改善气固烯烃聚合反应器的冷却能力的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过使流化气体分流并使一部分流化气体返回到反应器进入反应器的底部区域而另一部分流化气体直接进入在反应器的中间区域中的由悬浮在向上流动的流化气体物流中的至少一种烯烃的聚合物颗粒形成的致密相来改善气固烯烃聚合反应器的冷却能力的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改善气固烯烃聚合反应器的冷却能力的方法
本专利技术涉及改善气固烯烃聚合反应器的冷却能力的方法。
技术介绍
气固烯烃聚合反应器通常用于α-烯烃(如乙烯和丙烯)的聚合，因为它们在聚合物设计和各种催化剂体系的使用方面具有相对较高的灵活性。常见的气固烯烃聚合反应器的变体是流化床反应器。气固烯烃聚合反应器中放热聚合反应的最大挑战之一是反应器的冷却。向上移动通过致密相(在致密相中发生聚合反应并且聚合形成聚烯烃颗粒)的流化气体形成气泡，该气泡将聚烯烃粉末带入靠近流化气体出口的分离区域。为了防止过多的聚烯烃粉末被夹带到从反应器的顶部区域排出的流化气体物流中，必须限制流化气体物流的表观气体速度，但是这导致流化气体与聚烯烃粉末在致密相中的混合效率低下并减少热交换。US5,428,118公开了一种在气相反应器中使烯烃聚合的方法，其中将从反应器中取出的热流化气体通过气体或气体-固体的切向流重新引入到分离区域中。WO2017/025330A1公开了一种在气相反应器中使烯烃聚合的方法，其中将从反应器中取出的部分冷凝的流化气体的冷却物流重新引入分离区域。这两种现有技术的应用都没有涉及改善流化气体与聚烯烃粉末在致密相中的混合来导致热交换和冷却能力的改善。因此，本领域仍然需要提供一种改善气固烯烃聚合反应器的冷却能力的方法。
技术实现思路
专利技术概述本专利技术提供了一种改善气固烯烃聚合反应器的冷却能力的方法，所述反应器包括：顶部区域；中间区域，所述中间区域包括与所述顶部区域直接接触的顶端并且位于所述顶部区域下方，所述中间区域具有大致圆柱形的形状；和底部区域，所述底部区域与所述中间区域的底端直接接触并且位于所述中间区域的下方；所述方法包括以下步骤：a)将流化气体的第一物流引入到所述底部区域；b)在所述中间区域中在由悬浮在向上流动的流化气体物流中的烯烃单体的聚合物颗粒形成的致密相中，在聚合催化剂的存在下，使烯烃单体聚合；c)从所述顶部区域中取出包含流化气体的第二物流；d)将所述第二物流引入到冷却器中；e)从所述冷却器中取出冷却的第二物流；以及f)将所述冷却的第二物流分成冷却的第三物流和所述第一物流；在所述气固烯烃聚合反应器的中间区域中的致密相处，通过中间区域的进料区域中的一个或多个进料口引入所述冷却的第三物流。此外，本专利技术涉及根据前述权利要求中任一项所述的方法用于改善流化气体与烯烃单体的聚合物颗粒在气固烯烃聚合反应器的中间区中的致密相中的混合的用途。专利技术详述定义本文提到直径和等效直径。在非球形物体的情况下，等效直径表示与非球形物体具有相同体积或面积(在圆形的情况下)的球体或圆形的直径。应当理解，即使本文有时提到直径，所讨论的物体也不必是球形的，除非另外特别提及。如果是非球形物体(颗粒或横截面)，则表示等效直径。如本领域中众所周知的，表观气体速度表示空结构中气体的速度。因此，中间区域内的表观气体速度是气体的体积流速(以m3/s计)除以中间区域的横截面积(以m2计)，因此颗粒所占的面积被忽略了。流化气体是指包含单体以及最终的共聚单体、链转移剂和惰性组分的气体，它们在气固烯烃聚合反应器中形成向上流动的气体，并在其中悬浮有聚合物颗粒，例如在流化床反应器的流化床中。未反应的气体在反应器顶部收集、压缩、冷却并返回到反应器。如本领域技术人员所理解的，在循环期间流化气体的组成不是恒定的。