[发明专利]用于烯烃的催化聚合的包括防护装置的反应器系统、以及其方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及用于烯烃的催化聚合的反应器系统和方法，以及这类反应器系统用于烯烃的催化聚合的用途。

背景技术

烯烃的催化聚合采用尤其是Ziegler-Natta型催化剂。用于烯烃聚合的新一代催化剂包括针对更规则的聚合物结构开发的单位点催化剂。在催化聚合过程中，围绕颗粒的烯烃组成基本恒定。

使用新近一代的Ziegler-Natta催化剂制备的聚烯烃具有相对窄的分子量分布。分子量分布的宽度影响所制备的聚烯烃的流变特性和最终的机械性质。

为了获得更宽的双峰型分子量分布，采用了不同的反应器条件，例如不同的单体、共聚单体和/或氢的浓度。另一选择是使用特定催化剂和/或组合催化剂。

通常，使用级联反应器来在催化聚合过程中应用不同的反应条件，以获得宽的或双峰型的分子量分布。

一种这类反应器是流化床气相反应器。在流化床气相反应器中，烯烃在聚合催化剂的存在下在向上运动的气体物流中聚合。所述反应器通常是包含流化床的直立的圆筒形容器。所述床包括包含分散在其内的活性催化剂的不断生长的聚合物颗粒。所述聚合物床借助流化气体进行流化，所述流化气体包含烯烃单体、可能的共聚单体、可能的链增长控制剂或链转移剂如氢，以及可能的惰性气体。所述流化气体被引入所述反应器底部的入口腔室内。为了确保气流均匀地分布到所述入口腔室的横截面面积上，入口管可装配有本领域公知的流量分配元件，例如US 4933149和EP 684871。对离开反应器的反应器气体进行压缩并循环。根据需要添加补充单体和任选的氢气。夹带的颗粒可通过插入的旋风分离器分离，并循环到聚合反应器。

通常，气流从所述入口腔室向上通过流化栅板进入流化床。流化栅板的目的是将所述气流均匀地分配通过所述床的横截面积。有时，所述流化栅板可布置为建立沿着所述反应器壁吹扫的气体物流，如WO2005/087361中所公开的。尤其是在US 4578879、EP 600414和EP721798中公开了其它类型的流化栅板。在Geldart和Bayens：TheDesign of Distributors for Gas-fluidized Beds，PowderTechnology，第42卷，1985中给出了综述。

所述流化气体流经所述流化床。所述流化气体的表观速度必须大于流化床内所含颗粒的最低流化速度，否则不会发生流化。另一方面，气体的流速应小于气力输送的起始速度，否则整个床会被所述流化气体所夹带。当已知所述颗粒的特征时，通过使用常规的工程实践可以计算所述最低流化速度和气力输送的起始速度。尤其是在Geldart：Gas Fluidization Technology，J.Wiley &Sons，1986中给出了综述。

当所述流化气体与包含所述活性催化剂的床层接触时，所述气体的反应性组分如单体和链转移剂在所述催化剂的存在下反应，产生聚合物产物。与此同时，所述气体被反应热所加热。

从所述反应器的顶部排出未反应的流化气体，压缩并在换热器中冷却，以除去反应热。所述气体被冷却至低于所述床层的温度，以防止所述床层由于反应而过热。可能将所述气体冷却至使其部分冷凝的温度。当液滴进入反应区时，它们被气化。从而，所述气化热起到了除去反应热的作用。这种类型的操作被称为冷凝模式，尤其是在WO2007/025640、US 4543399、EP 699213和WO 94/25495中公开了它的各种变体。也可能向循环气体物流中加入冷凝剂，如EP 696293中所公开的。所述冷凝剂是不可聚合的成分，如丙烷、正戊烷、异戊烷、正丁烷或异丁烷，其在冷却器中至少部分冷凝。

在进入反应器之前，向流化气体物流中引入新鲜反应物，以补偿由于反应和产物的排出造成的损失。公知地，通过分析流化气体的组成并引入气体成分来保持组成恒定。根据所需的产物性质和聚合中所用的催化剂来确定实际的组成。

催化剂可通过各种方式引入所述反应器中，可以是连续的或间歇的。尤其是WO01/05845和EP 499759公开了这类方法。当气相反应器是反应器级联的一部分时，催化剂通常分散在来自在先的聚合阶段的聚合物颗粒内。可以如EP 1415999和WO 00/26258中所公开的，向所述气相反应器内引入所述聚合物颗粒。

聚合产物可以连续或间歇地从所述气相反应器中排出。也可使用这些方法的组合。尤其是在WO 00/29452中公开了连续排出。尤其是在US 4621952、EP 188125、EP 250169和EP 579426中公开了间歇排出。