[发明专利]用于在超高压下对乙烯进行聚合的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在超高压下通过自由基聚合来制备乙烯聚合物的方法和设备。

背景技术

具有极性共聚单体（co-monomer）的乙烯的低密度聚乙烯和共聚单体可以在高温（例如，100 ℃-350 ℃）和超高压力（例如，10,000 psig-50,000 psig）中通过自由基聚合来产生。这些反应常常在具有厚壁的压热器反应器中进行，其经专门设计能承受极端的工作条件。

为了控制温度和聚合物浓度，要求强烈搅动以确立在整个反应器的均匀性。如果反应器内的区域不充分搅动，则此类局部区域中的聚合可以上升超过容器的其余部分中的聚合，并且在那些区域中温度可以上升以形成热点并引起失控分解。

为了改进混合，已经开发径向叶轮搅拌器。这些搅拌器表现得比前一代搅拌器更好，其包括大量的搅动桨叶。然而，较新的搅拌器的用户仍然正在遇到失控分解的高倾向，尤其是在比250升（L）更大的反应器中和在热顶区条件（例如，＞200 ℃）中工作的那些反应器中。

已经出乎意料地发现，尽管提供非常高的旋转流动，这些较新的搅拌器提供太少的轴向和径向流动和混合。

此问题的一个潜在解决方案是采用壁阻碍。然而，关于超高压压热器，存在重要的机械原因来避免将附属设备焊接和螺纹螺栓连接到主柱状体壁。例如，在3200 psig中，用于制作反应器壁的钢可以被焊接，而不担心产生应力裂纹。另一方面，在10,000 psig中，条件更为严峻，并且产生应力裂纹的潜在性是非常真实的。在大于10,000 psig的压力中，商用规模的压热器的主柱状体壁上的机械应力是非常高的。实际上，选择的材料通常是具有异常高的拉伸强度的钢合金，以便应对极端压力。不幸地，此类钢具有更大的裂纹倾向。

通常，到柱状体壁中的所有钻孔完全通过并且在内表面处被精心地倒角和抛光，以便除去将用作裂纹形成点的应力梯级（stress riser）。另外，容器还必须接受定期的剥离（stripping）和裂纹检测的检查。因此，通过用螺柱或螺栓将壁隔板以螺纹方式附接到柱状体的内表面不被认为是一种可行的选择，因为甚至轧制的螺纹（与切割螺纹对比）构成太大开裂风险和检查困难。类似地，将壁隔板焊接到柱状体的内表面将降低经淬火和锻造的金属的完整性，使之更弱或更硬，从而更容易出现开裂。

因此，在本领域中，需要为超高压乙烯聚合方法改进在压热器反应器中的混合，以便抑制分解并改善产品性能。本发明意在解决这种需要以及其它需要，这从下列描述和所附的权利要求将变得清楚。

发明内容

本发明在所附的权利要求中进行阐述。

简要地，在一方面，本发明提供一种用于制备乙烯聚合物的方法。该方法包括在范围从10,000 psig至50,000 psig的压力和范围从120 ℃至340 ℃的温度中，在自由基引发剂存在的情况下在压热器反应器中对乙烯和任选地共聚单体进行聚合。该压热器反应器包括顶部-头板、底部-头板和包括内竖直壁的竖直取向的中空柱状体。该压热器反应器包括其长度沿内竖直壁竖直延伸的一个或多个长形壁隔板。

在另一方面，本发明提供一种用于通过自由基聚合来制备乙烯聚合物的压热器反应器。该反应器包括：（a）包括内竖直壁的竖直取向的中空柱状体；（b）用于封装柱状体顶部的顶部-头板；（c）用于封装柱状体底部的底部-头板；（d）其长度沿内竖直壁竖直延伸的一个或多个长形壁隔板；和（e）能够在范围从10,000 psig至50,000 psig的压力和范围从120 ℃至340 ℃的温度中工作的一个或多个反应区。

附图说明

图1是根据本发明的具有附接到内表面的壁隔板的反应器壁的截面图。

具体实施方式

如本文所用，“乙烯聚合物”是指通过对乙烯进行均聚合或通过对乙烯进行共聚合而制成的具有至少一个能够与乙烯共聚合的其他化合物的聚合物。因此，合适的单体是乙烯以及乙烯与可以常规地在存在自由基引发剂的情况下在超高压力条件下与乙烯共聚合的任何其他共聚单体的混合物。此类共聚单体的示例包括丙烯酸及其酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯和丙烯酸叔丁酯，以及2-丙烯酸乙基己酯和对应的甲基丙烯酸酯；乙烯基酯，如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和新戊酸乙烯酯；甲基丙烯酸及其酯；乙烯基醚；乙烯基酮；丙烯腈；丙烯酰胺；不饱和烃，例如，丙烯、丁烯或己烯；一氧化碳；二氧化硫；和它们的混合物。