專利名稱：一種氣相聚合反應裝置及烯烴聚合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣相聚合反應裝置及烯烴聚合方法。
背景技術(shù)：
采用氣相聚合工藝可以生產(chǎn)具有低熔點和/或高橡膠含量的丙烯聚合物，在開發(fā)高性能丙烯聚合物方面具有無可比擬的優(yōu)勢。在我國的丙烯聚合物生產(chǎn)裝置中，采用氣相聚合工藝的生產(chǎn)裝置占有很大的比重。對于一個成熟且穩(wěn)定的工業(yè)生產(chǎn)工藝而言，需要首先進行小試研究，然后進行中試研究，最后才能進行工業(yè)化生產(chǎn)。小試研究的主要目的在于對反應原料進行選擇，優(yōu)化反應條件，確定反應過程中是否存在潛在的不安全的因素，為中試研究以及工業(yè)化生產(chǎn)奠定扎實的理論基礎(chǔ)。一個好的小試研究能夠有效地縮短中試研究的時間，減少工業(yè)化生產(chǎn)過程中的試車次數(shù)。目前，丙烯聚合物的氣相聚合工藝的小試研究主要在1L、2L或5L的氣相聚合反應裝置內(nèi)進行。如圖I所示，所述氣相聚合反應裝置通常包括主反應器11、反應器蓋13、攪拌器4、進氣管道I、物料排出管道6、溫度檢測單元5和用于對所述主反應器11的內(nèi)腔進行冷卻或加熱的溫度調(diào)節(jié)單元3，所述主反應器11的頂部與所述反應器蓋13緊密連接，所述攪拌器4包括攪拌器軸12和與該攪拌器軸12固定連接或活動連接并位于所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的攪拌槳9，所述攪拌器軸12密封穿過所述反應器蓋13并延伸至所述主反應器11的外部，所述進氣管道I密封穿過所述反應器蓋13與所述主反應器11的內(nèi)腔連通，所述進氣管道I的下端口(即，位于所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的端口)一般與所述反應器蓋13的密封法蘭盤平齊(即，所述進氣管道I的下端口至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離等于所述主反應器11的內(nèi)腔的深度)，或者相對于所述反應器蓋13的密封法蘭盤，所述進氣管道I的位于所述氣相聚合反應裝置上的一端的端口僅有很小的突出(即，所述進氣管道I的下端口至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離與所述主反應器11的內(nèi)腔的深度的比值為小于I且大于O. 8)。采用上述氣相聚合反應裝置進行丙烯聚合物的小試研究時,存在通入氣相聚合反應裝置的主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物(包括單體和用作分子量調(diào)節(jié)劑的氫氣)的組成與聚合完成后從氣相聚合反應裝置的主反應器11的內(nèi)腔中排出的氣體混合物的組成具有較大的偏差，其結(jié)果是丙烯聚合物的組成相對于預先設計的組成具有較大的偏差，并且對于丙烯共聚物而言，共聚物的組成也嚴重偏離理論組成，進而很難為中試研究以及隨后的工業(yè)化生產(chǎn)提供真實而有效的指導數(shù)據(jù)。綜上，急需設計一種氣相聚合反應裝置，采用該氣相聚合反應裝置進行小試研究的過程中，作為反應原料的氣體混合物的組成基本保持不變或者僅有很小的變化，進而由小試研究獲得的數(shù)據(jù)能夠為中試研究以及隨后的工業(yè)化生產(chǎn)提供真實而有效的指導數(shù)據(jù)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種氣相聚合反應裝置，該氣相聚合反應裝置能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，在采用該氣相聚合反應裝置進行烯烴聚合物的小試研究時，通入氣相聚合反應裝置的主反應器內(nèi)的氣體混合物(包括単體和用作分子量調(diào)節(jié)劑的氫氣)的組成與聚合完成后從氣相聚合反應裝置的主反應器中排出的氣體混合物的組成基本相同，進而小試研究能夠為中試研究以及隨后的エ業(yè)化生產(chǎn)提供真實而有效的指導數(shù)據(jù)。本發(fā)明的發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，采用如圖I所示的現(xiàn)有技術(shù)的氣相聚合反應裝置進行小試研究時，通入主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物(包括単體和用作分子量調(diào)節(jié)劑的氫氣)的組成與聚合完成后從主反應器11的內(nèi)腔中排出的氣體混合物的組成具有較大的偏差的原因可能是現(xiàn)有技術(shù)進行小試研究的氣相聚合反應裝置只設置有進氣管道1，然而聚合過程中，在采用氫氣作為分子量調(diào)節(jié)劑時，由于鏈增長反應、鏈終止反應和鏈轉(zhuǎn)移反應之間的反應速率存在差別，使得一些反應物(如単體或氫氣)積累在主反應器的內(nèi)腔中，導致通入主反應器的內(nèi)腔的氣體混合物的組成與聚合完成后從主反應器的內(nèi)腔中排出的氣體混合物的組成具有較大的偏差，進而使得得到的聚合物的分子量嚴重偏離設計分子量；對于共聚物而言，由于不同的単體的活性不同，相對于活性較高的単體，活性較低的単體在主反應器的內(nèi)腔內(nèi)的濃度必然隨聚合時間的延長而逐漸提高(即，活性較低的単體 累積在主反應器的內(nèi)腔中)，進而使得得到的共聚物的組成嚴重偏離設計組成。