反应性组分在反应器中消耗，然后在循环管线中添加它们以补偿损失。气固烯烃聚合反应器是用于将气态烯烃单体多相聚合成聚烯烃粉末颗粒的聚合反应器，其包括三个区域：在底部区域中，将流化气体引入反应器中；在通常具有大致圆柱形形状的中间区域中，流化气体中存在的烯烃单体被聚合以形成聚合物颗粒；在顶部区域中，从反应器取出流化气体。在某些类型的气固烯烃聚合反应器中，流化格栅(也称为分配板)将底部区域与中间区域分隔开。在某些类型的气固烯烃聚合反应器中，顶部区域形成分离或夹带区域，在该区域中，由于与中部区域相比其直径扩大，所以流化气体膨胀并且气体与聚烯烃粉末分离。致密相表示由于聚合物颗粒的形成而具有增加的堆积密度的在气固烯烃聚合反应器的中间区域内的区域。在某些类型的气固烯烃聚合反应器中，即流化床反应器中，致密相由流化床形成。“夹带的聚烯烃粉末”或“残留的颗粒”是指与在流化气体的第二物流中的流化气体一起从气固性烯烃聚合反应器的顶部区域中取出的聚烯烃颗粒。“循环气体管线”表示管线或管道系统，通过该管线或管道系统，流化气体的第二物流被重新引入到气固烯烃聚合反应器中作为流化气体得第一物流以及作为冷却的第三物流。“堆积密度”(或流化床聚合反应器的“床密度”)表示聚合物粉末的质量除以反应器的体积，不包括可选的分离区。在本专利技术中，将不同的物流测量为体积物流，从而这些物流的分流也表示为以v/v测量的体积分流。除非另有说明，否则温度差ΔT以℃为单位。除非另有说明，否则压力差ΔP以巴为单位。聚合根据本专利技术的方法聚合的烯烃单体通常是具有2至12个碳原子，优选2至10个碳原子的α-烯烃。优选地，烯烃单体是乙烯或丙烯，任选地与一种或多种其他具有2至8个碳原子的α-烯烃单体一起。特别优选地，本专利技术的方法用于使乙烯，任选地与选自具有4至8个碳原子的α-烯烃单体的一种或多种共聚单体聚合；或者用于使丙烯，任选地与选自乙烯和具有4至8个碳原子的α-烯烃单体的一种或多种共聚单体聚合。因此，聚合物材料优选选自具有2至12个碳原子，优选2至10个碳原子的α-烯烃单体单元的α-烯烃均聚物或共聚物。优选的是乙烯或丙烯的均聚物或共聚物。乙烯共聚物的共聚单体单元优选选自一种或多种选自具有4至8个碳原子的α-烯烃单体的共聚单体。丙烯共聚物的共聚单体单元优选选自一种或多种选自乙烯和具有4至8个碳原子的α-烯烃单体的共聚单体。在本专利技术的一个优选实施方式中，在根据本专利技术的方法中，由烯烃单体和任选的共聚单体聚合形成聚丙烯均聚物或共聚物。优选地，在该实施方式中，聚合在50-100℃的温度和15-25barg的压力下进行。优选地，对反应物的摩尔比进行如下调整：对于无规聚丙烯，C2/C3比为0-0.05mol/mol；对于嵌段聚丙烯，C2/C3摩尔比为0.2-0.7mol/mol。通常，在该实施方式中，将H2/C3摩尔比调节为0-0.05mol/mol。此外，在该实施方式中，优选将丙烯进料调节为20-40t/h，由此共聚单体进料为0-15t/h，氢气进料为1-10kg/h。在本专利技术的第二优选实施方式中，在根据本专利技术的方法中，由烯烃单体和任选的共聚单体聚合形成聚乙烯均聚物或共聚物。优选地，在该实施方式中，聚合在50-100℃的温度和15-25barg的压力下进行。优选地，对反应物的摩尔比进行如下调整：对于聚乙烯-1-丁烯共聚物，C4/C2比为0.1-0.8mol/mol；对于聚乙烯-1-己烯共聚物，C6/C2比为0-0.1mol/mol。