烯烴溶液聚合制造技術

已發明專利技術了通過單體與催化劑和溶劑反應聚合烯烴單體的方法。該系統一方面包括具有產品出口的流體環路，該流體環路形成循環反應器，在流體環路上的一個催化劑入口，催化劑和溶劑經該入口流入流體環路中，在流體環路上的一個單體入口，單體和溶劑經該入口流入流體環路中與催化劑一起形成反應物料流，在流體環路上的第一熱交換器，用于接受反應物料流和形成的聚合物及自流體環路中除去反應或聚合熱，和用于將流體環路中的反應物料和形成的聚合物自第一個熱交換器泵入產品聚合物出口中的泵裝置。在一種情況下，該系統包括在流體環路上的至少另一熱交換器，用于接受反應物料流和形成的聚合物及自流體環路中除去反應或聚合熱，用于將形成的聚合物產品和剩余反應物料泵入產品聚合物出口中的泵裝置，同時部分形成的聚合物和剩余反應器物料自聚合物產品出口流出，剩余部分經流體環路再循環，在一種情況下，本發明專利技術的系統和方法可用于制備聚乙烯。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種放熱的、控制流動的溶液聚合系統和方法。本專利技術特別涉及非絕熱的、基本上充分混合的溶液聚合系統和用于制備乙烯、丙烯和苯乙烯聚合物(包括但不限于聚丙烯、苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯烴單體(EPDM)彈性體、乙烯-丙烯(EP)彈性體、乙烯-苯乙烯共聚物、乙烯/α-烯烴共聚合物和聚乙烯)的方法。烯烴制造商很長時間以來試圖提供一種僅由一種方法體系生產的寬范圍產品類型的可能性。采用開發并改進的金屬茂催化劑配合物和不斷改進的傳統Ziegler配位催化劑體系，已出現了用一種聚合系統制造各種烯烴聚合物類型的可能性。由于注意到由溶液聚合系統(相對于氣相和淤漿或形成顆粒的方法)衍生的聚合物產品的優點，人們長期以來將充分混合的單相溶液聚合作為推薦方法，以充分開發各種烯烴聚合催化劑體系。然而，已知的溶液聚合系統(即絕熱攪拌罐反應器方法)存在一些致命缺點，這些缺點必須在實現所需的催化劑/聚合物產品開發之前解決。換言之，需要在不采用絕熱、攪拌反應器溶液聚合條件下對方法進行明顯改進。例如，作為主要要求，所需的溶液聚合系統應適應或有效利用對于各種烯烴聚合物類型產生的寬范圍反應放熱；例如乙烯聚合為相對高的熱生成器，而苯乙烯聚合則為相對低的熱生成器。此外，為滿足用各種改進的催化劑體系，特別是針對金屬茂催化劑配合物的改進催化劑體系促進生產烯烴聚合物的體積優勢，所需的溶液聚合系統應適應或利用寬范圍的反應熱，同時保持高的聚合物生產速率。此外，高的生產量應在對于建立或操作所需的溶液聚合系統時費用上允許又不產生過大物理尺寸的條件下實現。特別是，所需的溶液聚合系統應克服絕熱聚合中聚合物濃度和轉化率不能自由和/或獨立調節的一般性限制。換言之，若反應或聚合熱可通過聚合反應的外部設備從聚合系統中移出，則可選擇性地控制聚合條件如反應器溫度和聚合物濃度，由此選擇性地優化聚合物生產速率、聚合物結構和催化劑效率。Himont’s Spheripol法是在烯烴聚合領域公知的。環路聚合系統是用于制備聚苯乙烯的公知系統。Meyer在AIChe年會(洛杉磯，11月17-22,1991)上提交的一篇論文中公開了各種反應器每單位體積的熱交換量。在該論文的圖9中，Meyer公開了配有靜態混合設備的管與空管或攪拌罐反應器相比僅提供增加的改進除熱性能。該圖還作為附圖說明圖11公開于化工設備及處理，1989年11月中。該圖公開了由彎曲管或導管組成的靜態混合器/熱交換裝置對于大于1立方米的處理體積的過程基本上為優異的熱交換裝置。盡管已知用于制備各種產品的聚合系統和/或反應器類型，但無一聚合系統或方法滿足上述要求。換言之，已知的常規環路反應器工藝(如購自Koch的還可包括已知的靜態混合器/熱交換反應器的標準工程設計成套裝置)不能滿足上述目的。例如，盡管已知的環路反應器工藝可容易用于具有相對低的工藝面(process side)體積除熱要求為特征的烯烴聚合中，但實驗證明該技術不適合需要相對高的除熱速率的烯烴聚合。對于需要高除熱速率的烯烴聚合，已知的環路反應器系統通常限于大的處理體積/尺寸要求、高循環比例和/或低生產率。此外，至少當用于高除熱/高生產量的溶液聚合時，已知的環路反應器系統存在不良原料/催化劑混合的特點，導致在反應器系統中出現冷單體富集區。出現的這些富集區不可避免地導致制備具有不期望的聚合物組分(如與本體聚合物相比分子量較高和/或密度較高的聚合物組分)的聚合物產品。此外，這些冷單體富集反應器區域可導致液體和/或固體分離(即不均勻分布)，最終導致反應器不穩定、結垢和堵塞，以及形成凝膠和產品組成不均勻。