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)如果在現(xiàn)有的氣相聚合反應裝置上再設置ー個排氣管道，能夠在聚合過程中，將未反應的過量的単體或氫氣從主反應器的內(nèi)腔中及時排出，避免未反應的單體或氫氣在主反應器的內(nèi)腔中累積，使主反應器內(nèi)的氣體的組成在聚合過程中基本保持不變，進而使得通入主反應器的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物(包括単體和用作分子量調(diào)節(jié)劑的氫氣)的組成與聚合完成后從主反應器的內(nèi)腔中排出的氣體混合物的組成基本相同。由此完成了本發(fā)明。本發(fā)明提供了ー種氣相聚合反應裝置，該氣相聚合反應裝置包括主反應器、反應器蓋、進氣管道和攪拌器，所述主反應器的頂部與所述反應器蓋密封連接，所述攪拌器包括攪拌器軸和與該攪拌器軸固定連接或活動連接并位于所述主反應器的內(nèi)腔內(nèi)的攪拌槳，所述攪拌器軸密封穿過所述反應器蓋并延伸至所述主反應器的外部，其中，該氣相聚合反應裝置還包括排氣管道，所述進氣管道和排氣管道各自密封穿過所述反應器蓋并與所述主反應器的內(nèi)腔連通。采用根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置進行烯烴聚合的小試研究，能夠在聚合過程中有效地避免未反應的單體或氫氣在氣相聚合反應裝置的主反應器的內(nèi)腔內(nèi)累積，確保聚合過程中主反應器的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成基本保持不變，使得通入氣相聚合反應裝置的主反應器的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成與聚合完成后從氣相聚合反應裝置的主反應器的內(nèi)腔中排出的氣體混合物的組成基本相同，進而能夠獲得真實有效的實驗數(shù)據(jù)，為后續(xù)的中試試驗和エ業(yè)化生產(chǎn)提供可靠的理論指導。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進ー步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。其中圖I為現(xiàn)有技術(shù)使用的氣相聚合反應裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的氣相聚合反應裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用干限制本發(fā)明。本發(fā)明提供了ー種氣相聚合反應裝置，如圖2所示，該氣相聚合反應裝置包括主反應器11、反應器蓋13、進氣管道I和攪拌器4，所述主反應器11的頂部與所述反應器蓋13密封連接，所述攪拌器4包括攪拌器軸12和與該攪拌器軸12固定連接或活動連接并位于所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的攪拌槳9，所述攪拌器軸12密封穿過所述反應器蓋13井延伸至所述主反應器11的外部，其中，該氣相聚合反應裝置還包括排氣管道2，所述進氣管道I和排氣管道2各自密封穿過所述反應器蓋13并與所述主反應器11的內(nèi)腔連通。根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置，所述主反應器11用于為聚合反應提供場所，可 以將聚合反應所需要的例如催化劑的試劑置于主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)。所述進氣管道I用于將作為反應物的氣體混合物送入主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)，以使所述氣體混合物與置于所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的例如催化劑等的試劑接觸，以進行聚合。所述排氣管道2用于在聚合過程中將主反應器11的內(nèi)腔與該主反應器11的外部連通，以將所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的部分氣體(未反應的單體和/或氫氣)排出，避免聚合過程中，活性不高的単體和/或氫氣在主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)累積，從而能夠確保聚合過程中，主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成基本保持不變。所述反應器蓋13用于密封所述主反應器11的內(nèi)腔，防止聚合過程中，外界氣體進入所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)，并避免所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體從所述主反應器11的內(nèi)腔中逸出。