專利名稱：用于環(huán)流反應(yīng)器的泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生聚烯烴的反應(yīng)器。本發(fā)明特別地涉及泵在環(huán)流反應(yīng)器中的用途。特別地，本發(fā)明涉及具有葉輪系統(tǒng)的泵設(shè)計為用于在環(huán)流反應(yīng)器中的淤漿聚合混合物的轉(zhuǎn)移(displacement)和連續(xù)循環(huán)的用途。
背景技術(shù)：
聚烯烴，如聚乙烯(PE)是通過使烯烴單體如乙烯(CH2=CH2)單體聚合而合成的。因為聚乙烯聚合物便宜、安全、對大多數(shù)環(huán)境穩(wěn)定并且容易加工，因此其在許多應(yīng)用中是有用的。根據(jù)性質(zhì)，聚乙烯可以分為若干類型，例如但不局限于LDPE (低密度聚乙烯)、LLDPE (線型低密度聚乙烯)和HDPE (高密度聚乙烯)。每一種聚乙烯具有不同的性質(zhì)和特性。烯烴聚合例如乙烯聚合通常使用乙烯單體、液體稀釋劑和催化劑、任選一種或多種共聚單體、和氫氣在環(huán)流反應(yīng)器中進行。環(huán)流反應(yīng)器中的聚合通常在淤漿狀態(tài)下進行，其中產(chǎn)生的聚合物通常為懸浮在稀釋劑中的固體粒子形式。使用泵使反應(yīng)器中的淤漿連續(xù)循環(huán)以保持聚合物固體粒子在流體稀釋劑中的有效懸浮。通過基于間歇原理操作的沉降腿使聚合物從環(huán)流反應(yīng)器中排出， 以便回收淤漿。利用在沉降腿中沉降以提高作為產(chǎn)物淤漿而最終回收的淤漿的固體濃度。將產(chǎn)物淤漿進一步通過加熱的閃蒸管線排放到閃蒸桶(tank)中，在閃蒸桶中將大部分稀釋劑和未反應(yīng)的單體閃蒸出來并且使其循環(huán)?；蛘?，可將產(chǎn)物淤漿進料到到與第一環(huán)流反應(yīng)器串聯(lián)連接的第二環(huán)流反應(yīng)器，在第二環(huán)流反應(yīng)器中可生產(chǎn)第二聚合物級分。典型地，當串聯(lián)的兩個反應(yīng)器以這種方式使用時，得到的的聚合物產(chǎn)物是雙峰聚合物產(chǎn)物，其包括在第一反應(yīng)器中產(chǎn)生的第一聚合物級分和在第二反應(yīng)器中產(chǎn)生的第二聚合物級分，并且具有雙峰分子量分布。從反應(yīng)器收集聚合物產(chǎn)物并且從中除去稀釋劑殘留物之后，將聚合物產(chǎn)物干燥，可添加添加劑并且最后可將聚合物擠出和造粒(pelletized)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)高產(chǎn)率和高質(zhì)量的聚烯烴如聚乙烯方面存在許多挑戰(zhàn)。它們包括恰當控制不同的反應(yīng)條件如溫度、壓力和流速。也需要對反應(yīng)器進行有效的設(shè)計和維護。反應(yīng)淤漿的復(fù)雜性能呈現(xiàn)更復(fù)雜的因素。所述淤漿例如受組分的數(shù)量和質(zhì)量或顆粒聚合催化劑分散體的均勻性的影響，所述顆粒聚合催化劑分散體在淤漿中傾向于沉降。而且，需要避免高能量消耗，以降低生產(chǎn)成本?？紤]到這些挑戰(zhàn)，現(xiàn)有技術(shù)仍然存在改進設(shè)備以滿足高質(zhì)量聚乙烯生產(chǎn)的嚴格要求的需求。因此本發(fā)明的目的是提供一種聚烯烴聚合反應(yīng)器、尤其是用于生產(chǎn)聚烯烴如聚乙烯的淤漿聚合環(huán)流反應(yīng)器，滿足高質(zhì)量標準，并且另外地，能量消耗被優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點可以用本發(fā)明特定的泵來克服，所述泵允許從復(fù)雜的乙烯聚合混合物中制備滿足高質(zhì)量標準的均質(zhì)聚烯烴產(chǎn)物尤其是聚乙烯產(chǎn)物，同時以低的能量消耗進行生產(chǎn)。
