[发明专利]流化床反应器中烯烃聚合方法

说明书

本发明涉及在一适用于烯烃气相聚合并装有搅拌器的流化床反应器中进行烯烃聚合和共聚的方法。

通常烯烃气相聚合是在流化床中进行。这时，聚合反应是在聚合过程形成的粒子组成的床中进行。聚合反应产生的热量是将含要聚合的单体以及还常含氢、惰性稀释剂或惰性气体的循环气经反应器和流化床循环而除去的。将循环气体在置于反应器外的冷却器中冷却，然后送回反应器的下部。经反应器上升的循环气体保持流化床呈流化态，并维持流化床的有效搅拌。反应器越大，在整个流化床体积中保持均匀的流化和搅拌越难。事实上已经发现，特别是在反应区的下角可能存在不足的流化和搅拌，这会使传热不良。传热不良又会引起局部过热，这样，聚合物粒子的温度达到软化点，从而使附聚粘块增长，然后粘到反应器壁上。当这些聚合物的附聚块从反应器壁剥落下来，会影响产品质量。

通过使用可增强搅拌作用的各种类型的机械搅拌器元件，来完善反应器，用以克服上述的流化床反应器的问题。所用的典型的搅拌器装置是一种锚状搅拌器，搅拌器上有一对或多个支持臂连于垂直驱动轴上，支持臂端载有垂直排列的与垂直驱动轴等距离的搅拌器叶片。这种搅拌器的缺点是，由搅拌器施加的离心力驱动的聚合物粒子常朝向反应器的内壁运行。结果聚合物附聚块开始粘于反应器壁。如果搅拌器臂相当短，在反应器中心区会同时产生旋涡区，这样，从反应器下部导入的循环气体优选地追向旋涡区。已经提出解决这个问题的方法是使搅拌器带有许多长度不同的臂。

美国专利4,366,123公开了一种锚状搅拌器，其设计的主搅拌器臂长到使连于臂端的搅拌器叶片运动起来很接近反应器垂直内臂。此外，此种搅拌器还有短的搅拌器臂，这些短臂的搅拌器叶片运动时接近驱动轴。还有，至少主搅拌器叶片具有三角形横截面。这种设计的目的是达到足够的搅拌效率，避免由于搅拌器转动发生的振动。

美国专利4,188,132公开了一种流化床反应器的螺旋搅拌器。只有螺旋搅拌器的下部连于驱动轴的末端，其下端高于第一圈螺旋的长度处还装有分离的分配器螺旋元件。作为冷却介质的新鲜气体通过驱动轴的入口通道进入反应器。分配器螺旋元件的目的是反转进入反应器的气流方向，从而防止在反应器底生成聚合物附聚块。

然而，上述美国专利未能克服在反应器角落和内壁的流化不足和聚合物粒粘附于反应器内壁的问题，这些问题一般发生在大直径反应器中。本发明专门涉及消除这些问题。

本发明的方法既能达到在临界区有效搅拌作用和改进流化，同时防止聚合物粒子粘附于反应器的内表面。因此，本发明涉及一种在流化床聚合反应器中聚合烯烃的方法，其中，烯烃单体在由含聚合催化剂的聚合粒子形成的流化床中聚合。所说的流化床通过在反应器导入至少一利含可聚合单体以及必要时的氢、惰性气体或稀释气体的循环气流保持流化态，并且通过至少一种连结于基本垂直驱动轴的搅拌工具搅拌该流化床。此工具适用于搅拌流化床。本发明方法的特征是，至少一部分导入反应器的气流通过提供给所说驱动轴和所说搅拌工具内部的至少一种流动通道进入反应器。

因此，在本发明的方法中，使用了一种流动通道。经过此通道，气体介质可以高速直接进入反应器中通常流化气流最弱的区域。在这种方式中，利用一种冲洗作用，大幅度降低聚合物粒子附聚和粘附于反应器底部的下部边缘和内壁。

按照本发明的一个优选的具体实施方案，搅拌器驱动轴，连接于所说的混合器驱动轴上的搅拌器臂以及连接于所说的臂上的搅拌器叶片，都是中空的并形成连续的流动通道，通过这些通道，搅拌气体能够经过搅拌器叶片的孔导入反应器。由这些孔排出的气体冲洗反应器壁并改善了流化和床中粒子的搅拌作用，同时使否则容易出现过热的区域得到了冷却。

搅拌器叶片最好(尽管不一定必须)使连于搅拌器臂(此臂与搅拌器驱动轴相连的桨)向上垂直伸长。搅拌器臂最好(尽管不一定必须)水平伸长具有可自由选择的横截面的臂。然而，一般来说，设计臂的横截面要使之阻搅动最低。搅拌器臂的长度应设计得使连结于搅拌器臂末端的搅拌器叶片尽可能接近伸向流化作用本来就最弱的反应器容器的内壁。

按照本发明的一个具体实施方案，搅拌器可以包括至少一种带搅拌叶片的辅助臂，辅助臂的长度可以比主搅拌器臂短。辅助臂和连于其上的搅拌叶片可以是中空的，从而可形成流动通道，以便将搅拌气体导入反应器中。一般来说，一对辅助臂足以达到满意的搅拌效果。