所述攪拌器4用于對置于所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的例如催化劑的試劑以及通過所述進氣管道I進入所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的反應氣體進行攪拌，從而使所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物能夠以更快的速度均勻地充滿主反應器11的內(nèi)腔，并使氣體混合物與所述例如催化劑的試劑的接觸更為充分。根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置由于設置了排氣管道，能夠在聚合反應過程中，將過量的活性不高的単體和/或氫氣及時從主反應器11的內(nèi)腔中排出，從而能夠確保聚合反應過程中，主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成保持不變或基本保持不變。在根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述進氣管道I的下端ロ(即，位于所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的端ロ)至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為H1，所述排氣管道2的下端ロ( S卩，位于所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的端ロ)至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為H2，且H1 < H2，這樣能夠確保由所述進氣管道I通入主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的反應氣體能夠更為充分地與催化劑接觸，進而能夠參與聚合，同時由所述排氣管道2排出的氣體主要為由反應區(qū)(即，所述主反應器11中具有催化劑的區(qū)域)逸出的未反應的過量的氣體。本發(fā)明中，在所述主反應器11的內(nèi)腔的底部為弧形時，所述進氣管道I的下端ロ至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離是指所述進氣管道I的下端ロ至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最低點的垂直距離；所述排氣管道2的下端ロ至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離是指所述排氣管道2的下端ロ至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最低點的垂直距離。
在根據(jù)本發(fā)明的ー種更為優(yōu)選的實施方式中，所述主反應器11的內(nèi)腔的深度為H，所述攪拌器軸12的下端至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為H3,O. 0025H 彡 H3 彡 O. 0125H, H3 < H1 < O. 5H,且 O. 5H 彡 H2 彡 H。本發(fā)明中，在所述主反應器11的內(nèi)腔的底部為弧形時，所述主反應器11的內(nèi)腔的深度是指所述主反應器11的內(nèi)腔的上沿至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最低點的垂直距離；所述攪拌器軸12的下端至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離是指所述攪拌器軸12的下端至所述主反應器11的內(nèi)腔的最低點的垂直距離。在根據(jù)本發(fā)明的一種進ー步優(yōu)選的實施方式中，H3 < H1彡O. 45H，且
O.7H 彡 H2 彡 Ho 根據(jù)本發(fā)明，所述排氣管道2的下端ロ至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距尚H2取優(yōu)選為H2 = Ho根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述排氣管道2的下端ロ至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離H2為H(即，H2 = H);且所述進氣管道I的下端ロ至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離H1滿足H3 < H1 ^ O. 25H。根據(jù)本發(fā)明，所述進氣管道I的下端ロ相對于所述攪拌器軸12的距離，以能夠確保所述進氣管道I以及所述進氣管道I的下端ロ不與攪拌槳9接觸為準。優(yōu)選地，所述進氣管道I的下端ロ至所述攪拌器軸12的最小距離為L1，所述攪拌器軸12至所述主反應器11的內(nèi)腔的側(cè)壁的最小距離為L2, L1與L2的比值為O. 4-0. 7。