因此，本發(fā)明尤其涉及軸流泵用于使包括烯烴單體、優(yōu)選乙烯單體、稀釋劑和聚合催化劑的烯烴聚合淤漿、優(yōu)選乙烯聚合淤漿循環(huán)通過用于生產(chǎn)聚烯烴優(yōu)選聚乙烯的環(huán)流反應(yīng)器的用途，其中所述泵包括由6個槳葉組成的葉輪，并且其中所述泵固定在彈簧支架(spring supported frame)上。在另一實施方式中，本發(fā)明涉及用于在環(huán)流反應(yīng)器中產(chǎn)生聚烯烴的方法，包括如下步驟(a)將烯烴單體如乙烯單體、稀釋劑和至少一種聚合催化劑進料到所述環(huán)流反應(yīng)器，以產(chǎn)生聚合淤漿；(b)在所述環(huán)流反應(yīng)器中使所述乙烯聚合，以產(chǎn)生聚烯烴如聚乙烯，其中，通過包括由6個槳葉組成的葉輪的軸流泵使所述淤漿循環(huán)通過所述環(huán)流反應(yīng)器，并且其中所述泵固定在彈簧支架上。在另一實施方式中，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)聚烯烴如聚乙烯的環(huán)流反應(yīng)器，其中所述反應(yīng)器包括-多個限定聚合淤漿流路的互連的管，所述聚合淤漿包括烯烴單體如乙烯單體、任選的一種或多種共聚單體、聚合催化劑、任選活化劑和稀釋劑；-用于將單體和稀釋劑進料到反應(yīng)器中的裝置，-用于將聚合催化劑進料到反應(yīng)器中的裝置，-任選的用于將活化劑進料到反應(yīng)器中的裝置；和-用于維持聚合物淤漿在所述反應(yīng)器中循環(huán)的泵，其中，所述泵是具有由6個槳葉組成的葉輪的軸流泵，并且其中所述泵固定在彈簧支架上?，F(xiàn)在進一步描述本發(fā)明。在下文中，更詳細地解釋本發(fā)明的不同方面。除非有明確相反的指示，這樣解釋的每個方面可以與任何一個或多個其他方面結(jié)合。尤其是，被優(yōu)選或有利地指出的任何特征可以與被優(yōu)選或有利地指出的任何一個或多個其他特征結(jié)合。說明書只是通過舉例的方式進行說明，并且說明書不是用于限制本發(fā)明。附圖標記涉及本文所附的圖。


圖1示意性說明本發(fā)明的實施方式的具有彈簧支架的泵的細節(jié)。圖2示意性說明具有本發(fā)明的實施方式的泵的具有兩個串聯(lián)連接的環(huán)流反應(yīng)器的雙環(huán)流反應(yīng)器。圖3表示顯示四槳葉(左側(cè))和本發(fā)明的實施方式的泵(右側(cè))的能量消耗的圖。
具體實施例方式在描述用在本發(fā)明中的方法和產(chǎn)品之前，應(yīng)該理解為該發(fā)明不局限于所描述的特定方法、組分、產(chǎn)品或組合，因而這樣的方法、組分、產(chǎn)品和組合當然可以變化。還應(yīng)理解，本文中使用的術(shù)語不意圖為限制性的，因為本發(fā)明的范圍僅僅受所附的權(quán)利要求書的限制。本文中使用的單數(shù)形式“一個(種)(a，an)”和“該(所述)”包含單數(shù)和復(fù)數(shù)指示物兩者，除非上下文清楚地另有說明。本文中使用的術(shù)語“包括”和“由…構(gòu)成”是與“包含”或“含有”同義的、并且是非遍舉的(inclusive)或者開放式的并且不排除另外的、未列舉的成員、要素或方法步驟。應(yīng)該理解為本文中使用的術(shù)語“包括”和“由…構(gòu)成”也涵蓋術(shù)語“由…組成”。通過端點進行的數(shù)值范圍的列舉包含在相應(yīng)范圍內(nèi)所囊括的所有數(shù)和部分、以及所列舉的端點。本文中使用的術(shù)語“約”當涉及可度量的值例如參數(shù)、量、時間的持續(xù)時期(temporal duration)等時意在涵蓋規(guī)定值的或離規(guī)定值的+/-10%或以下、優(yōu)選地+/-5%或以下、更優(yōu)選地+/-1%或以下且還更優(yōu)選地+/-0. 1%的變化，只要這樣的變化適合于在公開的發(fā)明中進行。應(yīng)理解，修飾語“約”涉及的值本身同樣是被具體地且優(yōu)選地公開的。將本說明書中引用的所有文獻整體弓I入本文作為參考。除非另有定義，在公開本發(fā)明時所使用的所有術(shù)語，包含技術(shù)和科學(xué)術(shù)語，具有如本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義。通過進一步的指引，包含對于說明書中所用術(shù)語的定義以更好地理解本發(fā)明的教導(dǎo)。在下文中，更詳細地限定本發(fā)明的不同方面。除非有明確相反的指示，這樣限定的每個方面可以與任何一個或多個其他方面結(jié)合。尤其是，被優(yōu)選或有利地指出的任何特征可以與被優(yōu)選或有利地指出的任何一個或多個其他特征結(jié)合。在整個本說明書中，提及“一個實施方式”或“實施方式”指的是，將結(jié)合該實施方式描述的具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少一個實施方式中。因此，在整個本說明書中的不同位置處出現(xiàn)短語“在一個實施方式中”或“在實施方式中”不一定全是指相同的實施方式，但是其可以指相同的實施方式。此外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將從本公開內(nèi)容明晰的，在一個或多個實施方式中，具`體的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何合適的方式組合。