我們發現用于制備包括至少一種烯烴單體的寬范圍的各種烯烴聚合物的非絕熱溶液聚合系統和方法，所述聚合物例子是乙烯、丙烯或苯乙烯聚合物，且包括但不限于聚丙烯、苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯烴單體(EPDM)彈性體、乙烯-丙烯(EP)彈性體、乙烯-苯乙烯共聚物、乙烯/α-烯烴共聚合物和聚乙烯。本專利技術的溶液聚合系統和方法特別適合制備包括乙烯作為至少一種烯烴單體的烯烴聚合物。本專利技術一方面涉及一種在具有催化劑和溶劑的至少一個反應器的至少一個反應器物流中聚合烯烴單體的溶液聚合系統，該系統包括(A)形成至少一個反應器的至少一個流體環路，該至少一個反應器具有反應器體積，至少一個流體環路具有(1)至少一個產品出口，(2)至少一個催化劑進口，催化劑經該進口流入至少一個流體環路中，(3)至少一個單體入口，單體通過該入口流入至少一個流體環路中，并與催化劑和溶劑形成反應物流。(4)至少一個熱交換裝置，該裝置接受反應物流和其中形成的聚合物，同時除去來自至少一個流體環路的反應或聚合熱，和(5)至少一個用于泵送環繞至少一個流體環路的反應物流和聚合物的泵裝置，(B)一部分反應物流和聚合物，它們經至少一個產品出口離開至少一個流體環路，和(C)以至少85 Btu/hr.英尺3.°F(1.6kW/m3.°K)的速率從聚合物和反應物流中除去反應或聚合熱的至少一個熱交換裝置。本專利技術另一方面涉及在具有催化劑和溶劑的兩個或多個反應器的反應器物流體中聚合烯烴單體的溶液聚合系統，該系統包括(A)形成第一個反應器的第一個流體環路，該第一個反應器具有第一個反應器體積，第一個流體環路具有(ⅰ)至少一個第一產品出口，(ⅱ)至少一個第一催化劑進口，催化劑經該進口流入第一流體環路中，(ⅲ)至少一個第一單體入口，單體通過該入口流入第一流體環路中，并與催化劑和溶劑形成第一反應物流。(ⅳ)至少一個第一熱交換裝置，該裝置接受第一反應物流和其中形成的第一聚合物，同時除去來自第一流體環路的反應或聚合熱，和(ⅴ)至少一個用于將第一流體環路中的第一反應物流和第一聚合物從至少一個第一熱交換裝置泵送至至少一個第一產品出口的第一個泵，和(B)形成第二個反應器的第二個流體環路，該第二個反應器具有第二個反應器體積，第二個流體環路具有(ⅰ)至少一個第二產品出口，(ⅱ)至少一個第二催化劑進口，催化劑經該進口流入第二個流體環路中，(ⅲ)至少一個第二單體入口，單體通過該入口流入第二流體環路中，并與催化劑和溶劑形成第二反應物流。(ⅳ)至少一個第二熱交換裝置，該裝置接受第二反應物流和其中形成的第二聚合物，同時除去來自第二流體環路的反應或聚合熱，和(ⅴ)至少一個用于將第二流體環路中的第二反應物流和第二聚合物從至少一個第二熱交換裝置泵送至第二產品出口的第二個泵，和(C)從反應物流中以至少85 Btu/hr.英尺3.°F(1.6kW/m3.°K)的速率除去總反應或聚合熱的至少一個第一熱交換裝置和至少一個第二熱交換裝置，(D)具有至少一個產品入口的第二流體環路，經該入口流入來自第一流體環路的至少一個第一產品出口的第一聚合物和部分第一反應器物流體，和(E)一部分第一聚合物、第二聚合物、第一反應物流和第二反應物流，它們經至少一個第二產品出口離開第二流體環路。用這里公開的本專利技術非絕熱系統和方法獲得的一個令人吃驚的結果是，與已知的絕熱溶液聚合方法具有的能力相比，在某些實施方案中，烯烴聚合物生產廠可以更高的生產速率和基本上相同的催化劑效率制備具有更高長鏈支化量的基本上線性的乙烯聚合產品，或者烯烴聚合物生產廠可以更高的生產速率和基本上相同的催化劑效率制備相同的基本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在具有催化劑和溶劑的至少一個反應器的至少一個反應器物流中聚合烯烴單體的溶液聚合系統，該系統包括： （Ａ）形成至少一個反應器的至少一個流體環路，該至少一個反應器具有反應器容積，至少一個流體環路具有： （１）至少一個產品出口， （２）至少一個催化劑進口，催化劑經該進口流入至少一個流體環路中， （３）至少一個單體入口，單體通過該入口流入至少一個流體環路中，并與催化劑和溶劑形成反應物流。 （４）至少一個熱交換裝置，該裝置接受反應物流和其中形成的聚合物，同時除去來自至少一個流體環路的反應或聚合熱，和 （５）至少一個用于泵送環繞至少一個流體環路的反應物流和聚合物的泵裝置， （Ｂ）一部分反應物流和聚合物，它們經至少一個產品出口離開至少一個流體環路，和 （Ｃ）至少一個熱交換裝置，以至少８５Ｂｔｕ／ｈｒ．英尺↑［３］．°Ｆ（１．６ｋＷ／ｍ↑［３］．°Ｋ）的速率從聚合物和反應物流中除去反應或聚合熱。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：CI考，GA坎普，RB庫姆斯，DA埃沃斯迪克，P杰恩，JH斯圖茨，GA溫特，DP登頓，LD威爾森，JR威爾森，
申請(專利權)人：陶氏化學公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]