這樣能夠確保由所述進氣管道I通入所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的反應氣體能夠以更快的速度被攪拌器4所分散，進而更快且更均勻地充滿整個反應區(qū)域。更優(yōu)選地，L1與L2的比值為 O. 4-0. 65。本發(fā)明中，所述進氣管道I的下端ロ至所述攪拌器軸12的最小距離是指所述進氣管道I的下端ロ的中軸線至所述攪拌器軸12的中軸線的垂直距離；所述攪拌器軸12至所述主反應器11的內(nèi)嵌的側(cè)壁的最小距離是指所述攪拌器軸12的中軸線至所述主反應器11的內(nèi)腔的側(cè)壁的最小垂直距離。在根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述進氣管道I的下端ロ至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離H1滿足H3 < H1 < O. 25H，且所述進氣管道I的下端ロ至所述攪拌器軸12的最小距離為L1，所述攪拌器軸12至所述主反應器11的內(nèi)腔的側(cè)壁的最小距離為L2, L1與L2的比值為O. 4-0. 7。即，所述進氣管道I的位于所述主反應器11內(nèi)的一端的端ロ優(yōu)選位于所述攪拌器4的攪拌槳9附近，這樣能夠在最短的時間內(nèi)使得由所述進氣管道I通入所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物更均勻地充滿整個反應區(qū)域。本發(fā)明中，對于所述排氣管道2的下端ロ至攪拌器軸12的位置沒有特別限定，可以根據(jù)氣相聚合反應裝置的具體結(jié)構(gòu)進行適當?shù)倪x擇。優(yōu)選地，所述排氣管道2的下端ロ至所述攪拌器軸12的最小距離L3與L2的比值為O. 75-0. 95。更優(yōu)選地，所述排氣管道2的下端ロ至所述攪拌器軸12的最小距離L3與L2的比值為O. 79-0. 92。本發(fā)明中，所述排氣管道2的下端ロ至所述攪拌器軸12的最小距離是指所述排氣管道2的下端ロ的中軸線至所述攪拌器軸12的中軸線的垂直距離。在本發(fā)明的一種最優(yōu)選的實施方式中，所述排氣管道2的下端ロ至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離H2為H(即，H2 = H);且所述進氣管道I的下端ロ至所述主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離H1滿足H3 < H1 ^ O. 25H，所述攪拌器軸12至所述主反應器11的內(nèi)腔的側(cè)壁的最小距離為L2, L1與L2的比值為O. 4-0. 7，所述排氣管道2的下端ロ至所述攪拌器軸12的最小距離L3與L2的比值為O. 75-0. 95。根據(jù)本發(fā)明，所述進氣管道I的內(nèi)徑D1與所述排氣管道2的內(nèi)徑D2可以根據(jù)具體的應用場合進行適當?shù)倪x擇。優(yōu)選地，所述進氣管道I的內(nèi)徑D1與所述排氣管道2的內(nèi)徑D2的比值D1ZiD2 = O. 5-1. 5。更優(yōu)選地，所述進氣管道I的內(nèi)徑D1與所述排氣管道2的內(nèi)徑D2 的比值 D1ZiD2 = O. 75-1。根據(jù)本發(fā)明，所述進氣管道I和排氣管道2的材質(zhì)可以根據(jù)所述氣相聚合反應器的應用場合進行適當?shù)倪x擇，以使所述進氣管道I和排氣管道2不發(fā)生腐蝕，并且不會與反 應物或反應產(chǎn)物發(fā)生化學相互作用為準。一般地，所述進氣管道I和所述排氣管道2分別由選自不銹鋼、聚四氟こ烯和超高分子量聚こ烯的材料制成。根據(jù)本發(fā)明，所述進氣管道I上還可以設置有閥門7，所述排氣管道2上還可以設置有閥門8，以在所述進氣管道I和排氣管道2上實現(xiàn)截止(即，連通或截斷)、止回(即，防止氣體逆向流動)和/或調(diào)節(jié)(即，調(diào)節(jié)氣體流量)的功能。所述進氣管道I和排氣管道2上的閥門7和閥門8可以為本領(lǐng)域常用的能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的閥門，例如所述閥門7和閥門8可以為二通調(diào)節(jié)閥。根據(jù)本發(fā)明，所述攪拌器4 一般包括攪拌器軸12和攪拌槳9，所述攪拌槳9與所述攪拌器軸12的位于所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的一端固定連接或活動連接。可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的各種方法將攪拌槳9與攪拌器軸12固定連接在一起或活動連接在一起，例如可以通過焊接或粘接的方法將攪拌槳9與攪拌器軸12固定連接在一起；還可以通過活動銷接或活動鉸鏈連接將攪拌槳9與攪拌器軸12活動連接在一起。所述攪拌器軸12的另一端位于所述主反應器11的內(nèi)腔的外部，用干與驅(qū)動所述攪拌器軸12轉(zhuǎn)動的電機(未示出)相連。所述攪拌槳9可以為本領(lǐng)域常用的各種類型的攪拌槳，例如所述攪拌槳9可以為流動型攪拌槳、壓頭型攪拌槳和剪切型攪拌槳中的ー種。所述攪拌槳的形狀可以根據(jù)所述攪拌槳的具體類型進行具體的選擇，例如軸流式槳葉和徑流式槳葉。