一種用于冷卻烯烴聚合的氣相反應(yīng)器的方法
【專利說明】一種用于冷卻烯烴聚合的氣相反應(yīng)器的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制配有循環(huán)氣體管線的聚合反應(yīng)器中溫度的方法，該循環(huán)氣體管線將反應(yīng)器氣體從反應(yīng)器引出，引導(dǎo)其通過熱交換器并且通過調(diào)節(jié)進(jìn)入熱交換器的冷卻介質(zhì)的溫度將氣體送回到反應(yīng)器。本發(fā)明還涉及一種聚合烯烴的方法，該方法包括:將至少一種烯烴和至少一種聚合催化劑加入到配有循環(huán)氣體管線的聚合反應(yīng)器；該循環(huán)氣體管線將反應(yīng)器氣體從反應(yīng)器引出，引導(dǎo)氣體通過熱交換器并且送回到反應(yīng)器，其中，聚合反應(yīng)器中的溫度由這種方法控制，并且本發(fā)明涉及一種由流量控制系統(tǒng)控制流體介質(zhì)流速的工藝，所述流量控制系統(tǒng)包括兩個(gè)不同尺寸的、并聯(lián)連接的、連續(xù)操作的流量控制裝置。
[0002]氣相聚合工藝是生產(chǎn)聚合物經(jīng)濟(jì)的工藝。這種工藝具體地可以在氣相流化床反應(yīng)器中進(jìn)行，其中，借助于合適的氣流使聚合物顆粒維持在流化狀態(tài)。為了運(yùn)行氣相流化床反應(yīng)器以生產(chǎn)聚烯烴，關(guān)鍵是非常穩(wěn)定的控制溫度。否則，反應(yīng)器溫度的振蕩可影響催化劑的聚合性能，并且不僅最終導(dǎo)致生產(chǎn)不合格而且可致使反應(yīng)器運(yùn)行因難(例如反應(yīng)器中形成團(tuán)塊或結(jié)垢，或甚至關(guān)閉反應(yīng)器)。因此，為了使聚合穩(wěn)定，反應(yīng)器溫度應(yīng)保持在較窄的溫度窗口內(nèi)。這種較窄的溫度窗口對(duì)于催化劑體系來說特別重要，該催化劑體系如基于鉻的催化劑或混合催化劑體系的聚合性能表現(xiàn)出高溫的靈敏度。
[0003]通常用于生產(chǎn)聚烯烴的氣相流化床反應(yīng)器的反應(yīng)器裝置提供了反應(yīng)器氣體的閉合環(huán)路，其中，氣體在反應(yīng)器的下端送入并且在反應(yīng)器的上端處再排出。引出的反應(yīng)器氣體通過熱交換器和壓縮機(jī)，然后再循環(huán)到反應(yīng)器。反應(yīng)器氣體的速度必須足夠高，從而首先使聚合物顆粒床流化，其次有效地除去聚合熱。
[0004]因此，為了能夠?qū)Ψ磻?yīng)器自發(fā)的溫度變化或預(yù)期的溫度變化迅速做出反應(yīng)，需要具備調(diào)節(jié)循環(huán)氣體溫度的速效控制方法。EP 516036A2公開了一種調(diào)節(jié)方法，其中，并不是全部的循環(huán)氣體而僅部分循環(huán)氣體通過熱交換器?？身憫?yīng)于反應(yīng)器中的溫度控制繞過熱交換器的部分氣體與流經(jīng)熱交換器部分氣體的比值。此外，還可以通過將離開熱交換器的加熱的冷卻氣體部分再循環(huán)回到熱交換器以控制冷卻介質(zhì)的溫度。為了改善冷卻系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，W001/00/00875還提出了一種方法，該方法通過調(diào)節(jié)進(jìn)入熱交換器的冷卻介質(zhì)的溫度以控制聚合過程的溫度。
[0005]盡管這種冷卻系統(tǒng)可運(yùn)行于生產(chǎn)聚烯烴的氣相流化床反應(yīng)器，但是仍然希望改善反應(yīng)器中溫度的穩(wěn)定性。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是:克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并尋求一種循環(huán)氣體的冷卻方法，該方法在保持反應(yīng)器溫度方面具有更短的響應(yīng)時(shí)間和較高準(zhǔn)確度。因此，如果需要的話，該方法可在很接近于所生產(chǎn)聚烯烴的熔點(diǎn)的溫度上進(jìn)行聚合反應(yīng)。
[0007]我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該目的可以通過控制配置有循環(huán)氣體管線的聚合反應(yīng)器的溫度方法來實(shí)現(xiàn)，該循環(huán)氣體管線將反應(yīng)器氣體從反應(yīng)器中引出；使反應(yīng)器氣體通過由冷卻介質(zhì)冷卻的熱交換器，所述冷卻介質(zhì)通過熱交換器在冷卻系統(tǒng)中輸送；并且通過調(diào)節(jié)進(jìn)入熱交換器的冷卻介質(zhì)的溫度以將反應(yīng)器氣體送回反應(yīng)器，其中，進(jìn)入熱交換器的冷卻介質(zhì)的溫度控制是由流量控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)一部分中的冷卻介質(zhì)的流速而實(shí)現(xiàn)的，所述流量控制系統(tǒng)包括兩個(gè)連續(xù)操作的、不同尺寸的、并聯(lián)連接的流量控制裝置。
[0008]此外，我們發(fā)現(xiàn)了烯烴聚合的工藝，所述工藝包括:將至少一種烯烴和至少一種聚合催化劑送到配有循環(huán)氣體管線的聚合反應(yīng)器，該循環(huán)氣體管線將反應(yīng)器氣體從反應(yīng)器中引出，使反應(yīng)器氣體通過熱交換器使其冷卻，并且把反應(yīng)器氣體送回到反應(yīng)器；在聚合催化劑存在下，聚合烯烴；以及將得到的聚烯烴從聚合反應(yīng)器中引出，其中，通過這種方法對(duì)聚合反應(yīng)器中的溫度進(jìn)行控制，并且我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種由流量控制系統(tǒng)控制流體介質(zhì)流速的工藝，該流量控制系統(tǒng)包括兩個(gè)不同尺寸的、并聯(lián)連接的、連續(xù)操作的流量控制裝置，其中，控制器組合對(duì)流量控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，該控制器組合包括:控制較小流量控制裝置的控制器以及控制較大流量控制裝置的控制器，其中，控制較小流量控制裝置的控制器的輸出不僅傳送到較小流量控制裝置，而且兩次傳送到控制較大流量控制裝置的控制器，一次是直接傳送輸出作為控制較大流量控制裝置的控制器的實(shí)際值，一次是輸出在通過將信號(hào)限制到中心范圍的限制裝置之后，作為控制大流量控制裝置的控制器的設(shè)定值。
[0009]可以通過以下說明書和附圖更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖示意性地示出了用于冷卻流化床反應(yīng)器循環(huán)氣體的兩個(gè)優(yōu)選裝置，所述流化床反應(yīng)器用于根據(jù)本發(fā)明的方法制備聚烯烴。
[0010]本發(fā)明的方法是指控制配有循環(huán)氣體管線的聚合反應(yīng)器中溫度，所述循環(huán)氣體管線用于將反應(yīng)器氣體從反應(yīng)器中引出，引導(dǎo)反應(yīng)器氣體通過熱交換器使其冷卻，并且把反應(yīng)器氣體送回到反應(yīng)器?？赏ㄟ^本發(fā)明方法控制的合適聚合反應(yīng)都是放熱聚合反應(yīng)，所述放熱聚合反應(yīng)的冷卻可通過以下方式實(shí)現(xiàn):將氣體從反應(yīng)器中引出，在熱交換器冷卻氣體，并且將其送回到反應(yīng)器。此類聚合反應(yīng)的實(shí)施例是如1-烯烴或鹵代烯烴(如四氟乙烯或氯乙稀)的稀徑單體的聚合反應(yīng)。
[0011]優(yōu)選的聚合反應(yīng)是的1-烯烴(即具有末端雙鍵的烴，但不限于此)聚合的聚合反應(yīng)。合適的單體可以是官能化的烯屬不飽和化合物諸如丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺衍生物，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或丙烯腈。優(yōu)選的單體是包括芳基取代的I烯烴的非極性烯烴化合物。特別優(yōu)選的1-烯烴是直鏈或支鏈的C2-C12-1-烯烴，具體的是直鏈C2-C10-1-烯烴如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯，或支鏈C2-C10-1-烯烴如4-甲基-1-戊烯、共軛二烯和非共軛二烯(如1，3-丁二烯、1，4-己二烯或I，7-辛二稀)，或乙稀基芳族化合物如苯乙稀或取代的苯乙稀。也可以聚合多種1-烯烴的混合物。合適的烯烴還包括:雙鍵是可具有一個(gè)或多個(gè)環(huán)系的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的一部分的烯烴。實(shí)施例是環(huán)戊烯、降冰片烯、四環(huán)十二碳烯或甲基降冰片烯或二烯(如5-亞乙基-2-降冰片烯、降冰片二烯或乙基降冰片烯。也可以聚合兩種或多種烯烴的混合物。反應(yīng)可以具體用于乙烯或丙烯的均聚或共聚，并且該反應(yīng)特別優(yōu)選地用于聚合乙烯或聚合乙烯與一種或多種其它烯烴。作為乙烯聚合的共聚單體，優(yōu)選使用的是高達(dá)40wt.-%的C3-C8-1-烯烴，具體是1-丁烯、1-戊烯、1-己烯和/或1-辛烯。丙烯聚合中優(yōu)選的共聚單體是高達(dá)40wt.-%的乙稀和/或丁稀。特別優(yōu)選的是乙稀與高達(dá)20wt.-%的1-己稀和/或1- 丁稀共聚工藝。
[0012]合適的反應(yīng)器是例如攪拌氣相反應(yīng)器、多區(qū)氣相反應(yīng)器、或氣相流化床反應(yīng)器。這些類型的反應(yīng)器是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的。攪拌氣相反應(yīng)器可以如水平或垂直攪拌式的。通用的多區(qū)氣相反應(yīng)器包括彼此連接的兩個(gè)氣相聚合的區(qū)域，并且聚合物交替地多次通過這兩個(gè)區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)域還能具備不同的聚合條件。例如在WO 95/97/04015和WO00/02929描述了這樣的反應(yīng)器。
[0013]優(yōu)選地，反應(yīng)器是流化床反應(yīng)器(即反應(yīng)器包括聚合物顆粒的聚合床，通過從聚合床下方引入氣體使聚合顆粒保持在流化狀態(tài))。然后通常在反應(yīng)器的上端將該氣體排出，冷卻以除去聚合熱，再循環(huán)從反應(yīng)器下端進(jìn)入反應(yīng)器。當(dāng)這種工藝用于烯烴的聚合時(shí)，通常循環(huán)的反應(yīng)器氣體是以下物質(zhì)的混合物:待聚合的烯烴、惰性氣體(如氮?dú)?和/或低級(jí)烷烴(諸如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或己烷以及任選的分子量調(diào)節(jié)劑(如氫氣)。優(yōu)選氮?dú)饣虮樽鳛槎栊詺怏w使用，如果合適的話，氮?dú)饣虮橐部梢耘c更低級(jí)烷烴結(jié)合使用。聚合也可以以冷凝或超冷凝的模式進(jìn)行，其中，將部分循環(huán)氣體冷卻到露點(diǎn)以下并且作為液相和氣相分別地返回到反應(yīng)器，或作為兩相混合物一起返回到反應(yīng)器以便額外利用汽化焓以冷卻反應(yīng)氣體。
[0014]為了在這種反應(yīng)器中進(jìn)行聚合，通常的反應(yīng)壓力為0.Ι-lOMPa，優(yōu)選為0.5_8MPa，特別是1.0-3MPa。在30-160°C的溫度下進(jìn)行聚合是有利的，具體優(yōu)選為65-125°C。對(duì)于乙烯聚合或乙烯與一種或多種其它