[发明专利]用改进的乙烯进料系统聚合乙烯的方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种乙烯聚合的方法。更具体地，本公开涉及一种通过改进的乙烯进料系统而结垢减少的乙烯淤浆聚合方法。

背景技术

含聚乙烯产品的用途是已知的。各种方法可以用于生产聚乙烯，包括气相法、溶液法以及淤浆法。在乙烯淤浆聚合法中，稀释剂(例如己烷或异丁烷)可以用于溶解乙烯单体、共聚单体以及氢，单体用催化剂聚合。聚合之后，形成的聚合物产物作为聚乙烯颗粒混悬于液体介质中的淤浆而存在。

在典型的多反应器级联方法(例如WO 2005/077992 A1或WO 2012/028591 A1中所示的)中，反应器可以平行或串联操作，每个反应器中的单体类型和数量以及反应条件可以改变以生产多种聚乙烯材料，包括单峰或多峰的聚乙烯材料。这种多峰的组合物用于多种应用；例如，WO 2012/069400 A1公开了用于吹塑制品的三峰聚乙烯组合物。

乙烯淤浆聚合系统中的连续搅拌釜式反应器有时会遇到的难题是可能发生在反应器内部构件上的结垢。乙烯单体以气态形式引入到反应器并溶解在稀释剂中。固体催化剂组分计量加入到反应器并悬浮于稀释剂中。当溶解的乙烯与催化剂颗粒接触时，形成聚乙烯。反应发生在反应器内各处，包括反应器内部表面以及反应器内部构件附近。特别需要关注的是乙烯入口喷嘴周围的区域，因为在入口喷嘴排出处乙烯的局部浓度最高。理想地，乙烯进料立即溶解并混合以便在稀释剂中形成均匀的浓度与均匀分布的催化剂颗粒接触。然而，如果乙烯的溶解和反应器内容物的混合不足够，固体聚乙烯可能粘附到反应器内表面及反应器内部构件。如果这种粘附正在发生，集聚的物质可能形成固体块并干扰反应器性能。最后，如果不加补救，这个结垢过程可能导致单元关闭以进行清洗。

过去的常规系统通过喷嘴进料乙烯而无需反应器底部一定长度的管道。乙烯直接在反应器壁进入反应器，其由于非常高的乙烯浓度而导致在喷嘴周围以及悬液中结垢。结垢也出现在喷嘴自身内部。由于喷嘴出口处低的乙烯速率，含催化剂的悬液将进入喷嘴并与乙烯反应形成聚乙烯颗粒。为了防止完全堵住喷嘴，将不得不频繁清洗。

因此，对通过更高效的乙烯溶解和混合而具有提高的性能、导致反应器内部结垢减少的乙烯淤浆聚合方法，存在持续的需求。

发明内容

本公开提供了使用乙烯分布系统进行乙烯淤浆聚合的方法。

本公开提供了通过在60℃～95℃的温度、0.15MPa～3MPa的压力下在淤浆中聚合乙烯以及任选地一种或多种C₃～C₁₀α-烯烃制备聚乙烯的方法，其中聚合在具有筒形反应器壁、反应器底头部和反应器顶头部的筒形聚合反应器中进行，该反应器具有内径D并配备有用于混合反应器的内容物并引起淤浆流动的搅拌器，其中乙烯通过乙烯注入系统进料到反应器中，乙烯注入系统包括一个或多个注入喷嘴，其突出穿过反应器底头部或穿过反应器壁并延伸内径D的0.02倍～0.5倍进入反应器，并且其中乙烯以10m/s～200m/s的离开速率离开注入喷嘴。

在有些实施方式中，突出穿过反应器底头部或穿过反应器壁的注入喷嘴具有进入反应器的方向、有出口尖端和出口基部的倾斜乙烯出口、以及在注入喷嘴的方向与连接出口尖端和出口基部的线之间20°～80°的角度，乙烯出口的倾斜以相对于淤浆流动出口尖端位于上游位置以及出口基部位于下游位置的方式相对于淤浆流动而定向。

在有些实施方式中，搅拌器包括电机、居中地位于反应器中的垂直旋转轴以及附接到旋转轴的一级或多级搅拌器叶片；其中搅拌器主要在搅拌器轴周围引起淤浆在圆形截面的垂直流动。

在有些实施方式中，淤浆在圆形截面的垂直流动是向下的流动。

在有些实施方式中，一个或多个注入喷嘴突出穿过反应器底头部并垂直延伸内径D的0.04倍～0.2倍进入到反应器中，从反应器中心至注入喷嘴出口的水平距离为内径D的0.1倍～0.45倍。

在有些实施方式中，乙烯注入系统包括至少两个注入喷嘴且所有注入喷嘴布置在反应器中心周围的圆环线上。

在有些实施方式中，注入喷嘴均匀地分布在圆环线上。

在有些实施方式中，一个或多个注入喷嘴在位于反应器下三分之二的穿壁点(wall passing point)处突出穿过筒形反应器壁，并延伸内径D的0.02倍～0.48倍进入到反应器中。

在有些实施方式中，注入喷嘴向下倾斜。

在有些实施方式中，注入喷嘴的方向与水平方向之间的水平角度为5°～60°。