此外，雖然本文中描述的一些實施方式包含其它實施方式中包含的一些特征但是不包含該其它實施方式中包含的其它特征，但是如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，不同實施方式的特征的組合意圖在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且形成不同的實施方式。例如，在所附權(quán)利要求中，任意所要求保護的實施方式可以任意組合使用。根據(jù)本發(fā)明，軸流泵用于使烯烴聚合淤漿、優(yōu)選包括乙烯單體、稀釋劑和聚合催化劑的乙烯聚合淤漿循環(huán)通過用于生產(chǎn)聚烯烴優(yōu)選聚乙烯的環(huán)流反應(yīng)器，其中所述泵包括由6個槳葉組成的葉輪，并且其中所述泵固定在彈簧支架上。在實施方式中，所述槳葉由不酸鋼(inox)制成。如本文中所使用的，術(shù)語“軸流泵”(“axial pump^or “axial flow pump”)指包括葉輪的葉輪(或螺旋漿)循環(huán)泵，葉輪固定到由馬達優(yōu)選電動馬達直接地或間接地(例如經(jīng)磁耦合)驅(qū)動的轉(zhuǎn)子軸上。軸流泵允許流體軸向進入葉輪，并且它們接近軸向排放流體，在與轉(zhuǎn)子軸平行的方向使流體循環(huán)。根據(jù)實施方式，所述葉輪固定到連接至馬達的轉(zhuǎn)子軸上。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，葉輪固定在環(huán)流聚合反應(yīng)器的管內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸的一端。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子軸向外延伸，穿過環(huán)流聚合反應(yīng)器的管壁，在所述軸的另一端連接到所述馬達。優(yōu)選地，所述軸由直棒、優(yōu)選地具有剛性且直接的定向(orientation)的直棒組成。優(yōu)選地，泵軸至少部分被套筒包圍。優(yōu)選地，所述套筒連接到該反應(yīng)器。優(yōu)選地，所述套筒在所述葉輪的末端處與反應(yīng)器的內(nèi)壁連接。優(yōu)選地，所述套筒在所述軸向外延伸穿過反應(yīng)器壁的位置與所述反應(yīng)器壁連接。優(yōu)選地，所述軸和套筒確保馬達、葉輪和反應(yīng)器的最優(yōu)排列，并且防止馬達、葉輪和反應(yīng)器之間的相對運動。如本文中所使用的，術(shù)語“槳葉”指葉輪的葉片或翼(airfoil)。槳葉是徑向連接到轉(zhuǎn)鼓、圓筒、或軸上的板。根據(jù)本發(fā)明，至少5個槳葉、優(yōu)選地6個或更多槳葉被連接到轉(zhuǎn)軸(如轉(zhuǎn)子軸或葉輪軸)上，以共同形成葉輪，其通過旋轉(zhuǎn)使流體移動。所述槳葉可直接固定在軸上，或它們可固定在轂(hub)上，轂安放在軸周圍。葉輪、軸和馬達是泵的部件。在優(yōu)選實施方式中，所述葉輪的槳葉具有24° -26°、更優(yōu)選24. 5° -25.5°，并且最優(yōu)選約25°的槳葉角。如本文中所使用的，術(shù)語“槳葉角”指槳葉的弦線與葉輪的旋轉(zhuǎn)平面(沿旋轉(zhuǎn)方向)形成的角，并且用度表示，所述弦線是連接槳葉的前緣和后緣的直線，其中槳葉的前緣和后緣分別是沿著運動方向的槳葉的前部和后部。槳葉角也被稱為沖擊(attack)角或螺旋角(pitchangle)。優(yōu)選地,本發(fā)明的泵在聚合反應(yīng)或過程中，以1450rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))-1520rpm、更優(yōu)選1470rpm-1500rpm、并且最優(yōu)選1480rpm-1490rpm、例如1485rpm的速度或運轉(zhuǎn)速度運行。葉輪的直徑優(yōu)選大于所述環(huán)流反應(yīng)器的管內(nèi)徑的70%且小于所述環(huán)流反應(yīng)器的管內(nèi)徑的100%，更優(yōu)選大于所述環(huán)流反應(yīng)器的管內(nèi)徑的80%并且小于所述環(huán)流反應(yīng)器的管內(nèi)徑的100%，并且最優(yōu)選大于所述環(huán)流反應(yīng)器的管內(nèi)徑的90%并且小于所述環(huán)流反應(yīng)器的管內(nèi)徑的100%。