根據(jù)本發(fā)明，所述攪拌器軸12和攪拌槳9的材質(zhì)以不會與反應物和反應產(chǎn)物發(fā)生化學相互作用為準。一般地，所述攪拌器軸12和攪拌槳9可以分別由選自不銹鋼、聚四氟こ烯和超高分子量聚こ烯的材料制成。本發(fā)明對于所述主反應器11的內(nèi)腔的形狀和容積沒有特別限定，可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如，所述主反應器11的內(nèi)腔可以為圓柱體，且所述主反應器11的內(nèi)腔的底部可以為平面或者略帶有弧度；所述主反應器11的容積可以為1-10升，如I升、2升或5升。根據(jù)本發(fā)明，所述反應器蓋13與所述主反應器11的頂部之間可以采用本領(lǐng)域常用的各種能夠?qū)崿F(xiàn)密封連接的方式接合在一起。例如可以在所述反應器蓋13上設置密封圏，從而實現(xiàn)所述反應器蓋13與主反應器11的頂部的密封連接。所述密封圈的材質(zhì)可以為各種不與反應氣體和反應產(chǎn)物發(fā)生化學相互作用，并且在聚合條件下不發(fā)生化學反應的材料，例如硅橡膠。根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置還可以包括物料排出管道6，所述物料排出管道6的一端端ロ與所述主反應器11的內(nèi)腔的底部相連，并且所述物料排出管道6上設置有閥門10，以在聚合過程中將所述主反應器11的內(nèi)腔與外部斷開，在聚合完成后將位于所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的物料排出。所述物料排出管道6的內(nèi)徑以能夠?qū)⑽锪享樌懦?，不會發(fā)生堵塞為準。所述物料排出管道6的材質(zhì)可以為各種不與反應物和反應產(chǎn)物發(fā)生化學相互作用的材料。一般地，所述物料排出管道6可以由選自不銹鋼、聚四氟こ烯和超高分子量聚こ烯的材料制成。用于連接所述主反應器11的內(nèi)腔和物料排出管道6的閥門10用于在不需要排出物料時，使所述主反應器11的內(nèi)腔與物料排出管道6處于斷開的狀態(tài)(即，所述主反應器11的內(nèi)腔與物料排出管道6處于非連通的狀態(tài))。所述閥門10可以為本領(lǐng)域常用的各種能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的閥門，例如所述閥門可以為截斷閥。根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置還可以包括溫度檢測單元5，所述溫度檢測單元5用于檢測所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的溫度。所述溫度檢測單元5可以為本領(lǐng)域常用的能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的各種溫度檢測單元。例如所述溫度檢測單元5可以具有溫度傳感器。
所述溫度傳感器可以為本領(lǐng)域常用的接觸式溫度傳感器或非接觸式溫度傳感器。所述接觸式溫度傳感器的實例可以為但不限于雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓カ式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶，所述非接觸式溫度傳感器可以為但不限于光學高溫計、福射高溫計和比色溫度計。根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置還可以包括用于對所述主反應器11的內(nèi)腔進行冷卻和/或加熱的溫度調(diào)節(jié)單元3。所述溫度調(diào)節(jié)單元3用于實現(xiàn)在所述主反應器11的內(nèi)部溫度高于預定溫度吋，對所述主反應器11進行冷卻；在所述主反應器11的內(nèi)部溫度低于預定溫度吋，對所述主反應器11進行加熱。本發(fā)明對于所述溫度調(diào)節(jié)單元3沒有特別限定，可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如，所述溫度調(diào)節(jié)單元3可以為設置于所述主反應器11的外圍的能夠輸運加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)的液體輸送管道。所述加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)可以為本領(lǐng)域常用的各種流體介質(zhì)，例如水和/或各種油(如烴油、硅油)。根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置還可以包括電連接到所述溫度檢測單元5以及所述溫度調(diào)節(jié)單元3的溫度控制單元(未示出)，該溫度控制單元用于根據(jù)所述溫度檢測單元5所檢測到的溫度控制所述溫度調(diào)節(jié)單元3對所述主反應器11進行冷卻或加熱。