[发明专利]制备聚合物的方法、装置及该装置的用途

说明书

一种制备聚合物的方法和装置，包括：在反应器中进行聚合，所述反应器具有近圆锥形的顶部区域、直接接触并低于所述顶部区域且为近圆柱形的中部区域、近圆锥形的底部区域，从而在聚合催化剂和流化气体存在下聚合至少一种烯烃，以获得：(i)包括流化气体和烯烃聚合物颗粒的第一物料流，(ii)包括流化气体和烯烃聚合物团聚体的第二物料流，(iii)第三烯烃聚合物产物流，‑将所述包括流化气体和烯烃聚合物颗粒的第一物料流引入与所述流化床反应器相连的至少三个串联旋风分离器，‑将烯烃聚合物团聚体从所述第二物料流中分离，‑将所述第三烯烃聚合物产物流从所述流化床聚合反应器中取出。

技术领域

本发明涉及制备聚合物的方法、装置和该装置的用途。

背景技术

传统流化床反应器即鼓泡气相烯烃聚合反应器为本领域已知。所述反应器通常在中等表观气速值下运行，特别是对于聚乙烯生产而言，以确保获得足够的气固混合效率并抑制固体残留/夹带现象。所采用的表观气速值，对于聚乙烯一般为0.35-0.5m/s，对于聚丙烯一般为0.40-0.70m/s。然而，根据待生产聚合物的品级，可能会遭遇诸多与流化质量、固体扬析和流化床均匀性有关的运行问题。在Dompazis等人的Development of a multi-scale,multi-phase,multi-zone dynamic model for the prediction of particlesegregation in catalytic olefin polymerization FBRs by G.Dompazis,V.Kanellopoulos,V.Touloupides,C.Kiparissides,Chem.Eng.Sci.63,2008pp.4735–4753中，示出了在不同表观气速(u_o)下对于充分混合条件和不充分混合条件沿鼓泡流化床反应器的粒径分布。值得注意的是，在传统流化床反应器中由于压缩机和冷却单元结垢大量颗粒残留(夹带)预期会导致反应器关闭的风险极高。

例如在EP2495037、EP2495038、EP2913346、EP2913345、EP2890490、EP 3103818中提出了与此相关的具有所谓“双锥反应器结构”的反应器组件和方法。然而，这些文献均未涉及本发明具有至少三个旋风分离器和团聚物分离的方法或装置。更具体而言，这些文献均未涉及制备具有窄粒径分布的聚合物的方法或装置。

发明内容

本发明的一个目的是提供制备聚合物，更典型地，制备具有窄粒径分布(PSD)的聚合物的方法、装置及该装置的用途，以克服现有技术的不足。本发明的目的通过具有独立权利要求所述特征的方法、装置及该装置的用途来实现。本发明优选的实施方案披露于从属权利要求中。

本发明基于以下想法：采用特殊的流化床反应器结构，即所谓的双锥反应器，其具有至少三个与之串联连接的旋风分离器，一同将团聚物从所述反应器中除去，从而能够以高表观气速运行并使聚合物颗粒循环。在本发明的方法和装置中，迫使细小的聚合物颗粒(微粒)在反应条件下保持较长的停留时间，同时通常从反应器底部除去非常大的聚合物颗粒(团聚物)。其优势在于与传统的鼓泡流化床反应器相比由此产生较窄的粒径分布和更好的流化床均匀性。此外，本发明具有与至少三个即三个以上旋风分离器连接的独特“双锥反应器”结构并能够从反应器底部区域移出较大的聚合物颗粒，其优势在于在反应器中无需混合装置、分离区和分布板并且与传统方法和/或装置相比实现了空时产率高且反应器体积小。在本发明的方法和装置中，气-固流动的流体动力学模式符合节涌/快速流化状态，由此提高了气-固混合能力，改善了均匀性提高(例如粒径分布)的聚合物的生产。特别是更好的流体动力学状态使得气相反应器中的扬析现象减少，换言之，粒径分布在不同反应器区域(即底部、中部、顶部)均相同。

已发现，一方面气流需要获得良好的状态而没有过多来自流化床的聚合物夹带，另一方面减少聚合物在壁面上的粘附，均取决于聚合物粉体的性质。对于中部L/D为4以上(优选5以上)的反应器，现已发现应对气速进行选择以使无量纲数值N_Br在2.5-7范围内，更优选在2.5-5范围内。可利用等式(I)计算数值N_Br：