[发明专利]一种在高压管式反应器中的乙烯聚合方法和装置

说明书

本发明公开了一种在高压管式反应器中的乙烯聚合方法及聚合反应装置。所述聚合反应装置包括至少2段子反应器依次串联构成的管式反应器及进料到第一子反应器下游反应器入口的至少1个侧线流股，其中侧线流股的温度、压力可以控制。本发明还涉及链转移剂的分布式进料方法，包括将链转移剂进料到主压缩机的出口、次级压缩机出口、主流股以及侧线流股中的任意1个或多个位置，其中链转移剂的流量可独立控制。该方法和装置可以实现低密度聚乙烯分子量分布(MWD)宽度的提升，具有经济效益。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种在高压管式反应器中自由基聚合引发剂引发乙烯均聚反应或乙烯与其他单体共聚反应的方法与装置。

背景技术

低密度聚乙烯(LDPE)又称高压聚乙烯，是一种常见的商用聚合物，它作为五大通用塑料之首，主要用途是作薄膜产品，还用于注塑制品，医疗器具，药品和食品包装材料，吹塑中空成型制品等。

自由基聚合引发高压管式反应器制得的聚乙烯聚合物是分支结构，这种分支结构赋与LDPE优异的透明性、曲挠性及易于挤出的性能，通常通过分子量及分子量分布(MWD)的平衡与控制不同性能的制品。分子量分布(MWD)定义为重均分子量与数均分子量的比值，主要反映与流动相关的性能。在具有相等平均分子量的条件下，宽分子量分布的聚乙烯在加工过程显示了比窄分子量分布的树脂具有更好的流动性，适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。

目前，低密度聚乙烯(LDPE)高压管式反应器制备方法将所有新鲜乙烯(通过一次压缩机与二次压缩机获得)进料到反应器前端，这种方式在生产极宽分子量分布(MWD)的同时，由于链转移剂在反应器前端的浓度过低，会导致严重的反应器结垢与凝胶水平的增高，减少反应器的热传递，影响管式反应器移热能力和生产负荷。为了生产更宽分子量分布低密度聚乙烯(LDPE)，本领域已知的方法包括控制新鲜乙烯在二次机入口不同气路之间的分配、控制新鲜乙烯去往各个反应区的比例等，从而控制进入各分区的链转移剂浓度。但是由于反应内工艺条件的波动，产品质量可能随时间变化，上述方法控制较为困难，且造成成本增加，难以符合实际生产过程。

发明内容

根据研究，LDPE的分子量分布(MWD)强烈的取决于反应参数，例如压力和温度，反应区中乙烯的转化率取决于可在反应区中从反应混合物中除去的聚合热量，此外链转移剂的添加也会对分子量的大小造成影响，因此本发明提出一种在高压管式反应器中自由基聚合引发剂引发乙烯均聚反应或乙烯与其他单体共聚反应的方法与装置。本发明通过n(n1)股侧线乙烯冷料的进料方法及链转移剂/共聚单体的分布式进料，能够在平均分子量不变的情况下，减少设备投资，制备出宽分子量分布(MWD)的低密度聚乙烯产品，提升产品加工性能，满足下游产品需求，具有经济效益与规模效益。

本发明方案如下：

本发明首先提供了一种在高压管式反应器中的乙烯聚合方法，所述聚合方法的特征在于，在由至少2段子反应器依次串联构成的管式反应器中，在170-330MPa压力和100-350℃的温度下，自由基聚合引发剂引发乙烯均聚反应或乙烯与其他单体共聚反应，其中所述聚合方法包括：

(1)提供高压管式反应器，根据空间分割的引发剂和/或乙烯进料点将管式反应器分为至少2个子反应器，所有的子反应器依次串联构成所述的高压管式反应器；

(2)新鲜乙烯和从反应器出口分离得到的未反应的反应物料经过主压缩机和次级压缩机压缩至反应压力后，分为主流股和至少1个侧线流股，其中主流股进料到管式反应器入口，侧线流股进料到第一子反应器下游的其他任意一个或多个子反应器入口；

(3)新鲜链转移剂注入主压缩机级间和/或出口、次级压缩机出口、主流股、侧线流股和所述高压管式反应器出口的高压减压阀后的至少1个流股中；

(4)每个子反应器设置至少1个引发剂进料口，1个反应物进料口，1个聚合物出料口，每个子反应器中在引发剂和链转移剂存在的条件下，乙烯进行均聚合反应或乙烯和至少一种其他单体进行共聚合反应。