如本文中所使用的，術(shù)語“管內(nèi)徑”指以所述管的內(nèi)表面作為邊界的管直徑。它是總管直徑(或相對的管外壁部分之間的距離)減去兩倍的管壁厚度。優(yōu)選地，所述泵的葉輪位于環(huán)流反應(yīng)器的管的內(nèi)部，更優(yōu)選相對于流向，在恰好在所述管的彎曲之前，即彎曲的上游。優(yōu)選地，槳葉和/或轂、和/或軸由不銹鋼(inox)(或者稱為不銹鋼(stainlesssteel)或耐腐蝕鋼)制成。根據(jù)本發(fā)明，所述泵固定在彈簧支架上。在實施方式中，所述彈簧支架牢固地連接到地上。優(yōu)選地，所述彈簧支架包括一個或多個彈簧、一個或多個框架、一個或多個連接到反應(yīng)器的連接機構(gòu)和一個或多個連接到所述泵的連接機構(gòu)(優(yōu)選連接到所述泵的馬達)。優(yōu)選地，連接到反應(yīng)器和泵的連接機構(gòu)是剛性的。優(yōu)選地，所述彈簧位于框架之下。優(yōu)選地，彈簧可調(diào)地支撐所述框架，允許與底層結(jié)構(gòu)例如地板的排列。優(yōu)選地，彈簧支架在各種情況(例如反應(yīng)器的重量、泵的重量和/或反應(yīng)器或泵的變化溫度，和/或防止物理定向的變化)下使所述泵與所述反應(yīng)器通路排列。本發(fā)明涉及聚乙烯的生產(chǎn)。如本文中所使用的，術(shù)語“顆粒聚乙烯”指聚乙烯粒子或粒料。優(yōu)選地，本發(fā)明涉及單峰、或多峰如雙峰的聚乙烯的生產(chǎn)。如本文中所使用的，“多峰聚乙烯”和“雙峰聚乙烯”指由不同的聚乙烯級分組成的聚乙烯，具有不同物理化學(xué)和/或機械性能。作為非限制性的實例，雙峰聚乙烯組合物可包括兩個具有不同平均或中值分子量、熔體流動指數(shù)和/或密度的聚乙烯級分。優(yōu)選地，所述聚乙烯具有10-400 u m、更優(yōu)選50-300 u m、并且最優(yōu)選約200 y m的中值粒徑(d50)。d50通常在使顆粒懸浮于溶劑如環(huán)己燒中之后通過Malvern型分析儀上的激光衍射分析進行測量，并且定義為這樣的粒度50體積％的粒子具有比d50小的尺寸。在實施方式中，所述聚乙烯的密度在0. 900g/cm3和0. 975g/cm3之間、更優(yōu)選在0. 925g/cm3 和 0. 950g/cm3 之間。聚乙烯由乙烯聚合淤漿產(chǎn)生。如本文中所使用的，術(shù)語“乙烯聚合淤漿”指包括乙烯單體、催化劑固體粒子即固體或顆粒催化劑、和稀釋劑的組合物。該固體顆?？蓱腋≡谙♂寗┲?。在本發(fā)明中，尤其適用于在稀釋劑中的乙烯聚合催化劑的固體顆粒。因此，在實施方式中，乙烯聚合淤漿指用于乙烯單體均聚成聚乙烯的混合物。在實施方式中，所述乙烯聚合淤漿還包括一種或多種共聚單體。如本文中所使用的，術(shù)語“共聚單體”指的是適合于與乙烯單體聚合的共聚單體。共聚單體可包括但不限于脂族C3-C20的a -烯烴。合適的脂族C3-C20的a -烯烴的實例包括丙烯、1- 丁烯、4-甲基_1_戍烯、1_己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯、1-十八烯和1-二十烯。因此，在實施方式中，乙烯聚合淤漿指用于乙烯單體和共聚單體共聚的混合物。適合根據(jù)本發(fā)明使用的稀釋劑優(yōu)選液體稀釋劑，所述液體烴稀釋劑可包括但不局限于如脂肪族、環(huán)脂族和芳族烴溶劑、或這種溶劑的鹵代形式的烴稀釋劑。優(yōu)選的稀釋劑為C12以下的直鏈或支鏈的飽和烴、C5 C9飽和的脂環(huán)族或芳族烴或者C2 C6鹵代烴。溶劑的非限制性的說明性實例為丁烷、異丁烷、戊烷、己烷、庚烷、環(huán)戊烷、環(huán)己烷、環(huán)庚烷、甲基環(huán)戊烷、甲基環(huán)己烷、異辛烷、苯、甲苯、二甲苯、氯仿、氯苯、四氯乙烯、二氯乙烷和三氯乙烷。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述稀釋劑為異丁烷。然而，將由本發(fā)明清楚的是，根據(jù)本發(fā)明，也可應(yīng)用其它稀釋劑。優(yōu)選地，聚合催化劑包括選自茂金屬催化劑、齊格勒-納塔催化劑和鉻催化劑的催化劑，所述催化劑被固定在固體惰性載體上。術(shù)語“固體粒子”指作為粒子群(collection)例如粉末或粒料(granule)提供的固體。在本發(fā)明中，其特別適用于提供在承載體(carrier)或載體(support)上的催化劑。所述載體優(yōu)選為二氧化娃(Si)載體。所述聚合催化劑優(yōu)選具有I U m-100 V- m、更優(yōu)選5 u m-50 u m、并且最優(yōu)選約40 y m的平均粒徑(d50)。