通常，在该实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善气固烯烃聚合反应器的冷却能力的方法，所述反应器包括：/n-顶部区域；/n-中间区域，其包括与所述顶部区域直接接触的顶端并且位于所述顶部区域下方，所述中间区域具有大致圆柱形的形状；和/n-底部区域，其与所述中间区域的底端直接接触并且位于所述中间区域的下方；/n所述方法包括以下步骤：/na)将流化气体的第一物流引入到所述底部区域；/nb)在所述中间区域中在由悬浮在向上流动的流化气体物流中的烯烃单体的聚合物颗粒形成的致密相中，在聚合催化剂的存在下，使烯烃单体聚合；/nc)从所述顶部区域取出包含流化气体的第二物流；/nd)将所述第二物流引入到冷却器中；/ne)从所述冷却器中取出冷却的第二物流；以及/nf)将所述冷却的第二物流分成冷却的第三物流和所述第一物流；/ng)在所述气固烯烃聚合反应器的中间区域中的致密相处，通过中间区域的进料区域中的一个或多个进料口引入所述冷却的第三物流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171117 EP 17202389.71.一种改善气固烯烃聚合反应器的冷却能力的方法，所述反应器包括：
-顶部区域；
-中间区域，其包括与所述顶部区域直接接触的顶端并且位于所述顶部区域下方，所述中间区域具有大致圆柱形的形状；和
-底部区域，其与所述中间区域的底端直接接触并且位于所述中间区域的下方；
所述方法包括以下步骤：
a)将流化气体的第一物流引入到所述底部区域；
b)在所述中间区域中在由悬浮在向上流动的流化气体物流中的烯烃单体的聚合物颗粒形成的致密相中，在聚合催化剂的存在下，使烯烃单体聚合；
c)从所述顶部区域取出包含流化气体的第二物流；
d)将所述第二物流引入到冷却器中；
e)从所述冷却器中取出冷却的第二物流；以及
f)将所述冷却的第二物流分成冷却的第三物流和所述第一物流；
g)在所述气固烯烃聚合反应器的中间区域中的致密相处，通过中间区域的进料区域中的一个或多个进料口引入所述冷却的第三物流。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中间区域的进料区域位于在所述中间区域的顶端和总高度的50％之间的中间区域的表面上，而所述底端对应于中间区域总高度的0％，所述顶端对应于中间区域总高度的100％。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在聚合过程中致密相的最高温度和最低温度之差ΔT不高于10℃，优选不高于7℃，更优选不高于5℃，最优选不高于3℃。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过所述一个或多个进料口，将所述冷却的第三物流以5°至75°，优选10°至65°，最优选15°至60°的角引入到所述气固烯烃聚合反应器的中间区域中的致密相中，而引入角是介于以下之间的角
-引入到反应器后的冷却的第三物流的方向在投影平面上的投影，该投影平面在一个或多个进料口的位置并沿着大致圆柱形的中间区域的切平面与中间区域的大致圆柱形表面之间的相交线与切平面相交，而投影平面垂直于切平面，
-垂直线，该垂直线
o在所述一个或多个进料口的位置穿过所述中间区域的大致圆柱形表面，
o位于与所述投影平面平行的位置，并且
o垂直于切平面。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用于引入冷却的第三物流的进料口的数量在1至15，优选2至10，更优选2至5的范围内。

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【专利技术属性】
技术研发人员：甘特·威克特，埃里克简·普林森，克劳斯·耐福斯，埃尔内·埃洛瓦伊尼奥，瓦西里奥斯·卡内洛普洛斯，
申请(专利权)人：北欧化工股份公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT