專利名稱：聚烯烴的制備裝置和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備聚烯烴的裝置和方法。
背景技術(shù)：
使用氣相聚合反應(yīng)器的聚烯烴的制備裝置通常具有使未反應(yīng)烯烴單體循環(huán)的循環(huán)管路，以將反應(yīng)器中的未反應(yīng)烯烴單體循環(huán)再利用。例
如，專利文獻(xiàn)1中記載了連續(xù)氣體流化床方法，該方法為從包含取自氣相聚合反應(yīng)器的未反應(yīng)烯烴單體的氣體中通過旋風(fēng)分離器分離聚烯烴等的微粉，使分離了微粉的氣體冷凝由此得到氣液混合物，將所得到的氣液混合物分離為氣體和液體，將分離的氣體再次返回氣相聚合反應(yīng)器底部，將分離的液體直接導(dǎo)入氣相聚合反應(yīng)器內(nèi)的流化床中。
另外，在專利文獻(xiàn)2中記載了氣相聚合方法，該方法為從包含取自氣相聚合反應(yīng)器的未反應(yīng)烯烴單體的氣體中分離聚烯烴粒子后，將使殘余的氣體冷凝而得到的烯烴單體純化之后返回氣相聚合反應(yīng)器，供給再次反應(yīng)。
專利文獻(xiàn)1
日本國公開特許公報[特開平10-81702號(1998年3月31日)]
專利文獻(xiàn)2
曰本國公開特許公報[特開2004-204028號(2004年7月22日)]

發(fā)明內(nèi)容
在聚烯烴的制備中，對于將未反應(yīng)烯烴單體以低成本方式高效率地再利用于聚烯烴的制備的技術(shù)，期望進(jìn)一步改良。
本發(fā)明的目的在于提供，在聚烯烴的制備中，能夠?qū)⑽捶磻?yīng)烯烴單體以低成本方式高效率地再利用的裝置和方法。
本發(fā)明的聚烯烴制備裝置的特征在于，具有至少1臺液相聚合反應(yīng)器，在該各液相聚合反應(yīng)器中將烯烴單體進(jìn)行液相聚合；至少l臺氣相
含有烯烴單體的氣體冷凝而形成含有該烯烴單體的液體的冷凝器；上述至少1臺的液相聚合反應(yīng)器中的1臺與上述至少1臺的氣相聚合反應(yīng)器中的1臺通過第一物質(zhì)輸送管路連接，上述冷凝器與上述至少1臺的氣相聚合反應(yīng)器中的1臺通過第二物質(zhì)輸送管路連接，另外與上述至少1臺的液相聚合反應(yīng)器中的1臺通過第三物質(zhì)輸送管路連接。
本發(fā)明的聚烯烴的制備方法為使用上述裝置進(jìn)行的聚烯烴制備方
法，該方法包括在上述至少1臺的各液相聚合反應(yīng)器中，將烯烴單體進(jìn)行液相聚合，生成含有聚烯烴的漿料(slurry)的液相聚合工序；從與
通過:第一物質(zhì)輸送管路輸送到與i第一物^輸送管路i接的氣相聚合反應(yīng)器的輸送工序；和在上述至少1臺的各氣相聚合反應(yīng)器中，將烯烴單體進(jìn)行氣相聚合，生成聚烯烴的氣相聚合工序，該方法的特征在于，將含有從與上述冷凝器連接的氣相聚合反應(yīng)器中排出的烯烴單體的氣體導(dǎo)入到上述冷凝器中，在該冷凝器中，使該氣體部分或者完全冷凝生成含有上述烯烴單體的液體，將生成的該液體供給到與該冷凝器連接的液相聚合反應(yīng)器中，供給該液相聚合反應(yīng)器中的液相聚合。
另外，本發(fā)明的聚烯烴制備裝置的一個優(yōu)選方案，是上述至少1臺的液相聚合反應(yīng)器包括串聯(lián)連接的2臺以上的液相聚合反應(yīng)器。
本發(fā)明的聚烯烴制備裝置的另外一個優(yōu)選方案，是上述至少1臺的氣相聚合反應(yīng)器包括串聯(lián)連接的2臺以上的氣相聚合反應(yīng)器。
本發(fā)明的聚烯烴制備裝置的又一優(yōu)選方案，是上述冷凝器具有流動冷卻劑(冷媒)的熱交換器。
另外，本發(fā)明的聚烯烴制備裝置的又一優(yōu)選方案，是上述冷凝器具有將上述液體滯留量保持為 一 定量的機構(gòu)。
而且，本發(fā)明的聚烯烴制備裝置的又一優(yōu)選方案，是上述冷凝器通過第四物質(zhì)輸送管路與上述至少1臺的氣相聚合反應(yīng)器中的1臺連接。
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)臍庀嗑酆戏磻?yīng)器中排出的未反應(yīng)烯烴單體以低成本方式高效率地再利用于聚烯烴的制備。
本發(fā)明的其它目的、特征及優(yōu)點通過以下所示的記載充分體現(xiàn)。另外，本發(fā)明的優(yōu)點通過參照附圖的以下說明表明。


圖1為顯示本發(fā)明的一個實施方案的聚合裝置1的構(gòu)成的框圖。符號說明
1聚合裝置
2液相聚合反應(yīng)器
3氣相聚合反應(yīng)器
4冷凝器
5粒子分離器
6催化劑供給管路
7單體供給管路
8漿料輸送管路
9輸送管路
10循環(huán)氣體管路
11液化單體輸送管路
12第一循環(huán)氣體冷卻熱交換器
13第二循環(huán)氣體冷卻熱交換器
14壓縮機
15粒子再循環(huán)管路
16非液化單體輸送管路
具體實施例方式
對于本發(fā)明的一個實施方案的聚合裝置，參照圖l說明如下。圖1為顯示聚合裝置1的構(gòu)成的框圖。如圖1所示，聚合裝置1具有液相聚合反應(yīng)器2、氣相聚合反應(yīng)器3和冷凝器4。另外，在連接氣相聚合反應(yīng)器3和冷凝器4的第二物質(zhì)輸送管路中設(shè)置粒子分離器5。
向液相聚合反應(yīng)器2中，通過催化劑供給管路6供給用于液相聚合的催化劑、和通過單體供給管路7供給液態(tài)烯烴單體。供給液相聚合反應(yīng)器2的烯烴單體進(jìn)行液相聚合，得到含有聚烯烴粒子的漿料狀生成物(漿料生成物)
在此，作為供給液相聚合反應(yīng)器2的催化劑，例如可以使用用于烯烴聚合的公知聚合催化劑，可列舉齊格勒-納塔系催化劑(例如記載于日本特開昭57-63310號公報、日本特開昭58-83006號公寺艮、日本特開昭61-78803號公報、日本特開平7-216017號公才艮、日本特開平10-212319號公報、日本特開昭62-158704號公報、日本特開平1卜92518號公報中)、金屬茂系催化劑(記載于日本特開平5-155930號公報、日本特開平9-143217號公報、曰本特開2002-293817號公報、日本特開2003-171412號公報、日本特表平8-511044號公報、日本特開2001-31720號公報中)。
作為齊格勒—納塔系催化劑，優(yōu)選使下述成分(a)、下述成分(b)和下述成分(c)接觸而成的催化劑。
成分(a):含有鈦、鎂和卣素的固體成分
成分(b):有機鋁化合物
成分(c):電子供給性化合物(電子供與性化合物)
作為含有鈦、鎂和卣素的固體成分(成分(a))，優(yōu)選使含有鎂原子、鈦原子和烴氧基的固體成分、卣化物、和電子供給體和/或卣化有機酸(有機酸八5^卜、')接觸而成的固體成分，其中更優(yōu)選含有鄰苯二甲酸酯作為電子供給體的固體成分。
作為有機鋁化合物(成分(b)),例如能夠列舉，三曱基鋁、三乙基鋁、三異丁基鋁等，優(yōu)選三乙基鋁。
作為電子供給性化合物(成分(c)),可列舉叔丁基-正丙基二曱氧基硅烷、二環(huán)戊基二曱氧基硅烷、環(huán)己基曱基二甲氧基硅烷、環(huán)己基乙基二曱氧基硅烷、二乙基氨基三乙氧基硅烷。
另外，作為供給液相聚合反應(yīng)器2的烯烴單體，能夠列舉碳原子數(shù)為2 12的ot-烯烴，例如能夠列舉乙烯、丙烯、丁烯等。
在液相聚合反應(yīng)器2中得到的漿料生成物，通過漿料輸送管路8向氣相聚合反應(yīng)器3中輸送。漿料輸送管路8相當(dāng)于本發(fā)明裝置的第一物質(zhì)輸送管路。通過單體供給管路7向氣相聚合反應(yīng)器3中供給含有烯烴單體的氣體。作為含有烯烴單體的氣體，可以使用含有不與烯烴單體聚合的乙烷、丙烷、氫氣、氮氣等的混合氣體。另外，將含有烯烴單體的混合氣體從氣體供給口 (未圖示)供給氣相聚合反應(yīng)器3，流經(jīng)氣相聚合反應(yīng)器3從氣體排出口 (未圖示)排出，也可以使排出的混合氣體經(jīng)過循環(huán)氣體管路IO循環(huán)再次供給氣相聚合反應(yīng)器3。另外，含有烯爛單體的混合氣體的一部分與生成的聚烯烴粒子一起由輸送管路9排出。
