[其他]催化剂颗粒的处理方法

说明书

本发明涉及到基于一种或多种过渡金属化合物的齐格勒-纳塔型α-烯烃聚合催化剂的改进。

更具体地说，本发明涉及到α-烯烃聚合催化剂颗粒的液体淘析方法和设备，以便得到粒径分布较窄的催化剂。可用这些催化剂于低压下聚合α-烯烃以制造聚烯烃粉末，这些粉末本身具有较窄的粒径分布。

齐格勒-纳塔催化剂体系包括一种或多种属于元素周期表Ⅳ、Ⅴ或Ⅵ族的过渡金属的化合物，以及至少一种该表Ⅱ或Ⅲ族金属的有机金属化合物。通常，在齐格勒-纳塔聚合领域内，催化剂体系中含过渡金属的化合物被称为“催化剂”，而有机金属化合物被称为“助催化剂”。本说明书中将使用这些术语。这些催化剂往往是由卤化钛（最好是与镁化合物缔合）组成的固体化合物，其α-烯烃聚合活性较高，能够有利地避免在聚合的最后阶段除去存在于聚合物中的催化剂残余物。助催化剂一般含有有机铝或有机锌化合物，这些化合物在正常的聚合条件下呈液态或气态。

当在液态烃介质的悬浮液或在气相下进行α-烯烃聚合时，生成的固体聚合物在每个催化剂颗粒的内部或表面上成长。如果聚合物的这一成长过程是均匀地进行的，则产生的聚合物颗粒的粒径分布与催化剂的粒径分布相似，而随着反应的进行，聚合物颗粒的平均粒径增大。

基于过渡金属和镁化合物的高活性催化剂的制备方法一般是：将至少一种过渡金属化合物与金属镁或镁化合物（例如有机镁化合物，氧化镁，氢氧化镁，烃氧基镁，镁的羟基氯化物或氯化镁）接触，举例来说，该接触可为化学反应、浸渍或研磨。得到的催化剂常具有较宽的粒径分布，并具有高含量的细颗粒。这将在烯烃的气体流化床聚合中引起麻烦，因为这些细颗粒容易被流化气体夹带到不应当发生聚合反应的设备部件中去。

此外，聚烯烃细颗粒（例如直径小于50或100微米）的存在，在储运时有引起粉尘爆炸的危险，使聚烯烃在转化过程中发生损失，并使聚烯烃颗粒的流动性减小，因此妨碍了转化器的进料。

大颗粒的聚烯烃（例如粒径高达几个毫米）给颗粒的气动输送带来困难。

已有人建议使用筛分法或用气流或液流淘析法除去小颗粒和大颗粒。然而，由于催化剂颗粒细小，迄今为止尚未能在满意的工业条件下达到不同尺寸的催化剂颗粒分离或“选择”操作。

一般地说，已知的分离催化剂颗粒的一些方法利用靠密度差异进行颗粒分离的物理原理。但是，这些方法不能用于齐格勒-纳塔型催化剂，因为其颗粒的分离不按密度，而按粒径的不同。

已知的分离催化剂颗粒的方法还有利用靠粒径差异进行颗粒分离的物理原理的。这样的分离可在淘析塔内进行，在淘析塔内，淘析液体以基本恒定的速度的上行流（ascending    stream）并在层流（即没有湍流）的条件下流动。分离是应用颗粒在淘析液中的沉降速度随粒径而变化的物理原理进行的。在淘析液相对逆流条件下，最大的颗粒向塔底沉降，而最小的颗粒被淘析液夹带到塔顶。将这种淘析方法用于齐格勒-纳塔催化剂颗粒分离的尝试，曾遇到了很多困难，特别是由于催化剂颗粒的密度较低，平均粒径较小，而且，选择合适的淘析液有困难。这些淘析液相对于催化剂最好是化学惰性的，在实践中这就将淘析液的选择基本局限于非极性液体，例如液态烃类。但已发现，使用这样的非极性液体作为淘析液会引起催化剂颗粒的聚合或凝聚，从而难以得到满意的颗粒分离。

本发明的一个目的是提供一种经过改进的通过液体淘析分离齐格勒-纳塔催化剂颗粒的方法及其设备。

因此，本发明提供了一种通过液体淘析将齐格勒-纳塔催化剂固体颗粒至少分离成平均粒径不同的两部分的方法，其特征在于在预处理阶段（步骤1）制备浓度在20～150克/升范围内的固体催化剂颗粒在淘析液中的悬浮液，该淘析液为一对于催化剂化学惰性的非极性液体，其特征还在于该方法包括一个或多个下述定义的步骤M和步骤N：

其中步骤M为分出大颗粒的过程，该过程包括：将催化剂悬浮液以流速Q1引入高度为H′的垂直淘析塔F1中，入口设在H′/2和塔底之间;将淘析液以流速R1引入塔F1中，该入口比催化剂悬浮液的入口低，液体在塔内引起基本上在层流条件下的上行流流动，从塔F1顶端得到基本上不含大颗粒的催化剂悬浮液，从塔F1底部得到主要含大颗粒的催化剂悬浮液。

其中步骤N为分出小颗粒的过程，该过程包括：将催化剂悬浮液以流速Q2引入高度为H的垂直淘析塔F2，入口设在H/2之上、7H/8之下，将淘析液以流速R2引入塔F2，其入口低于H/2，液体在塔内引起基本上在层流条件下的上行流流动，从塔F2的顶端得到带有催化剂小颗粒的淘析液，从塔F2的底部得到基本不含小颗粒的催化剂颗粒。