根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置能夠有效地避免聚合過程中，活性不高的反應物在主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的累積，從而能夠確保聚合過程中反應混合氣體的組成基本保持不變。根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置特別適用于進行烯烴的聚合，特別是丙烯的均聚、或者こ烯、I-丁烯和異丁烯中的至少ー種與丙烯的共聚。由此，本發(fā)明還提供了ー種烯烴聚合方法，該方法包括在烯烴氣相聚合條件下，將一種或多種氣體烯烴通過所述進氣管道I送入所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)，與烯烴聚合催化劑體系在所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)接觸，以進行聚合，并在聚合過程中，通過所述排氣管道2將所述主反應器11的內(nèi)腔與所述主反應器11的外部連通。根據(jù)本發(fā)明的方法對于所述烯烴聚合條件沒有特別限定，可以為本領(lǐng)域的常規(guī)條件，例如溫度可以為40-100°C，優(yōu)選為55-75°C ;壓力可以為O. 4_5MPa，優(yōu)選為O. 6_2MPa。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述烯烴可以為本領(lǐng)域常規(guī)的各種能夠以氣相聚合方法進行聚合的烯烴。例如，所述烯烴可以為丙烯、こ烯、I-丁烯和異丁烯中的ー種或多種。優(yōu)選地，所述烯烴為丙烯；或者為こ烯、I-丁烯和異丁烯中的至少ー種以及丙烯。
根據(jù)本發(fā)明的烯烴聚合方法，所述ー種或多種氣體烯烴與所述烯烴聚合催化劑體系的接觸可以在氫氣的存在下進行，所述氫氣用作分子量調(diào)節(jié)劑以對得到的烯烴聚合物的分子量進行調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的烯烴聚合方法，所述氫氣通過所述進氣管道I而被送入所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)。以下結(jié)合實施例詳細說明本發(fā)明。以下實施例和對比例采用商購自安捷倫科技公司的型號為6890D氣相色譜分析儀，確定從所述主反應器中排出的氣體混合物的組成。實施例I 本實施例用于說明根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置和烯烴聚合方法。采用圖2所示的氣相聚合反應裝置進行丙烯與こ烯和I- 丁烯的共聚合。其中主反應器11的內(nèi)腔的容積為5升；進氣管道I的內(nèi)徑為6mm，排氣管道2的內(nèi)徑為8mm ；主反應器11的內(nèi)腔的深度為40cm，進氣管道I的下端ロ至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為5cm，排氣管道2的下端ロ至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為40cm，攪拌器軸12的下端至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為O. Icm ；攪拌器軸12至主反應器11的內(nèi)腔的側(cè)壁的最小距離L2為6. 3cm，進氣管道I的下端ロ至攪拌器軸12的最小距離L1為2. 5cm ；排氣管道2至攪拌器軸12的最小距離L3為5cm ；進氣管道I的上端ロ通過ー個五通接頭分別與こ烯管道、丙烯管道、I-丁烯管道和氫氣管道相連，こ烯、丙烯、I- 丁烯和氫氣的量使得進入所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的混合氣體中，こ烯、I-丁烯、丙烯和氫氣的摩爾比為10 18 71. 7 O. 3 ；分別向主反應器11中加入O. 015g齊格勒-納塔催化劑、環(huán)己基甲基ニ甲氧基硅烷和三こ基鋁，其中，所述齊格勒-納塔催化劑為商購自英力士公司的型號為CD的齊格勒納塔催化劑，所述齊格勒納塔催化劑中的鈦與環(huán)己基甲基ニ甲氧基硅烷中的硅的摩爾比為I 30，所述齊格勒-納塔催化劑中的鈦與三こ基鋁中的鋁的摩爾比為I : 300;向所述主反應器11的內(nèi)腔中以300mlV(g -h)的氣時空速連續(xù)通入上述混合氣體，以進行聚合；聚合溫度為70°C，聚合時間為30分鐘。聚合過程中，排氣管道2保持常開，且閥門7和閥門8為完全打開。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成,結(jié)果如表I所
