用于在超高壓下對乙烯進行聚合的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在超高壓下通過自由基聚合來制備乙烯聚合物的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]具有極性共聚單體(co-monomer)的乙稀的低密度聚乙稀和共聚單體可以在高溫(例如，100 0C -350 °C)和超高壓力(例如，10，000 psig-50, 000 psig)中通過自由基聚合來產(chǎn)生。這些反應(yīng)常常在具有厚壁的壓熱器反應(yīng)器中進行，其經(jīng)專門設(shè)計能承受極端的工作條件。
[0003]為了控制溫度和聚合物濃度，要求強烈攪動以確立在整個反應(yīng)器的均勻性。如果反應(yīng)器內(nèi)的區(qū)域不充分?jǐn)噭?，則此類局部區(qū)域中的聚合可以上升超過容器的其余部分中的聚合，并且在那些區(qū)域中溫度可以上升以形成熱點并引起失控分解。
[0004]為了改進混合，已經(jīng)開發(fā)徑向葉輪攪拌器。這些攪拌器表現(xiàn)得比前一代攪拌器更好，其包括大量的攪動槳葉。然而，較新的攪拌器的用戶仍然正在遇到失控分解的高傾向，尤其是在比250升(L)更大的反應(yīng)器中和在熱頂區(qū)條件(例如，> 200 °C)中工作的那些反應(yīng)器中。
[0005]已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，盡管提供非常高的旋轉(zhuǎn)流動，這些較新的攪拌器提供太少的軸向和徑向流動和混合。
[0006]此問題的一個潛在解決方案是采用壁阻礙。然而，關(guān)于超高壓壓熱器，存在重要的機械原因來避免將附屬設(shè)備焊接和螺紋螺栓連接到主柱狀體壁。例如，在3200 psig中，用于制作反應(yīng)器壁的鋼可以被焊接，而不擔(dān)心產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。另一方面，在10，000 psig中，條件更為嚴(yán)峻，并且產(chǎn)生應(yīng)力裂紋的潛在性是非常真實的。在大于10，000 psig的壓力中，商用規(guī)模的壓熱器的主柱狀體壁上的機械應(yīng)力是非常高的。實際上，選擇的材料通常是具有異常高的拉伸強度的鋼合金，以便應(yīng)對極端壓力。不幸地，此類鋼具有更大的裂紋傾向。
[0007]通常，到柱狀體壁中的所有鉆孔完全通過并且在內(nèi)表面處被精心地倒角和拋光，以便除去將用作裂紋形成點的應(yīng)力梯級(stress riser)。另外，容器還必須接受定期的剝離(stripping)和裂紋檢測的檢查。因此，通過用螺柱或螺栓將壁隔板以螺紋方式附接到柱狀體的內(nèi)表面不被認(rèn)為是一種可行的選擇，因為甚至軋制的螺紋(與切割螺紋對比)構(gòu)成太大開裂風(fēng)險和檢查困難。類似地，將壁隔板焊接到柱狀體的內(nèi)表面將降低經(jīng)淬火和鍛造的金屬的完整性，使之更弱或更硬，從而更容易出現(xiàn)開裂。
[0008]因此，在本領(lǐng)域中，需要為超高壓乙烯聚合方法改進在壓熱器反應(yīng)器中的混合，以便抑制分解并改善產(chǎn)品性能。本發(fā)明意在解決這種需要以及其它需要，這從下列描述和所附的權(quán)利要求將變得清楚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明在所附的權(quán)利要求中進行闡述。
[0010]簡要地，在一方面，本發(fā)明提供一種用于制備乙烯聚合物的方法。該方法包括在范圍從10，000 psig至50，000 psig的壓力和范圍從120 °〇至340 °〇的溫度中，在自由基引發(fā)劑存在的情況下在壓熱器反應(yīng)器中對乙烯和任選地共聚單體進行聚合。該壓熱器反應(yīng)器包括頂部-頭板、底部-頭板和包括內(nèi)豎直壁的豎直取向的中空柱狀體。該壓熱器反應(yīng)器包括其長度沿內(nèi)豎直壁豎直延伸的一個或多個長形壁隔板。
[0011]在另一方面，本發(fā)明提供一種用于通過自由基聚合來制備乙烯聚合物的壓熱器反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括:(a)包括內(nèi)豎直壁的豎直取向的中空柱狀體；(b)用于封裝柱狀體頂部的頂部-頭板；(C)用于封裝柱狀體底部的底部-頭板；(d)其長度沿內(nèi)豎直壁豎直延伸的一個或多個長形壁隔板；和(e)能夠在范圍從10，000 psig至50，000 psig的壓力和范圍從120 °0至340 °0的溫度中工作的一個或多個反應(yīng)區(qū)。
