[发明专利]一种生产低密度聚乙烯的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及下高压聚乙烯釜式聚合反应器，具体通过考虑反应分区不同位置的混合情况，对引发剂注入点位置进行合理排布，并对不同位置流量进行调控，使原有釜式法工艺产品中的较高长链支化度的优势更加凸显，用于生产高长链支化度、性能更加优异的高压聚乙烯，广泛用于高性能涂覆料树脂市场。

背景技术

市场中生产和销售的聚乙烯种类众多。尤其，高压聚乙烯被多个供应商生产并大批出售。在本领域熟知的该类聚乙烯通常是采用管式法或釜式法工艺进行生产。而釜式法工艺生产的聚合物产品与管式法相比较，分子量分布较宽，分子结构中具有较高的长链支化度，长链分支的存在使得聚合物流变行为具有明显的差异，这使得釜式法产品在熔态下有更好的流动性，易于在基材表面铺展、浸润，加强与基材表面的化学键合。因此釜式法生产的高压聚乙烯在使用性能上优于管式法工艺，特别是在高性能的涂覆料树脂方面具有管式法产品无法比拟的优势，具有很强的市场竞争力。

目前世界上的挤出涂覆级LDPE树脂90％以上采用高压釜式法工艺生产，改进和提高釜式法工艺的高压聚乙烯性能一直也是科研人员不断追求的目标。其中长链、短链支化度对聚乙烯产品性能有重要影响。釜式反应器具有高高径比，约为1:4～1:18。反应器中具有复杂的多层搅拌结构。在搅拌器的作用下，LDPE釜式反应器内形成的复杂流动以及分区作用与聚合反应过程密切相关，不仅影响自由基聚合反应的速率和转化率，而且影响产物的分子量分布以及长短支链分布。在高压聚乙烯反应器中，影响长、短链支化度的聚合反应参数有：催化剂类型，温度，压力等。

美国专利US2005/035566中提出了一种生产低密度聚乙烯组合物的方法，该方法包括在至少一个管式反应器和至少一个高压釜反应器的反应器系统，在优选的催化剂，反应压力，温度等组合反应条件下得到具有长链支化的乙烯均聚物或共聚物。

美国专利US2011/052525公布了一种制备低密度聚乙烯的聚合方法，该方法涉及一个或多个高压釜反应器，优选地与一个或多个管式反应器串联工作的一个活多个高压釜反应器，在不同反应区域具有不同的转移活性的催化剂体系，最终降低了短链支化频率，并提高了产品密度，得到一种具有改善的膜光学性质并同时保持其他性能的新型LDPE聚合物。

除了通过调节反应器聚合反应参数得到长链支化度较高的产品，也有专利发明了通过组合物来改善聚乙烯长链支化度的方法。

欧洲专利EP2009/055897公布了一种挤出涂覆聚乙烯组合物，通过管式反应器中生产的高压低密度和长链支化低密度聚乙烯得到的组合物，涉及的高压管式反应器生产的低密度聚乙烯及其组合物，比现有传统技术具有更高含量的长链支化，具有改进的可加工性，和良好的边缘伸缩性和拉伸性。

高压聚乙烯釜式反应器采用釜中搅拌方式使反应热均匀扩散，被用于乙烯在高压下聚合。例如压力超过100MPa，直至达到300MPa乃至更高，在这样的工艺中，从压缩工段过来的高压乙烯分成多股物料，单体乙烯和引发剂采用多股进料方式，其中一股物料进入单个或串联的每个釜式反应器的顶部电机室，另外对其他物料流量进行分配，通过引发剂注入点进入单个或第一级反应器的不同高度位置，在一定的反应温度和压力下发生乙烯聚合反应。反应器产物经出口产物换热器换热后经过或不经过第二级釜式反应器后，经分离器设备分离得到聚乙烯，未反应的乙烯返回压缩工段，聚乙烯输送进入下一处理工段。

在高压聚乙烯釜式反应器中，混合和反应相互影响，相互耦合，而短链、长链支化是一对平行竞争反应，由于高压釜式反应器中搅拌浓度不均，不同进料位置的微观混合的差异对长短支链反应的选择性有很大影响。在搅拌轴承和中部直叶涡轮桨的作用下，高压聚乙烯釜式反应器可分为两个分区，而反应分区的不同位置混合情况各异，因此在进料引入中，不同位置进料量的分配以及引发剂注入点的排布至关重要，决定了从反应器上部到下部能最大限度进行长链支化的乙烯原料量，进而对产品的长链支化度产生重要影响。同时，聚乙烯分子量和分子量分布极大地影响聚合物的机械性能及加工性能，也需考虑不同进料位置对停留时间及其分布造成的影响。本发明通过不同高度位置进料流量的合理调控和引发剂注入点的适当位置排布，使聚合过程更有利于长支链的生成，在保持现有釜式法工艺中聚乙烯产品其他性能下，提高其长链支化度，获得加工性能更加优异的高压聚乙烯产品。

发明内容