/Jn ο對比例I采用與實施例I相同的方法進行聚合，不同的是，采用圖2的聚合裝置進行聚合時，排氣管道2保持常閉的狀態(tài)(S卩，在聚合過程中不排氣)。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成，結(jié)果如表I所示。實施例2本實施例用于說明根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置和烯烴聚合方法。采用與實施例I相同的方法進行聚合，不同的是，進入所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的混合氣體中不含有こ烯，且I-丁烯、丙烯和氫氣的摩爾比為8 91.7 O. 3，聚合時間為60分鐘，聚合過程中，排氣管道2保持常開。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成，結(jié)果如表I所示。對比例2采用與實施例2相同的方法進行聚合，不同的是，采用圖2的聚合裝置進行聚合時，排氣管道2保持常閉的狀態(tài)(S卩，在聚合過程中不排氣)。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成，結(jié)果如表I所示。實施例3本實施例用于說明根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置和烯烴聚合方法。采用與實施例I相同的方法進行聚合，不同的是，進入所述主 反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的混合氣體中不含有こ烯，且I-丁烯、丙烯和氫氣的摩爾比為20 79.7 O. 3，聚合時間為90分鐘，聚合過程中，排氣管道2保持常開。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成，結(jié)果如表I所示。對比例3采用與實施例3相同的方法進行聚合，不同的是，采用圖2的聚合裝置進行聚合時，排氣管道2保持常閉的狀態(tài)(S卩，在聚合過程中不排氣)。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成，結(jié)果如表I所示。實施例4本實施例用于說明根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置和烯烴聚合方法。采用與實施例I相同的方法進行聚合，不同的是，進氣管道I的內(nèi)徑為8mm，排氣管道2的內(nèi)徑為8mm ;進氣管道I的下端ロ至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為10cm，攪拌器軸12的下端至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為O. 5cm ;以及進入所述主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的混合氣體中，こ烯、I-丁烯、丙烯和氫氣的摩爾比為15 10 74. 7 O. 3，聚合時間為90分鐘，排氣管道2保持常開。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成，結(jié)果如表I所示。對比例4采用與實施例4相同的方法進行聚合，不同的是，采用圖2的聚合裝置進行聚合時，排氣管道2保持常閉的狀態(tài)(S卩，在聚合過程中不排氣)。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成，結(jié)果如表I所示。實施例5本實施例用于說明根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置和烯烴聚合方法。采用與實施例I相同的方法進行聚合，不同的是，圖2所示的氣相聚合反應裝置中，進氣管道I的下端ロ至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為4cm。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成,結(jié)果如表I所
/Jn ο實施例6本實施例用于說明根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置和烯烴聚合方法。采用與實施例I相同的方法進行聚合，不同的是，進氣管道I的下端ロ至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為12cm，排氣管道2的下端ロ至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為28cm。
聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成,結(jié)果如表I所
/Jn ο實施例7本實施例用于說明根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置和烯烴聚合方法。采用與實施例I相同的方法進行聚合，不同的是，進氣管道I的下端ロ至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為18cm，排氣管道2的下端ロ至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為20cm。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成,結(jié)果如表I所
/Jn ο
