[发明专利]用于气相聚合的设备和工艺

说明书

一种用于进行气相烯烃聚合的设备，所述设备包括：第一聚合，其包括直径为D01的圆柱形段；第二聚合区，其包括直径为D05的上部和直径为D06的下部；直径为D04的分离区；直径为D03的第一连接元件，其为半径为R03的弯曲或包括半径为R03的弯曲部；具有直径D08的气体再循环管线；直径为D02的过渡段；以及直径为D09的第二连接元件，第二连接元件是弯曲或包括弯曲部，其中D04与D05的比率为1.0至1.5，D05与D06的比率为1.2至2，R03与D03的比率为1至6，D03与D01的比率为0.3至0.85，并且D08a与D02的比率为1.0至2.2。

技术领域

本发明提供了用于进行气相烯烃聚合的设备。本发明还提供了用于在聚合催化剂的存在下在20℃至200℃的温度和0.5MPa至10MPa的压力下制备烯烃聚合物的工艺。

背景技术

聚烯烃是目前制造和使用的最大类别的合成聚合物。它们的成功主要是由于生产成本低，重量轻和高耐化学性。通过使用共聚、共混和添加剂来制造从弹性体到热塑性塑料到高强度纤维的产品，宽范围的机械性能是可能的。尽管自二十世纪三十年代以来已经确立，但是改善这些材料的生产工艺和性能仍然是正在进行的研究的主题。

目前，用于生产聚烯烃的广泛使用的技术是气相聚合，其中在含有单体的气态反应介质中生产固体聚烯烃颗粒。通常，通过从反应器中取出反应气体混合物，在热交换器中冷却气体混合物，然后将冷却的气体混合物送回反应器来除去反应产生的热量。聚合物的组成可以通过气相的组成来控制。然而，气相聚合工艺的限制是难以控制所获得的聚合物的分子量分布，特别是当其扩大分子量分布或获得具有不同共聚单体组成的共聚物时。由于分子量分布的宽度和共聚单体分布对聚合物的流变行为，并因此对熔体的可加工性，以及对产品的最终机械性能具有影响，因此能够根据需要调整所制备的聚合物的结构将是有吸引力的。因此，研究和工业的一个主要焦点是能够影响聚烯烃组成的策略。

WO 97/04015 A1涉及在第一和第二互连聚合区中进行的α-烯烃的气相聚合工艺，在聚合催化剂存在下在反应条件下将一种或多种α-烯烃进料到该第一和第二互连聚合区中，并从中排出聚合物产物，其中生长的聚合物颗粒在快速流化条件下向上流过第一聚合区，离开第一聚合区并进入第二聚合区，聚合物颗粒在重力作用下以致密化形式流过第二聚合区，离开第二聚合区并至少部分再引入第一聚合区，从而在两个聚合区之间建立聚合物循环。

基于WO 97/04015 A1、WO 00/02929 A1中所述的技术进一步建议一种工艺，其中提供能够完全或部分防止提升管(即第一聚合区)中存在的气体混合物进入下降管(即第二聚合区)的设备，并将组成不同于提升管中存在的气体混合物的气体和/或液体混合物引入下降管中，以获得具有不同组成的聚合物的反应器内制备的共混物。类似地，US 10,781,273 B2描述了用于生产多峰聚烯烃的设备，其包括反应器，该反应器包括提升管、下降管，连接到下降管顶部的分离器、任选地经由下降管顶部中的液体屏障、和连接提升管顶部与分离器和下降管底部与提升管底部的两个导管。

WO 2012/031986 A1提出了具有互连的聚合区的气相聚合反应器，聚合区包括：提升管，聚合物颗粒在快速流化条件或输送条件下向上流动通过提升管；以及下降管，聚合物颗粒在重力作用下以致密化向下流动通过下降管，所述下降管的底部通过输送段连接到所述提升管的下部区域，所述输送段设计为从下降管下降到提升管的弯曲部。反应器进一步设置有用于在输送段的入口处进料载气的管线，并且输送段设置有沿输送段的弯曲以至少50°的角度从输送段的入口延伸的气体分布格栅。

WO 2019/154756 A1公开了用于烯烃气相聚合的聚合反应器，其包括用于从反应器中取出反应气体、引导反应气体通过用于冷却的热交换器并将反应气体进料回反应器的气体再循环管线，其中气体再循环管线装备有热交换器、包括可变导流叶片的离心压缩机和蝶阀。