本文中使用的“催化劑”指的是導(dǎo)致聚合反應(yīng)速率的變化而本身在反應(yīng)中不被消耗的物質(zhì)。在本發(fā)明中，其尤其適用于適合于乙烯聚合為聚乙烯的催化劑。這些催化劑將被稱為乙烯聚合催化劑或聚合催化劑。在本發(fā)明中，尤其適用于乙烯聚合催化劑如茂金屬催化劑、鉻催化劑和/或齊格勒-納塔催化劑。優(yōu)選地聚合催化劑包括選自茂金屬催化劑、齊格勒-納塔催化劑和鉻催化劑的催化劑，所述催化劑被固定到固體惰性載體上。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述催化劑是茂金屬催化劑。術(shù)語“茂金屬催化劑”在本文中用來描述由結(jié)合至一個或多個配體的金屬原子組成的任何過渡金屬絡(luò)合物。所述茂金屬催化劑是周期表第IV族過渡金屬例如鈦、鋯、鉿等的化合物，且具有擁有金屬化合物和由環(huán)戊二烯基、茚基、芴基或它們的衍生物中的一種或兩種基團構(gòu)成的配體的配位結(jié)構(gòu)。在聚乙烯的聚合中使用茂金屬催化劑具有各種優(yōu)點。茂金屬催化劑具有高的活性且能夠制備具有增強的物理性質(zhì)的聚合物。茂金屬的關(guān)鍵是絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)。取決于期望的聚合物，可改變茂金屬的結(jié)構(gòu)和幾何條件(geometry)以適應(yīng)生產(chǎn)者的具體需要。茂金屬包括單金屬中心，其允許對于聚合物的支化和分子量分布的更多控制。將單體插入到金屬和生長著的聚合物鏈之間。
在優(yōu)選實施方式中，茂金屬催化劑具有通式⑴或(II)(Ar)2MQ2 (I);或R”(Ar)2MQ2 (II)其中根據(jù)式(I)的茂金屬是非橋聯(lián)茂金屬且根據(jù)式(II)的茂金屬是橋聯(lián)茂金屬；其中根據(jù)式⑴或(II)的所述茂金屬具有結(jié)合到M的兩個Ar，其可彼此相同或不同；其中Ar是芳族環(huán)、基團或部分且其中各個Ar獨立地選自環(huán)戊二烯基、茚基、四氫茚基或芴基，其中所述基團各自可任選地被一個或多個各自獨立地選自如下的取代基取代鹵素、氫硅烷基(hydrosilyl)、其中R為具有I 20個碳原子的烴基的SiR3基團、和具有I 20個碳原子的烴基，并且其中所述烴基任選地含有選自包括B、S1、S、O、F、Cl和P的組的一個或多個原子；中M是選自鈦、鋯、鉿和釩的過渡金屬；且優(yōu)選是鋯；其中各個Q獨立地選自齒素；具有I 20個碳原子的烴氧基(hydrocarboxy);和具有I 20個碳原子的烴基，并且其中所述烴基任選地含有選自包括B、S1、S、O、F、Cl和P的組的一個或多個原子；和其中R’ ’是橋聯(lián)兩個Ar基團的二價基團或部分且選自C1-C2tl亞烷基、鍺、硅、硅氧烷、烷基膦和胺，且其中所述R’’任選地被一個或多個各自獨立地選自如下的取代基取代鹵素、氫硅烷基、其中R為具有I 20個碳原子的烴基的SiR3基團、和具有I 20個碳原子的烴基，并且其中所述烴基任選地含有選自包括B、S1、S、0、F、Cl和P的組的一個或多個原子。本文中使用的術(shù)語“具有1-20個碳原子的烴基”意在指選自包括如下的組的部分線型或支化的C1-C2tl烷基、C3-C2tl環(huán)烷基、C6-C2tl芳基、C7-C2tl烷芳基和C7-C2tl芳烷基、或它們的任意組合。示例性的烴基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、異戊基、己基、異丁基、庚基、辛基、壬基、癸基、十六烷基、2-乙基己基和苯基。示例性的鹵素原子包括氯、溴、氟和碘并且在這些鹵素原子中，氟和氯是優(yōu)選的。茂金屬催化劑的說明性實例包括但不限于雙(環(huán)戊二烯基)二氯化鋯(Cp2ZrCl2)、雙(環(huán)戊二烯基)二氯化鈦(Cp2ZrCl2)、雙(環(huán)戊二烯基)二氯化鉿(Cp2HfCl2);雙(四氫茚基)二氯化鋯、雙(茚基)二氯化鋯、和雙(正丁基-環(huán)戊二烯基)二氯化鋯；亞乙基雙(4，5，6，7-四氫-1-茚基)二氯化鋯、亞乙基雙(1-茚基)二氯化鋯、二甲基亞甲硅烷基雙(2-甲基-4-苯基-卻-1-基)二氯化錯、二苯基亞甲基(環(huán)戍二烯基)(荷-9-基)二氯化鋯、和二甲基亞甲基[1-(4-叔丁基-2-甲基-環(huán)戊二烯基)](芴-9-基)二氯化鋯。所述催化劑可提供在固體載體上。該載體應(yīng)該是惰性固體，其不與常規(guī)茂金屬催化劑的任意組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。