供給氣相聚合反應(yīng)器3的漿料生成物中，含有在液相聚合反應(yīng)器2中使用的催化劑、通過液相聚合得到的聚烯烴粒子和未反應(yīng)液體烯烴單化，與供給氣相聚合反應(yīng)器3的混合氣體中的烯烴單體一起供給氣相聚
合反應(yīng)，得到進(jìn)一步生長的聚烯烴粒子。
對于液相聚合反應(yīng)器2和氣相聚合反應(yīng)器3中的烯烴單體的聚合反應(yīng)，可分別采用現(xiàn)有公知的反應(yīng)條件進(jìn)行。特別是，在氣相聚合反應(yīng)器3中，在聚合催化劑存在條件下通過流化床使烯烴單體循環(huán)，由此能夠使烯烴單體連續(xù)聚合。作為氣相聚合催化劑，例如，使用與上述的供給液相聚合反應(yīng)器2的催化劑相同的催化劑。
在此，當(dāng)供給氣相聚合反應(yīng)器3的漿料生成物中的未反應(yīng)液體烯烴單體的含量過多時，由該未反應(yīng)液體烯烴單體氣化生成的烯烴單體氣體引起氣相聚合反應(yīng)器3中的氣壓變化。因此，有必要取出該氣體的一部分。在本發(fā)明的聚合裝置l中，將從氣相聚合反應(yīng)器3取出的該氣體中含有的烯烴單體在冷凝器4液化，將得到的液體返回液相聚合反應(yīng)器2，在液相聚合中再利用。即，在本發(fā)明的聚合裝置l中，由于將由反應(yīng)體系回收的烯烴單體在相同的反應(yīng)體系中再次利用，可以不用使回收的烯烴單體經(jīng)過利用特定的純化裝置的多個純化工序即可再次利用。由此，能夠?qū)⒂煞磻?yīng)體系回收的烯烴單體以低成本的方式高效率地再利用。
對由反應(yīng)體系回收的烯烴單體的再利用進(jìn)行說明。首先，將含有由氣相聚合反應(yīng)器3排出的聚烯烴粒子、催化劑和未反應(yīng)烯烴單體的混合氣體通過循環(huán)氣體管路10向粒子分離器5中輸送。在粒子分離器5中，將該混合氣體中含有的聚烯烴粒子和催化劑、與含有未反應(yīng)烯烴單體的氣體分離，聚烯烴粒子和催化劑的大部分被由混合氣體中去除。將分離的聚烯烴粒子通過粒子再循環(huán)管路15返回到氣相聚合反應(yīng)器3中，通過輸送管路9排出。粒子再循環(huán)管路15是將在粒子分離器5中分離的粒子向氣相聚合反應(yīng)器3中輸送的管路。
通過粒子分離器5去除聚烯烴粒子和催化劑的大部分的、含有未反應(yīng)烯烴單體的混合氣體通過循環(huán)氣體管路10。通過循環(huán)氣體管路10期間，通過第一循環(huán)氣體冷卻熱交換器12、壓縮機14,輸入冷凝器4。在該例子中，本發(fā)明裝置中的第二物質(zhì)輸送管路中包含上述循環(huán)氣體管路10、上述第一循環(huán)氣體冷卻熱交換器12和上述壓縮機14。供給冷凝器4的混合氣體冷凝而液化。將這樣得到的含有烯烴單體的液體通過液化單體輸送管路11向液相聚合反應(yīng)器2輸送，在液相聚合中再利用。在該例子中，本發(fā)明的裝置中的第三物質(zhì)輸送管路相當(dāng)于上述液化單體輸送管路11。冷凝器4優(yōu)選具有將上述液體滯留量保持為一定量的機構(gòu)。
如果將冷凝器4中的液體供給液相聚合反應(yīng)器2使冷凝器4內(nèi)的液體量保持一定，就能夠由冷凝器4向液相聚合反應(yīng)器2連續(xù)供給含有烯烴單體的液體。另外，對于含有在冷凝器4中未液化的未反應(yīng)烯烴單體的混合氣體(以下稱為"非液化單體，，)，可以返回氣相聚合反應(yīng)器3，在氣相聚合中再利用。為使非液化單體返回氣相聚合反應(yīng)器3，可將冷凝器4通過第四物質(zhì)輸送管路與氣相聚合反應(yīng)器3連接。另外，也可將非液化單體通過循環(huán)氣體管路10輸送到氣相聚合反應(yīng)器3中。而且，也可將非液化單體通過第二循環(huán)氣體冷卻熱交換器13返回氣相聚合反應(yīng)器3。在圖1中，以虛線表示的非液化單體輸送管路16相當(dāng)于第四物質(zhì)輸送管路。
