用于确定烯烃聚合反应器的一个或多个操作条件的方法技术

本发明专利技术涉及用于确定用于在淤浆条件下合成聚烯烃的烯烃聚合反应器的一组的一个或多个操作条件的方法，其包括如下步骤：a1)将聚烯烃引入到一定体积的至少一种稀释剂中，所述稀释剂通过被驱动的搅拌器在第一温度T1下搅拌；b1)对于彼此不同的至少三个浓度C1、C2、和Cn，监测作为浓度的函数的被所述搅拌器消耗的功率；c1)在彼此不同并且不同于T1的两个或更多个后续温度T2和Tn下重复步骤a1)和b1)；d1)由作为浓度的函数的被所述搅拌器消耗的功率确定用于在所述烯烃聚合反应器中合成所述聚烯烃的该组的一个或多个稳定的操作条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定烯烃聚合反应器的一个或多个操作条件的方法
本专利技术涉及用于确定用于聚烯烃的合成的烯烃聚合反应器的一个或多个操作条件的方法。
技术介绍
聚烯烃例如聚乙烯(PE)是通过使单体例如乙烯(CH2＝CH2)聚合而合成的。由于聚烯烃便宜、安全且对于大多数环境而言稳定并且可容易地加工，因此聚烯烃聚合物在许多应用中是有用的。例如PE可根据其性质分为若干类型，例如(但不限于)LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(线型低密度聚乙烯)、和HDPE(高密度聚乙烯)。各类型的聚乙烯具有不同的性质和特性。聚烯烃可由单体在环管反应器中在稀释剂和催化剂和任选的一种或多种共聚单体和分子量调节剂的存在下制造。例如，聚乙烯可由乙烯单体在环管反应器中在稀释剂和催化剂和任选的一种或多种共聚单体和分子量调节剂的存在下制造。通常所述环管反应器为液相环管反应器，其中使所述各组分在压力下在淤浆条件下循环。产物通常由固体颗粒构成并且悬浮在稀释剂中。所述液体稀释剂可为在乙烯聚合期间惰性且液态的任何烃例如烷烃例如异丁烷。用于制造聚乙烯的催化剂可典型地包括基于铬的催化剂、齐格勒-纳塔催化剂或者茂金属催化剂。如果添加的话，所述分子量调节剂通常为氢气。共聚单体可为具有至少三个碳的任何α-烯烃。反应器的淤浆内容物的连续循环典型地是用泵保持的，所述泵还保证聚合物固体颗粒在液体稀释剂中的有效悬浮。循环是在升高的聚合温度下环绕环管反应器进行的，从而产生聚乙烯。产物可通过例如(基于间歇原理或者连续地操作的)沉降腿排放以收取产物。利用在沉降腿中的沉降来提高待作为产物淤浆收取的淤浆中的固体的浓度。可将产物进一步通过闪蒸管线排放至闪蒸罐，在其中将大部分的稀释剂和未反应的单体闪蒸出来并且再循环。将聚合物颗粒干燥，任选地可添加添加剂并且最后将聚合物挤出和造粒。替代地，在将产物淤浆从沉降腿排放之后，可将反应混合物进料至与第一环管反应器串联连接的第二环管反应器，在其中可产生第二聚乙烯级分。典型地，当以此方式使用串联的两个反应器，即在第一反应器中产生第一聚乙烯级分和在第二反应器中产生第二聚乙烯级分时，所得聚乙烯产物具有宽的或双峰分子量分布。乙烯共聚是其中使乙烯与共聚单体即α-烯烃例如丙烯、丁烯、1-己烯等共聚的过程。最终聚乙烯的期望密度越低，则反应器中的共聚单体的浓度必须越高。这样的共聚过程中的主要问题是，反应参数的控制是非常困难的。特别地，共聚单体对乙烯单体的比率在反应器中的不同点处可不同。当制造聚乙烯时，例如当制造线型低密度聚乙烯时，控制和优化反应条件例如反应温度和反应淤浆中的固体浓度也变得更困难。反应器中的操作温度优选地设置为尽可能高以具有最优条件，即反应器中的温度越高，催化剂的生产率越高。然而，提高温度也使可出现在反应器中的溶胀的风险增加。