載體(support)或承載體(carrier)是惰性的有機或無機固體，其不與常規(guī)茂金屬催化劑的任意組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。用于本發(fā)明的負載催化劑的適當?shù)妮d體材料包括固體無機氧化物，如二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化釷，以及二氧化硅和一個或多個第2或13族的金屬氧化物的混合氧化物，如二氧化硅-氧化鎂和二氧化硅-氧化鋁混合氧化物。二氧化硅、氧化鋁以及二氧化硅和一個或多個第2或13族的金屬氧化物的混合氧化物是優(yōu)選的載體材料。這樣的混合氧化物的優(yōu)選實例是二氧化硅-氧化鋁。最優(yōu)選的是二氧化硅。二氧化硅可是粒狀的、附聚的、熱解的或其它形式。該載體優(yōu)選為二氧化硅的配混物(化合物，compound)。在優(yōu)選實施方式中，將茂金屬催化劑提供在載體、優(yōu)選二氧化硅載體上。在優(yōu)選實施方式中，用于該聚合過程中的聚合催化劑是負載的茂金屬-鋁氧烷催化劑，其由負載在多孔二氧化硅載體上的茂金屬和鋁氧烷組成。在本發(fā)明的另一實施方式中，所述催化劑是鉻催化劑。術(shù)語“鉻催化劑”指的是通過將鉻氧化物沉積在載體例如二氧化硅或鋁載體上獲得的催化劑。鉻催化劑的說明性實例包括但不限于CrSiO2或CrAl203。在本發(fā)明的另一實施方式中，所述催化劑是齊格勒-納塔催化劑。術(shù)語“齊格勒-納塔催化劑”或“ZN催化劑”指具有通式M1Xv的催化劑，其中M1是選自IV族到VII族的過渡金屬化合物，其中X是鹵素，并且其中V是所述金屬的化合價。優(yōu)選地，M1是IV族、V族或VI族金屬，更優(yōu)選為鈦、鉻或釩，并且最優(yōu)選地為鈦。優(yōu)選地，X是氯或溴，且最優(yōu)選為氯。過渡金屬化合物的說明性實例包括但不局限于TiCl3、TiCI4。用于本發(fā)明的合適的ZN催化劑如US6930071和US6864207中所述，其內(nèi)容以引用的方式并入本文。在另一實施方式中，本發(fā)明涉及用于在環(huán)流反應(yīng)器中產(chǎn)生聚烯烴如聚乙烯的方法，其包括如下步驟(a)將烯烴單體如乙烯單體、稀釋劑和至少一種聚合催化劑進料到所述環(huán)流反應(yīng)器，以產(chǎn)生聚合淤漿；(b)在所述環(huán)流反應(yīng)器中使所述乙烯聚合，以產(chǎn)生聚烯烴如聚乙烯，其中，通過包括由6個槳葉組成的葉輪的軸流泵使所述淤漿循環(huán)通過所述環(huán)流反應(yīng)器，其中所述泵固定在彈簧支架上。在優(yōu)選實施方式中，另外將一種或多種共聚單體進料到環(huán)流反應(yīng)器，用于生產(chǎn)聚乙烯共聚物。在另一優(yōu)選實施方式中，另外將氫氣進料到環(huán)流反應(yīng)器。優(yōu)選地，聚合淤漿以4500mVh到6000m3/h、更優(yōu)選5000m3/h到5500m3/h、最優(yōu)選約5250m3/h的流速(如體積流速或流體流的速率)循環(huán)。在進一步實施方式中，環(huán)流反應(yīng)器具有35barg(相當于36巴,其中barg定義為巴+1)到65barg(相當于66巴)、更優(yōu)選40barg到50barg、最優(yōu)選40barg到45barg、例如約42barg的壓力。在進一步的實施方式中，在操作過程中，所述環(huán)流反應(yīng)器中的壓力為至少40barg。如本文中所使用的,術(shù)語“barg”指“量表巴(bar gauge) ”或“表壓”。Barg以環(huán)境空氣壓力為零基準，因此它等于絕對壓力減去大氣壓力。Ibarg等于2巴。本發(fā)明進一步的方面涉及用于生產(chǎn)聚烯烴如聚乙烯的環(huán)流反應(yīng)器，其中所述反應(yīng)器包括具有包含至少5個槳葉、優(yōu)選6個或更多槳葉的葉輪的軸流泵，用于循環(huán)乙烯聚合淤漿，其中所述泵固定到彈簧支架上。在優(yōu)選實施方式中，所述槳葉是不銹鋼。如本文中所使用的，術(shù)語“環(huán)流反應(yīng)器”指用于生產(chǎn)聚乙烯的閉路管狀聚合反應(yīng)器。這些反應(yīng)器由布置成兩個環(huán)的長管組成。環(huán)流反應(yīng)器在現(xiàn)有技術(shù)中通常是已知的。如本文所述的環(huán)流反應(yīng)器是滿液反應(yīng)器并且在運轉(zhuǎn)時是-基本上-無氣相的。具體地說，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)聚烯烴如聚乙烯的環(huán)流反應(yīng)器，其中所述反應(yīng)器包括-多個限定聚合淤漿流路的互連的管，所述聚合淤漿包括乙烯單體、任選的一種或多種共聚單體、聚合催化劑、任選活化劑和稀釋劑；-用于將單體和稀釋劑進料到反應(yīng)器的裝置；-用于將聚合催化劑進料到反應(yīng)器的裝置；-任選的用于將活化劑進料到反應(yīng)器的裝置；和-適合用于維持聚合物淤漿在所述反應(yīng)器中循環(huán)的泵，其中，所述泵是具有由6個槳葉組成的葉輪的軸流泵，并且其中所述泵固定在彈簧支架上。在實施方式中，所述環(huán)流反應(yīng)器具有0. 3-0. 7米，優(yōu)選地約0. 4-0. 6米，更優(yōu)選0. 45米-0. 55米，并且最優(yōu)選約0. 5米的管直徑。優(yōu)選地，環(huán)流反應(yīng)器具有80-140米、更優(yōu)選95-125米、和最優(yōu)選約110米的直線通路。如本文中所使用的，術(shù)語“直線通路”或“直線流路”指沿著所述管的中心軸測量的環(huán)流反應(yīng)器的管的總長度。因而，它指流體、尤其是聚合淤漿當循環(huán)時在所述反應(yīng)器中任意給定點的兩次連續(xù)通過之間行進的距離。圖1示意性說明本發(fā)明的實施方式的具有泵和彈簧支架的聚合反應(yīng)器的局部。泵101包括與位于反應(yīng)器管104內(nèi)的六槳葉葉輪103的軸連接的馬達102。彈簧支架122包括彈簧122-1、框架122-2、反應(yīng)器連接機構(gòu)122-3和馬達連接機構(gòu)122-4。彈簧122-1位于框架122-2之下，并且連接到框架122-2的底部和地板。圖2顯示本發(fā)明實施方式的優(yōu)選的聚合反應(yīng)器，具有兩個單環(huán)流反應(yīng)器100、116，它們以串聯(lián)的方式相互連接。兩個反應(yīng)器100、116都由多個互連的管104組成。管段的豎直部分104優(yōu)選具有熱夾套105。將反應(yīng)物通過管線107引入反應(yīng)器100。催化劑和任選的活化劑可通過導(dǎo)管(conduct) 106進料到反應(yīng)器100和116中的一個或兩個。通過一個或多個泵如軸流泵101使聚合淤漿在反應(yīng)器通路內(nèi)按照箭頭108所示定向循環(huán)貫穿整個環(huán)流反應(yīng)器100，116。泵101通過電動馬達102驅(qū)動。泵101可具有一組旋轉(zhuǎn)葉輪103。彈簧支架122包括彈簧122-1、框架122-2、反應(yīng)器連接機構(gòu)122-3和馬達連接機構(gòu)122-4。彈簧122-1位于框架122-2之下，并且連接到框架122-2的底部。反應(yīng)器100，116還具有連接到反應(yīng)器100，116的管104上的一個或多個沉降腿109。沉降腿109優(yōu)選具有隔離閥110。進一步，沉降腿可具有產(chǎn)物取出或排出閥111或可與下游部分直接連通。在下游，在反應(yīng)器100的沉降腿109的出口提供傳輸管線112，使得允許通過活塞閥115將在沉降腿109中沉降的聚合物淤漿傳輸?shù)狡渌磻?yīng)器116。如果多環(huán)流反應(yīng)器不得不以并聯(lián)布置的方式使用，沿著傳輸管線112，三通閥114可將物流轉(zhuǎn)向到產(chǎn)物回收區(qū)域。在反應(yīng)器116的沉降腿109中沉降的聚合物淤漿可通過一個或多個產(chǎn)物回收管線113移出，例如移出到產(chǎn)物回收區(qū)域?，F(xiàn)在本發(fā)明通過以下非限制實例進行說明。實施例在該實施例中，如圖2所示的兩個串聯(lián)連接的反應(yīng)器裝有兩個標準泵，每一泵均具有四槳葉的鋁葉輪，且具有彈簧支架。在粒度為約40 的顆粒茂金屬催化劑存在下，在雙環(huán)流反應(yīng)器中制備雙峰聚乙烯。隨后，關(guān)閉反應(yīng)器，并且用根據(jù)本發(fā)明的實施方式的具有六槳葉葉輪和彈簧支架的泵代替兩個反應(yīng)器中的泵。所述泵設(shè)定在1485rpm，槳葉角為約25°，槳葉的尺寸為管內(nèi)徑的約95%，并且淤漿的流速為約5250m3/h。在兩個實驗中，反應(yīng)器中的壓力保持在42barg，反應(yīng)器通路長度約110米，管內(nèi)徑約0. 5米。在粒度為約40 y m的顆粒聚合催化劑存在下，在雙環(huán)流反應(yīng)器中制備雙峰聚乙烯。令人驚訝地，當產(chǎn)生的聚乙烯為比得上具有約0. 9235g/cm3的密度的高質(zhì)量時，發(fā)現(xiàn)用本發(fā)明的六槳葉的泵代替四槳葉的泵以循環(huán)該復(fù)雜的淤漿混合物，導(dǎo)致相比于其中使用標準4槳葉泵的聚合反應(yīng)低約20%的能量消耗。圖3顯示安裝本發(fā)明的六槳葉的葉輪之前(左側(cè))和之后(右側(cè))隨著時間(在X軸上，以數(shù)月計)的能量消耗(在Y軸上，以kW計)。斜線(diagonal line)表示反應(yīng)器關(guān)閉。代替之后，觀察到能量消耗降低20%(平均)。頂線是第一反應(yīng)器中的泵的能量消耗。底線是第二反應(yīng)器中的泵的能量消耗。應(yīng)當理解為由于各個反應(yīng)器中不同的條件，在兩個反應(yīng)器中泵的能量消耗不同。可確定本發(fā)明允許從復(fù)雜的淤漿混合物制備高質(zhì)量的聚乙烯，同時導(dǎo)致更低的能量消耗。