另外，冷凝器4通常具有流動冷卻劑的熱交換器。在冷凝器4中，優(yōu)選通過含有未反應(yīng)烯烴單體的混合氣體與水等冷卻劑的熱交換，將未反應(yīng)烯烴單體冷卻至冷凝液化溫度，由此得到含有未反應(yīng)烯烴單體的液體。含有未反應(yīng)烯烴單體的混合氣體冷凝液化的溫度隨混合氣體的組成和壓力而變化，但通常將混合氣體冷卻至比由混合氣體的組成和壓力決定的露點低10 3(TC的溫度。
在圖1所示的本實施方案中，說明了分別具有1個液相聚合反應(yīng)器2、氣相聚合反應(yīng)器3和冷凝器4的構(gòu)成，但在其它實施方案中，本發(fā)明的裝置具有串聯(lián)連接的2臺以上的液相聚合反應(yīng)器。在該實施方案中，冷凝器可連接于任意1臺液相聚合反應(yīng)器，也可連接于2臺以上液相聚合反應(yīng)器。而且在又一個其它實施方案中，本發(fā)明的裝置具有串聯(lián)連接的2臺以上的氣相聚合反應(yīng)器。在該實施方案中，1臺氣相聚合反應(yīng)器可以具有冷凝器，2臺以上氣相聚合反應(yīng)器也可以分別具有冷凝器。另外，2臺以上氣相聚合反應(yīng)器可以與1臺共同的冷凝器連接。
使用上述本發(fā)明的裝置，能夠高效率制備聚烯烴。對于使用上述裝置進(jìn)行的聚烯烴的制備方法，包括在上述至少1臺的各液相聚合反應(yīng)器中，將烯烴單體液相聚合，生成含有聚烯烴的漿料的液相聚合工序；從與上述第一物質(zhì)輸送管路連接的液相聚合反應(yīng)器中將含有聚烯烴的漿料通過該第一物質(zhì)輸送管路輸送到與該第一物質(zhì)輸送管路連接的氣相聚合反應(yīng)器的輸送工序；和在上述至少1臺的各液相聚合反應(yīng)器中，將連接的氣相聚合反應(yīng)器中排出的烯烴單體的氣體導(dǎo)入到上述冷凝器中，
體，將l成的該液體供給;'j與i冷凝器連接的液相聚合反應(yīng)器中，供給在該液相聚合反應(yīng)器中的液相聚合。
將由氣相聚合反應(yīng)器3排出的在粒子分離器5中去除大部分催化劑和聚丙烯粒子的混合氣體的一部分導(dǎo)入冷凝器4中。在冷凝器4中將混合氣體由80。C冷卻至45°C。結(jié)果，導(dǎo)入到冷凝器的混合氣體的62wt%被液化。液化的混合氣體可以直接導(dǎo)入液相聚合反應(yīng)器2中供給液相聚合。未液化殘留的38\\1%混合氣體被循環(huán)氣體管3各10回收，導(dǎo)入氣相聚合反應(yīng)器3中供給氣相聚合。
這樣，通過將混合氣體的一部分液化，在液相聚合反應(yīng)器2中再利用，在氣相聚合反應(yīng)器3中丙烯能夠沒有剩余地進(jìn)行聚合反應(yīng)。
[比4交例〗
將由氣相聚合反應(yīng)器3排出的在粒子分離器5中去除大部分催化劑和聚丙烯粒子的混合氣體不輸入冷凝器而通過循環(huán)氣體管路10返回氣相聚合反應(yīng)器3進(jìn)行聚合反應(yīng)。結(jié)果，在氣相聚合反應(yīng)器3中產(chǎn)生剩余的丙烯，為了再利用需要純化工序。
本發(fā)明不限于上述的實施方案，可以在權(quán)利要求表示的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。即，對于將在權(quán)利要求表示的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)變更的技術(shù)手段組合而得到的實施方案也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
產(chǎn)業(yè)實用性
使用本發(fā)明的裝置，能夠?qū)⒂蓺庀嗑酆戏磻?yīng)器排出的未反應(yīng)烯烴單體以低成本方式高效率地再利用而制備聚烯烴。因此，本發(fā)明的裝置優(yōu)選利用于由組合液相聚合和氣相聚合的多段聚合的聚烯烴制備方法，例如，可優(yōu)選利用于丙烯均聚物的制備方法、丙烯-乙烯嵌段共聚物、丙烯-乙烯無規(guī)共聚物或丙烯-乙烯-卜丁烯共聚物的制備方法。
