体，将第二烯烃原料进行聚合反应，得到第二聚合反应混合物，其中，所述第二烯烃原料为丙烯和乙烯；

（3）在第三烯烃气相聚合反应条件下，在所述第二聚合反应混合物的存在下，将第三烯烃原料进行聚合反应，得到丙烯共聚物，其中，所述第三烯烃原料为丙烯和乙烯；

其中，所述第二烯烃气相聚合反应条件中的温度低于所述第三烯烃气相聚合反应条件中的温度，且所述第三烯烃气相聚合反应条件中的温度为90-150℃。

本发明还提供了根据上述方法制备得到的丙烯共聚物，所述丙烯共聚物中乙烯含量为8-30wt%。

本发明所述方法采用气相多温区技术，在低温区保证催化剂的大部分聚合活性，在高温区提高换热器的换热效率。此外，步骤（2）和步骤（3）中，选择性加入第二外给电子体，所述第二外给电子体与齐格勒纳塔催化剂中的含钛的固体催化剂组分进行配合，可以有效提高步骤（2）和步骤（3）的聚合反应中的乙烯竞聚率，在保证产品高乙烯含量的同时降低气相组成中的乙烯浓度，从而降低生产能耗、满足现有装置的生产能力。

根据本发明的气相多温区技术和外给电子体调控共聚单体竞聚率的方法，采用三步聚合制备高乙烯含量丙烯共聚物的过程，能有效提高乙烯竞聚率、降低换热器热负荷。在本发明的一种优选实施方式中，由于采用以烷氧基镁为载体的含钛固体催化剂组分和四乙氧基硅烷为外给电子体，经过第（1）步丙烯均聚或丙烯-乙烯无规共聚后，第（2）步和第（3）步的丙烯-乙烯共聚反应在第一外给电子体（或第二外给电子体）的作用下，乙烯竞聚率显著提高，可降低气相组成中的乙烯含量，从而降低生产能耗。此外，第（2）步的常规聚合温度条件能够保证催化剂的大部分聚合活性，第（3）步的高温聚合条件能够进一步提高换热器的换热效率、降低生产能耗，扩大装置的生产能力。