【附圖說明】
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有附接到內(nèi)表面的壁隔板的反應(yīng)器壁的截面圖。
【具體實施方式】
[0013]如本文所用，“乙烯聚合物”是指通過對乙烯進行均聚合或通過對乙烯進行共聚合而制成的具有至少一個能夠與乙烯共聚合的其他化合物的聚合物。因此，合適的單體是乙烯以及乙烯與可以常規(guī)地在存在自由基引發(fā)劑的情況下在超高壓力條件下與乙烯共聚合的任何其他共聚單體的混合物。此類共聚單體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、丙烯酸異丁酯和丙烯酸叔丁酯，以及2-丙烯酸乙基己酯和對應(yīng)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；不飽和徑，例如，丙烯、丁烯或己烯；一氧化碳；二氧化硫；和它們的混合物。
[0014]一種特別有用的乙烯聚合物是低密度聚乙烯(LDPE)。LDPE是一種乙烯均聚物，其特在在于具有密度在0.900-0.940 g/cm3的范圍中，具體地在0.910-0.935 g/cm3的范圍中，或者更具體地在0.910-0.930 g/cm3的范圍中。
[0015]自由基引發(fā)劑的示例包括氧、無機過氧化物、有機過氧化物、肟、B丫嗪和偶氮化合物。有用的引發(fā)劑的具體示例包括過氧化氫；二叔丁基過氧化物；過氧化二乙基；過氧化甲乙酮；叔丁基過氧化氫；過氧化乙酰；過氧化苯甲酰；二辛過氧化物；琥珀酸過氧化物；3-羥基-1，1-二甲基丁基過氧新癸酸；α -過氧新癸酸異丙苯酯；2_羥基-1，1-二甲基丁基過氧新七烯；α -過氧新七烯異丙苯酯；叔戊基過氧新癸酸；叔丁基過氧新癸酸；二(2_乙基己基)過氧二碳酸酯；二 (正丙基)過氧二碳酸酯；二 (仲丁基)過氧二碳酸酯；叔丁基過氧新七烯；叔戊基過氧化新戊酸；叔丁基過氧化新戊酸；二異壬過氧化物；二十二?；^氧化物；3_羥基-1，1-二丁基過氧-2-乙基己酸酯；二癸酰基過氧化物；2，2’_偶氮二 (異丁腈)；二(3-羥丙?；?過氧化物；2，5- 二甲基-2，5- 二(2-乙基己?；?己烷；過氧化苯甲酰；叔戊基過氧2-乙基己酸；叔丁基過氧2-乙基己酸；叔丁基過氧異丁酸酯；叔丁基過氧-(順式-3-羥基)丙烯酸乙酯；1，1- 二 (叔戊基過氧)環(huán)己烷；00_叔戊基O- (2-乙基己基)單過氧碳酸酯；00_叔丁基O-異丙基單過氧碳酸酯；00_叔丁基O- (2-乙基己基)單過氧碳酸酯；2，5- 二甲基-2，5- 二 (苯甲酰過氧)己烷；叔戊基過氧苯甲酸；叔戊基過氧苯甲酸酯；叔丁基過氧異壬酸酯；叔丁基過氧苯甲酸；叔丁基過氧苯甲酸；二叔丁基二過氧鄰苯二甲酸；2，2- 二 (叔丁基過氧)丁烷'2,2-二 (叔戊基過氧)丙烷；正丁基4，4- 二 (叔丁基過氧)戊酸酯；乙基3，3-二(叔戊基過氧)丁酸乙酯；乙基3，3-二(叔丁基過氧)丁酸乙酯；過氧化二異丙苯；α，α ’ -雙(叔丁基過氧)二異丙基苯；2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧)己烷；二(叔戊基)過氧化物；叔丁基α -過氧化異丙苯；2，5- 二甲基-2，5- 二 (叔丁基過氧)-3-己炔；諸如丙酮肟等肟；諸如亞芐基吖嗪等吖嗪；和諸如偶氮二 (異丁腈)、2，2-偶氮二 (異丁酸甲酯)和偶氮二(異丁酰胺)等偶氮化合物。所使用的引發(fā)劑的量可以從總反應(yīng)介質(zhì)的5重量份至3，OOO重量份變化。
[0016]超高壓聚合可以在以常規(guī)量使用的常規(guī)分子量調(diào)節(jié)劑存在的情況下進行。合適的調(diào)節(jié)劑的示例包括諸如丙烷、丁烷、己烷和環(huán)己烷等飽和烴；諸如丙酮和甲基乙基酮等酮類；醛類；諸如異丙醇和正丁醇等醇類；和氫。
[0017]在其他化合物存在或不存在的情況下，乙烯的聚合在范圍從10，000 psig至50, 000 psig，優(yōu)選地從15，000 psig至40，000 psig的壓力中進行。聚合溫度的范圍可以為120 1至340 °C，優(yōu)選地從150 °0至310 °C。用于聚合的條件可以在為此類條件建立的壓熱器反應(yīng)器中實現(xiàn)。