α-烯烴的氣相聚合方法技術

本文揭示了一種對于α－烯烴在基本臥式的、急冷的攪拌床式反應器中進行聚合的先進控制方法。（*該技術在2013年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術概括地涉及α-烯烴在基本臥式的、急冷的攪拌床反應器中進行氣相連續聚合的方法，尤其涉及控制前面所說的方法來生產具有預定性質的固體聚合物。Shepard等人的美國專利3957448;Jezl等人的美國專利3965083;Jezl等人的美國專利3970611;Peter等人的美國專利3971768;Stasi的美國專利4021024;Jezl等人的美國專利4101289;Jezl等人的美國專利4129701;和Kreider等人的美國專利4640963揭示了在基本臥式的反應器中進行反應混合物中的至少一種α-烯烴單體的氣相聚合的一般方法的各種特例，其中所說的單體混合物含有第一種α-烯烴單體，如果出現共聚合，則還會有第二種α-烯烴單體。所揭示的一般方法包括在一反應器中于聚合溫度和壓力條件下，在氫和一種催化劑體系存在下進行聚合，該催化劑體系含有一種固體催化劑(含有第一種金屬)和一種助催化劑(含有第二種金屬);反應器中至少一部分聚合反應熱是通過容易揮發的急冷液體的蒸發冷卻而除去的，其中反應器包括基本臥式的反應器，在其大體圓形的橫截面上包括一中心設置的驅動軸，該軸縱向延伸貫穿所說的反應器，在該軸上附有許多相鄰設置的葉片，這些葉片可使反應器中所含顆粒狀均聚物或共聚物產品基本上不向前或向后運動。葉片在反應器內橫向延伸至距表面有一短的距離，反應器還包括用于驅動軸的驅動裝置;沿反應器頂部配置的一個或多個反應器廢氣出口;沿反應器底部設置的多個蒸汽再循環入口;沿反應器設置的一個或多個催化劑和助催化劑的加料入口，沿反應器頂部設置的多個急冷液體入口由此將急冷液體引入反應器;以及在反應器一端或兩端的顆粒聚合物產品的卸料出口。在以上所說基本臥式的、急冷的攪拌床反應器中進行α-烯烴的氣相聚合從而制備固體聚合物的過程中，非常希望控制聚合反應以便能提供具有預定和穩定性質的聚合物產品。另外在改變聚合條件的轉換期間會生產出大量不合格的聚合物產品，這些聚合條件的改變是指從生產具有一組性質的一種等級的聚合物所用的條件變為生產具有一組不同性質的另一種等級的相同聚合物所用的條件或是從生產均聚物所用的條件變為生產共聚物所用的聚合條件或反過來也是一樣。在前面所說的基本臥式的、急冷攪拌床聚合反應器單元的操作中，有許多導致不同情況的工藝變量，在這些情況中工藝改變了，產品性質也隨時間而變化。這些瞬態狀況中的一些是由操作者引發的而其它的則是方法固有的或是由超出該工藝操作者控制的情況所造成的。由操作者控制的那些情況是停機、啟動，生產率變化，和產品等級變化。產品等級的變化往往很復雜且消耗時間。異乎尋常的復雜性的主要原因是每個等級變化都需要基本上打亂工廠已有狀態的操作條件而加以確定。此外問題更嚴重的是在轉換過程中幾個操作變量可能同時改變。例如，某些變量，像反應器溫度、壓力和催化劑供料，控制反應速率，而其它變量，如氫和/或丙烯分壓，控制轉換速率以及最終聚合物的性質。等級的改變往往伴隨著成本負擔，這是由于在產品轉換過程中產生不合格的材料。因此，為了能用數量表示伴隨產品轉換的成本負擔，人們非常希望能開發一種該方法的數學模式。該方法模式的臨界應用是以先進的控制方法為其形式。該方法可用來直接求等級轉換時間的最小值并保持從一個產品轉換為另一產品的安全操作。人們還希望減少此轉換的時間間隔以及在此轉換時間間隔內所產生的不合格聚合物的數量。因此目前尚未揭示出在前面所說的基本臥式的、急冷的攪拌床式反應器中進行連續氣相聚合的控制方法。要實現對聚合方法的所需控制是非常困難的，這是因為需要有聚合反應器的停車時間以及包含在得到聚合物樣品和測量這些樣品性質中的時間。由于存在這一時間間隔，因此在測量從反應器中抽出的聚合物性質時反應器中所應用的聚合條件不一定等同于該聚合物樣品在反應器中被形成和/或從反應器抽出時反應器中所應用的聚合條件，在試圖基于測量熔體流動速率-或換句話說，根據ASTM測試方法D-1238-62T所測定的聚合物產品的熔體指數來控制聚合反應時尤其是這種情況。盡管對于大多數由α-烯烴制備的固體聚合物來說熔體流動速率或熔體指數是令人滿意的控制參數，然而在得到用于測量的聚合物樣品和測量該樣品的熔體指數所耗費的時間，結合前面所說的反應器停車時間嚴重妨礙著對聚合反應的精確控制。因此特別希望開發一種先進的直接控制方法用于α-烯烴在前面所說的基本臥式的、急冷的攪拌床式反應器中的連續氣相聚合，該方法是基于實時測量反應器中聚合條件的同時執行控制。這種控制方法已被揭示用于液相聚合反應器系統。例如，Smith等人的美國專利3356667揭示了一種方法和裝置用于控制α-烯烴液相聚合的反應條件以生產具有特定性質的固體聚合物。除了基本反應器系統外。所揭示的用于實施所揭示的方法的裝置包括向反應器系統加入催化劑和反應物料的裝置;從反應器系統抽出流出液產品流的裝置;從反應器系統除去反應熱的裝置;一種計算裝置用于制定表示反應混合物中已被生產的聚合物瞬時熔體指數的輸出控制信號，表示從反應器系統除去的流出液產品流中聚合物平均熔體指數的第二個輸出信號，表示反應器內反應混合物中氫的平均百分數的第三個輸出信號;以及提供輸出信號的裝置，該信號表示瞬時聚合物熔體指數以控制向反應器系統中加入氫的速率從而生產具有預定熔體指數的聚合物產品，該預定熔體指數聚合物基于反應區中預定的氫濃度。還揭示的是用于制定輸出信號的計算裝置(該信號表示聚合物生產速率)和用于控制的輔助裝置，該裝置根據所計算的生產速率控制催化劑加入到反應器的速率。Smith等人的美國專利3356667還揭示了在反應區中聚合物的瞬時熔體指數值和來自反應器流出液中聚合物的熔體指數值可從輸入的反應系統各種工藝量數據通過自動計算這些熔體指數值而加以確定。計算機輸入包括(1)所加單體中氫的濃率，(2)反應器系統中聚合物濃率(固體百分數)，(3)反應混合物的溫度，(4)單體至反應器的流動速率，和(5)對于延遲的時間校正因數。生產速率也被揭示作為一個有用的輸入信號。因此，氫加料速率的調整要根據加料過程中的氫分析來進行從而正確顯示出反應器里液相中氫的濃度。另外，可以得到表示反應器流出液中聚合物熔體指數的輸出信號和表示反應液體中氫的濃度的輸出信號。在以上所說美國專利3356667中揭示的控制系統使用一臺計算機作為其基本單元，該計算機適于接收表示加到反應器系統的丙烯的流動速率，所加丙烯中氫的濃度，反應器中反應液體的溫度，反應器中反應混合物中固體百分數(聚合物百分數)的輸入信號。表示丙烯流動速率的信號，表示氫的濃度的信號，表示反應器中反應含量溫度的信號，表示聚合物濃度(固體百分數)的信號，和表示生產速率的信號都被傳送到計算機。該計算機接收到來自第一級測量裝置的輸入信號并產生三個基本輸出信號，它們與下列工藝變量成線性比例(1)代表反應液相中氫的濃度的輸出信號;(2)表示在反應器的反應混合物中生產的現有聚合物瞬時熔體指數的輸出信號和(3)表示從反應器除去的流出液流中聚合物的積分熔體指數的輸出信號，計算機自動組合輸入信號并產生控制輸出信號，這些信號與瞬時熔體指數、反應液相中氫的濃度和反應流出液中聚合物的熔體指數成比例并且響應輸入信號。與在反應器內隨時被生產的聚合物的熔體指數(瞬時熔本文檔來自技高網...

【技術保護點】
含有第一種α－烯烴單體，如果發生共聚合還含有第二種α－烯烴單體的反應混合物中至少一種α－烯烴單體的氣相聚合方法，包括：在聚合溫度和壓力條件下并在有氫和催化劑體系存在下進行聚合，該催化劑體系包括含有第一種金屬的固體催化劑和含有第二種金屬的助催化劑，反應在至少一個反應器中進行，在每一此類反應器中至少一部分聚合反應熱被可揮發的急冷液體通過蒸發除去，該急冷液體含有液化的第一種單體，以及如果發生共聚合，第二種液體的單體，每個反應器都是基本臥式的基本為圓形截面的反應器，它包括中心設置的驅動軸，該軸沿縱向貫穿此反應器延伸，該軸上附著許多相鄰設置的葉片，這些葉片使該反應器中所含的顆粒聚合物產品基本上不向前或向后移動，并在該反應器內橫向延伸且伸出至距內表面有一小段距離；在每個此反應器中用于驅動軸的驅動裝置；沿每個此反應器頂部配置的一或多個反應器廢氣出口；沿每個此反應器底部配置的多個蒸汽再循環入口，用于再循環未反應的第一種單體，和如果發生共聚合，未反應的第二種單體；沿每個此反應器配置的一或多個催化劑加料入口；沿每個此反應器頂部配置的多個急冷液體入口，急冷液體由此被引入此反應器；在每個此反應器中在其一端或兩端為取出所說顆粒聚合物產品的裝置；其中要對聚合反應的特性加以控制，以便能使每個此反應器生產的顆粒聚合物產品具有預定的至少一個熔體流動速率的性能以及如果有的話第二種單體的重量百分數，對于每個反應器所應用的此控制方法包括：（ａ↓［１］）確定由此反應器抽出的顆粒聚合物的熔體流動速率與第一組參數之間的關系式，該參數包括急冷液體的引入速率和蒸汽再循環至此反應器每個區的引入速率，此反應器中的聚合熱，此反應器中急冷液體蒸發的潛熱，在此反應器中全部顆粒聚合物產品的總量以及前述在此反應器中的總量在該反應器中每一區的百分比，此反應器汽相中氫對第一種單體的摩爾比，該反應器汽相中第二種單體對第一種單體的摩爾比，引入至該反應器中的前述第二種金屬對第一種金屬的摩爾比，第一和第二種單體的分子量，如果發生共聚合共聚物生成中第一和第二種單體的相對反應性，以及在此反應器中的溫度和壓力；（ｂ↓［１］）監控第一組參數；（ｃ↓［１］）由（ｂ↓［１］）步驟監控的第一組參數和（ａ↓［１］）步驟的關系式計算出從該反應器抽出的聚合物的熔體流動速率；和（ｄ↓［１］）在最小和最大限制內調節至少一個反應器操作變量，從而將所計算的由此反應器抽出的聚合物的熔體流動速率調整到預定的設定點水平...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：阿爾貝托邦奇立，馬拉馬斯卡拉考茨瓦斯，
申請(專利權)人：BP股份有限公司北美股份有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]