溶胀是其中稀释剂进入(可部分地溶解在稀释剂中的)聚合物的无定形相并且使得聚合物基质体积增加(溶胀)的现象。共聚单体例如1-己烯，如果存在的话，是甚至更好的对于低分子量聚合物的溶剂，并且所制造的具有越低密度的聚合物越易于溶胀(无定形对结晶性聚合物比率的增加的比率)。因此，与均聚过程相比，共聚过程存在更高的溶胀风险的问题。由于一些聚合物溶解在稀释剂中，因此聚合物淤浆变得更粘稠。此外，由于溶胀导致反应器中固体的体积分数增加(对于相同重量的固体内容物)，其可导致颗粒彼此接触，因此使淤浆粘度显著地增加，这可干扰反应器流动，从而导致流体动力学不稳定性并且可甚至导致反应器的堵塞。因此，至少必须恰当地控制温度和淤浆的固体浓度。过去，通过将聚合温度设置为远低于据信溶胀引起问题时的温度而降低溶胀的风险。经典地，对于铬催化的聚合，该温度一直是通过由反应温度与树脂密度之间的线型关系即溶胀曲线计算其而预测的。使用传统的溶胀曲线的问题是，它们不允许开拓催化剂的全部潜力。实际操作温度通常远低于理论上仍可利用而没有溶胀风险的最优温度。作为低的反应器温度的结果，催化剂具有受限的生产率，聚合物难以在沉降腿中沉降并且共聚单体未得以有效地引入。此外，作为通过冷却系统施加的限制的结果，在较低温度下的操作可对工艺施加限制。EP1563903描述了针对反应至流体动力学不稳定性的手段，其未提供确定安全操作区域的手段。EP0432555A2建立了代表如下所需要的稀释剂流体的流速的控制信号：(a)保持使反应淤浆循环的最小速度，(b)在反应中的选择的点处保持最大压头，和(c)保持供应至循环泵的最大功率水平。US2015/0209751公开了如下方法：其包括测量包括反应器温度和聚合反应器中的诱导冷凝剂(inducedcondensingagent)的浓度在内的聚合反应器的参数。诱导冷凝剂用在气相聚合中以提高在给定的反应器温度下的冷却能力。冷凝剂的使用使聚合物软化时的温度改变。
技术实现思路
鉴于以上，本领域中需要提供用于改善烯烃的聚合反应的方法，其中避免和/或逆转淤浆反应器中的例如流体动力学不稳定性和结垢的问题。本领域中需要提供如下方法：其确定安全操作区域以避免流体动力学不稳定性的开始，并且提供使工艺性能最大化的手段。本领域中需要提供如下方法：其更完整(完全，complete)并且将提供稳定性与工艺性能之间的最适点。因此，本专利技术的一个目的是优化聚烯烃淤浆聚合方法。本专利技术的发现是，以上目的可通过如当前所要求保护的方法以及其优选实施方式而实现。根据第一方面，本专利技术提供用于确定用于在淤浆条件下合成聚烯烃的烯烃聚合反应器的一组的一个或多个操作条件的方法，其包括如下步骤：a1)将聚烯烃引入到一定体积的至少一种稀释剂中，所述稀释剂通过被驱动的搅拌器在第一温度T1下搅拌；b1)对于彼此不同的至少三个浓度C1、C2、和Cn，监测作为聚烯烃浓度的函数的被所述搅拌器所消耗的功率；c1)在彼此不同并且不同于T1的两个或更多个后续温度T2和Tn下重复步骤a1)和b1)；d1)由作为浓度的函数的被所述搅拌器所消耗的功率确定用于在所述烯烃聚合反应器中合成所述聚烯烃的该组的一个或多个操作条件。本专利技术将该反应器问题看作具有比现有技术高的复杂性水平的多维问题，因为温度与所述反应器中的固体含量耦合。本专利技术人已经发现，单独地分析温度是不完善的，尤其是对于淤浆环管反应器。根据第二方面，本专利技术提供用于确定用于在淤浆条件下合成聚烯烃的烯烃聚合反应器的一组的一个或多个操作条件的方法，其包括如下步骤：a2)将聚烯烃以第一聚烯烃浓度C1引入到一定体积的至少一种稀释剂中，所述稀释剂通过被驱动的搅拌器搅拌；b2)对于彼此不同的至少三个温度T1、T2、和Tn，监测作为温度的函数的被所述搅拌器所消耗的功率；c2)在彼此不同且不同于C1的两个或更多个后续聚烯烃浓度C2和Cn下重复步骤a2)和b2)；d2)由作为温度的函数的被所述搅拌器所消耗的功率确定用于在所述烯烃聚合反应器中合成所述聚烯烃的该组的一个或多个操作条件。根据第三方面，本专利技术提供用于以淤浆条件操作烯烃聚合反应器的方法，其包括如下步骤：i)接收之前按照根据本专利技术第一或第二方面的方法获得的烯烃聚合反应器的一组的一个或多个操作条件；和ii)以在步骤i)中获得的该组的一个或多个操作条件内的操作条件操作所述烯烃聚合反应器。从属和独立权利要求阐述本专利技术的具体且优选的特征。来自从属权利要求的特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于确定用于在淤浆条件下合成聚烯烃的烯烃聚合反应器的一组的一个或多个操作条件的方法，其包括如下步骤：a1)将聚烯烃引入到一定体积的至少一种稀释剂中，所述稀释剂通过被驱动的搅拌器在第一温度T1下搅拌；b1)对于彼此不同的至少三个浓度C1、C2、和Cn，监测作为聚烯烃浓度的函数的被所述搅拌器所消耗的功率；c1)在彼此不同并且不同于T1的两个或更多个后续温度T2和Tn下重复步骤a1)和b1)；d1)由作为浓度的函数的被所述搅拌器消耗的功率确定用于在所述烯烃聚合反应器中合成所述聚烯烃的该组的一个或多个稳定的操作条件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.17 EP 15200939.51.用于确定用于在淤浆条件下合成聚烯烃的烯烃聚合反应器的一组的一个或多个操作条件的方法，其包括如下步骤：a1)将聚烯烃引入到一定体积的至少一种稀释剂中，所述稀释剂通过被驱动的搅拌器在第一温度T1下搅拌；b1)对于彼此不同的至少三个浓度C1、C2、和Cn，监测作为聚烯烃浓度的函数的被所述搅拌器所消耗的功率；c1)在彼此不同并且不同于T1的两个或更多个后续温度T2和Tn下重复步骤a1)和b1)；d1)由作为浓度的函数的被所述搅拌器消耗的功率确定用于在所述烯烃聚合反应器中合成所述聚烯烃的该组的一个或多个稳定的操作条件。2.用于确定用于在淤浆条件下合成聚烯烃的烯烃聚合反应器的一组的一个或多个操作条件的方法，其包括如下步骤：a2)将聚烯烃以第一聚烯烃浓度C1引入到一定体积的至少一种稀释剂中，所述稀释剂通过被驱动的搅拌器搅拌；b2)对于彼此不同的至少三个温度T1、T2、和Tn，监测作为温度的函数的被所述搅拌器所消耗的功率；c2)在彼此不同且不同于C1的两个或更多个后续聚烯烃浓度C2和Cn下重复步骤a2)和b2)；d2)由作为温度的函数的被所述搅拌器所消耗的功率确定用于在所述烯烃聚合反应器中合成所述聚烯烃的该组的一个或多个操作条件。3.根据权利要求1或2任一项的方法，其中所述聚烯烃为由茂金属催化的聚烯烃。4.根据权利要求1-3任一项的方法，其中所述聚烯烃为由茂金属催化的聚乙烯。5.根据权利要求1-4任一项的方法，其中步骤a1)或a2)在不是主要的烯烃聚合反应器的容器(1)中进行。6.根据权利要求5的方法，其中容器(1)的温度是恒温控制的。7.根据权利要求1-6任一项的方法，其中将步骤b1)或b2)中获得的数据可视化为绘制在给定温度下作为浓度的函数的功率消耗的图或者绘制在给定浓度下作为温度的函数的功率消耗...

【专利技术属性】
技术研发人员：A费尔南德斯，
申请(专利权)人：道达尔研究技术弗吕公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE