[发明专利]制备聚烯烃的方法

说明书

本发明涉及聚烯烃的生产。具体地说本发明涉及根据权利要求1的序文在反应器系统中生产聚烯烃的方法，所述反应器系统包括至少一个聚合至少一种单体的气相反应器。按照所述方法，氢气和可能存在的其它的气体或者汽化的轻组分从导入到气相反应器的流体中分离出来。

本发明可用于从两个聚合反应器之间的流体分离轻组分以及可用于从制备聚烯烃的气相反应器的循环气体去除挥发性(不能缩合的)组分。

在例如齐格勒纳塔型催化剂或金属茂催化剂的存在下烯烃在气相反应器中聚合成聚烯烃。通过使用烃流使所形成的含有活性催化剂的聚合物质在流化床反应器中流化。所述烃流包含单体(通常为乙烯或丙烯)和可能存在的共聚单体(C₂-C₁₀烯烃或二烯属烃，优选乙烯、丙烯、1-丁烯或己烯)以及用于控制分子量的氢气。所述烃流还可包含高浓度的反应惰性物质(通常为氮气或丙烷)。

在聚合时从气相反应器导出了包含至少一定量未反应单体并作为循环气体返回气相反应器的气流。大部分反应热通过冷却这种循环气体去除。为了确保足够的冷却效率以及为了获得合适的流化速度，循环气体流一般相当大。从冷凝器效能的观点，优选从所述流除去最低分子量的组分，特别是氢气。

目前氢气通过由循环气流或通过与清洗流一起由回收流而从气相反应器去除。

先有技术方法有许多缺点。因此降低反应器中氢气浓度的最典型方法是将储集惰性物质的废气流提高到接近气体去除系统最大能力的水平。去除的气体被导入到例如火炬中燃烧或作为裂解的原料。由于生产出低质量的产品，这些方法差、贵和慢，因为化学品和生产能力均受到损失。

先有技术的另一个缺点是当一般较低浓度的氢气被降低时，与氢气一起移除的气体导致聚烯烃装置大的经济损失。

在结合一起使用两个反应器的装置中制备聚烯烃时，在聚合过程的气流中氢气和其它轻组分的积累也成为一个问题。由于在反应器间的流中存在的轻组分诸如氢气和惰性化合物，所有产物不能通过将从一个反应器出来的混合物直接导入到下一个气相反应器来制备。因此反应器产物被导入到产物分离器中，在那里压力被降低，在那里可能与产物一起到达的液体至少部分气化，或者气体膨胀被循环到第一个反应器。通过使用压缩机提高循环流的压力。由于循环，惰性组分易于在反应器中积累。

在上述的两种情况下，特别明显的轻组分是氢气和低级链烷烃诸如甲烷、乙烷和丙烷以及氮气和其它惰性气体。氢气用来控制聚合物的分子量，并且其用量根据聚合物等级变化。当需要在气相中制备长链聚合物时，降低气相反应器原料中的氢气比例十分重要。

本发明的目标是消除先有技术的缺点以及提供一种在具有至少一个气相反应器的反应器系统中制备聚烯烃的方法。

本发明基于下述基本想法：氢气和可能存在的其它轻组分通过膜分离从导入到气相反应器的流体(液流或气流)分离出来，所述流体可包括反应器的循环气流或前面反应器的流出物。

膜系统在用于从聚烯烃反应器的过程流分离氢气的用途本身通过日本公开的申请08/151413为人们所知。在所述的已知方法中，有待在高压下从气相反应器分离的气体在高压膜系统中处理除去氢气，然后气流被返回到反应器中。

这种已知的技术方法具有低分离度的缺点。因为气体在高压下分离，即使在第一个分离步骤后聚合物产物也会含有挥发性化合物诸如聚合稀释剂和未反应的单体，它们必须另外从聚合物中去除。还有，在该公开中没有提及与在反应器中级别变化有关的方法的使用，显然它不能用于此目的，因为在高压下进行的分离中较大量的未反应单体留在聚合物产物中。

还有其它先前已知的膜方法。例如美国专利公开第4740550号描述了用于制备丙烯-乙烯共聚物的方法，首先在两个反应器中聚合丙烯，然后与乙烯一起送入到第三个反应器。按照这个公开，通过使用氢气选择性的除氢气膜去除第三个反应器(即最后的气相反应器)循环流中的氢气。在这种已知的方法中，来自反应器并包含例如氢气、乙烯和丙烯的气体被导入到涤气器，乙烯和丙烯在涤气器中被冷凝，然后被冷却和循环。因此从冷凝的组分分离含氢气的气体是基于将冷液体加入到涤气器中。

本发明与先有技术的不同之处在于将待导入到气相反应器的流体在导入到反应器前进行相变化以便将不能冷凝的化合物从液体和可能存在的固体化合物中分离出来。在流体至少被部分气化或冷凝后，由未冷凝和可气化化合物组成的气体被回收并送去膜分离。