發(fā)明的詳細(xì)說明項中的具體實施方案或?qū)嵤├K歸只是為使本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容清楚，不應(yīng)當(dāng)狹義地解釋為只限定為這樣的具體例，在本發(fā)明的主旨和以下記載的權(quán)利要求書范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更進(jìn)行實施。
10
權(quán)利要求
1.烯烴制備裝置，具有至少1臺液相聚合反應(yīng)器，在該各液相聚合反應(yīng)器中將烯烴單體進(jìn)行液相聚合；至少1臺氣相聚合反應(yīng)器，在該各氣相聚合反應(yīng)器中將烯烴單體進(jìn)行氣相聚合；和將含有烯烴單體的氣體冷凝形成含有該烯烴單體的液體的冷凝器；其特征在于，上述至少1臺液相聚合反應(yīng)器中的1臺與上述至少1臺氣相聚合反應(yīng)器中的1臺通過第一物質(zhì)輸送管路連接，上述冷凝器與上述至少1臺的氣相聚合反應(yīng)器中的1臺通過第二物質(zhì)輸送管路連接，另外與上述至少1臺的液相聚合反應(yīng)器中的1臺通過第三物質(zhì)輸送管路連接。
2. 權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，上述至少1臺液相聚合反 應(yīng)器包括串聯(lián)連接的2臺以上的液相聚合反應(yīng)器。
3. 權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，上述至少1臺氣相聚 合反應(yīng)器包括串聯(lián)連接的2臺以上的氣相聚合反應(yīng)器。
4. 權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，上述冷凝器具有流動冷卻 劑的熱交換器。
5. 權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，上述冷凝器具有將上述液 體的滯留量保持為 一 定量的機構(gòu)。
6. 權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，上述冷凝器通過第四物質(zhì) 輸送管路與上述至少1臺的氣相聚合反應(yīng)器中的1臺連接。
7. 聚烯烴制備方法，其是使用權(quán)利要求1所述的裝置進(jìn)行的，該方 法包括在上述至少1臺的各液相聚合反應(yīng)器中，將烯烴單體進(jìn)行液相聚合， 生成含有聚烯烴的漿料的液相聚合工序；烴的漿料通過該第一物質(zhì)輸送管路輸送到與該第一物質(zhì)輸送管路連接 的氣相聚合反應(yīng)器的輸送工序；和在上述至少1臺的各氣相聚合反應(yīng)器中，將烯烴單體進(jìn)行氣相聚合， 生成聚烯烴的氣相聚合工序，該方法的特征在于，將含有從與上述冷凝器連接的氣相聚合反應(yīng)器中排出的烯烴單體 的氣體導(dǎo)入到上述冷凝器中，在該冷凝器中，使該氣體部分或者完全冷 凝而生成含有上述烯烴單體的液體，將生成的該液體供給到與該冷凝器 連接的液相聚合反應(yīng)器中，供給該液相聚合反應(yīng)器中的液相聚合。
全文摘要
本發(fā)明涉及聚烯烴的制備裝置和制備方法。本發(fā)明的聚合裝置具有將烯烴單體進(jìn)行液相聚合的液相聚合反應(yīng)器，和將烯烴單體進(jìn)行氣相聚合的氣相聚合反應(yīng)器，和使由上述氣相聚合反應(yīng)器排出的未反應(yīng)烯烴單體冷凝并液化的冷凝器，進(jìn)一步具有將在上述冷凝器中形成的未反應(yīng)烯烴單體的液體由冷凝器向液相聚合反應(yīng)器供給的液化單體輸送管路。這樣回收的未反應(yīng)單體不經(jīng)純化等處理就可直接供給液相聚合，因此能夠以低成本的方式高效率地再利用未反應(yīng)烯烴單體。
文檔編號C08F2/34GK101671405SQ20091017312
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者木本一志 申請人:住友化學(xué)株式會社