權(quán)利要求
1.軸流泵在使包括烯烴單體、稀釋劑和聚合催化劑的烯烴聚合淤漿循環(huán)通過用于生產(chǎn)聚烯烴的環(huán)流反應(yīng)器中的用途，其中所述泵包括由6個槳葉組成的葉輪，并且其中所述泵固定在彈簧支架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用途，其中所述槳葉具有24°至26°的槳葉角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的用途，其中所述槳葉由不銹鋼制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項的用途，其中所述聚烯烴是聚乙烯。
5.在環(huán)流反應(yīng)器中產(chǎn)生聚烯烴的方法，包括以下步驟 (a)將烯烴單體、稀釋劑和至少一種聚合催化劑進料到所述環(huán)流反應(yīng)器，以產(chǎn)生聚合淤漿； (b)在所述環(huán)流反應(yīng)器中使所述乙烯聚合，以產(chǎn)生聚烯烴， 其中，通過包括由6個槳葉組成的葉輪的軸流泵使所述淤漿循環(huán)通過所述環(huán)流反應(yīng)器，并且其中所述泵固定在彈簧支架上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述槳葉具有24°至26°的槳葉角。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的方法，其中所述槳葉由不銹鋼制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7中任一項的方法，其中所述聚烯烴是聚乙烯。
9.用于生產(chǎn)聚烯烴的環(huán)流反應(yīng)器(100，116)，其中所述反應(yīng)器(100，116)包括 -多個限定聚合淤漿流路的互連的管(104)，所述聚合淤漿包括烯烴單體、任選的一種或多種共聚單體、聚合催化劑、任選的活化劑和稀釋劑； -用于將單體和稀釋劑進料到反應(yīng)器的裝置(107)； -用于將聚合催化劑進料到反應(yīng)器的裝置(106)； -任選的用于將活化劑進料到反應(yīng)器的裝置；和 -適合用于維持聚合物淤漿在所述反應(yīng)器(100，116)中的循環(huán)的泵(101)， 其中所述泵(101)是具有由6個槳葉組成的葉輪(103)的軸流泵，并且其中所述泵(101)固定在彈簧支架(122)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的環(huán)流反應(yīng)器，其中所述槳葉具有在24°至26°的槳葉角。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的環(huán)流反應(yīng)器，其中所述槳葉由不銹鋼制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一項的環(huán)流反應(yīng)器，其中所述反應(yīng)器包含聚乙烯。
全文摘要
本發(fā)明涉及泵在用于生產(chǎn)聚乙烯的環(huán)流反應(yīng)器中的用途，以及包括這種泵的反應(yīng)器和通過這樣的反應(yīng)器生產(chǎn)聚烯烴的方法。本發(fā)明的泵的特征在于它是軸流葉輪循環(huán)泵，其中所述葉輪包括6個槳葉并且其中該泵固定在彈簧支架上。本發(fā)明的泵的使用允許從復(fù)雜的乙烯聚合混合物中制備符合高質(zhì)量標準的均質(zhì)聚乙烯產(chǎn)物，同時以低的能量消耗生產(chǎn)。
文檔編號C08F2/01GK103052442SQ201180037680
公開日2013年4月17日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者F.蒂莫曼斯, W.歐姆斯, D.德瓦克特, L.福阿吉 申請人:道達爾研究技術(shù)弗呂公司