實施例8本實施例用于說明根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置和烯烴聚合方法。采用與實施例I相同的方法進行聚合，不同的是，進氣管道I的內(nèi)徑為12mm，排氣管道2的內(nèi)徑為8mm ;進氣管道I的下端ロ至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為10cm，排氣管道2的下端ロ至主反應器11的內(nèi)腔的底部的最小距離為38cm。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成,結(jié)果如表I所
/Jn ο實施例9本實施例用于說明根據(jù)本發(fā)明的氣相聚合反應裝置和烯烴聚合方法。采用與實施例I相同的方法進行聚合，不同的是，進氣管道I的內(nèi)徑為4mm，排氣管道2的內(nèi)徑為8mm ;進氣管道I的下端ロ至攪拌器軸12的最小距離L1為4cm，排氣管道2的下端ロ至攪拌器軸12的最小距離L3為5. 8cm。聚合完成后，取樣檢測主反應器11的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成，結(jié)果如表I所
/Jn ο表I
權(quán)利要求
1.一種氣相聚合反應裝置，該氣相聚合反應裝置包括主反應器(11)、反應器蓋(13)、進氣管道(I)和攪拌器(4)，所述主反應器(11)的頂部與所述反應器蓋(13)密封連接，所述攪拌器(4)包括攪拌器軸(12)和與該攪拌器軸(12)固定連接或活動連接并位于所述主反應器(11)的內(nèi)腔內(nèi)的攪拌槳(9)，所述攪拌器軸(12)密封穿過所述反應器蓋(13)并延伸至所述主反應器(11)的外部，其特征在于，該氣相聚合反應裝置還包括排氣管道(2)，所述進氣管道(I)和排氣管道(2)各自密封穿過所述反應器蓋(13)并與所述主反應器(11)的內(nèi)腔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣相聚合反應裝置，其中，所述進氣管道(I)的下端口至所述主反應器(11)的內(nèi)腔的底部的最小距離為H1，所述排氣管道(2)的下端口至所述主反應器(11)的內(nèi)腔的底部的最小距離為H2，且H1 < H2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣相聚合反應裝置，其中，所述主反應器(11)的內(nèi)腔的深度為H，所述攪拌器軸(12)的下端至所述主反應器(11)的內(nèi)腔的底部的最小距離為H3,O. 0025H 彡 H3 彡 O. 0125H, H3 < H1 < O. 5H,且 O. 5H 彡 H2 彡 H。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣相聚合反應裝置，其中，H3< H1 ^ O. 45H，且O. 7H彡H2彡H。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣相聚合反應裝置，其中，H3< H1 ^ O. 25H。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的氣相聚合反應裝置，其中，所述進氣管道(I)的下端口至所述攪拌器軸(12)的最小距離為L1，所述攪拌器軸(12)至所述主反應器(11)的內(nèi)腔的側(cè)壁的最小距離為L2, L1與L2的比值為O. 4-0. 7。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的氣相聚合反應裝置，其中，所述進氣管道(I)的內(nèi)徑D1與所述排氣管道(2)的內(nèi)徑D2的比值D1ZiD2為O. 5-1. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的氣相聚合反應裝置，其中，所述進氣管道(I)上設置有閥門(7)，排氣管道(2)上設置有閥門(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣相聚合反應裝置，其中，該氣相聚合反應裝置還包括物料排出管道￠)，所述物料排出管道(6)的一端端口與所述主反應器(11)的內(nèi)腔的底部相連，所述物料排出管道(6)上設置有閥門(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣相聚合反應裝置，其中，該氣相聚合反應裝置還包括溫度檢測單元(5)，用于檢測所述主反應器(11)的內(nèi)腔內(nèi)的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求I或10所述的氣相聚合反應裝置，其中，該氣相聚合反應裝置還包括用于對所述主反應器(11)的內(nèi)腔進行冷卻或加熱的溫度調(diào)節(jié)單元(3)。
12.—種烯烴氣相聚合方法，其特征在于，該方法使用權(quán)利要求1-11中任意一項所述的氣相聚合反應裝置來實現(xiàn)，該方法包括在烯烴氣相聚合條件下，將一種或多種氣體烯烴通過所述進氣管道(I)送入所述主反應器(11)的內(nèi)腔內(nèi)，與烯烴聚合催化劑體系在所述主反應器(11)的內(nèi)腔內(nèi)接觸，以進行聚合，并在聚合過程中，通過所述排氣管道(2)將所述主反應器(11)的內(nèi)腔與所述主反應器(11)的外部連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述一種或多種氣體烯烴與所述烯烴聚合催化劑體系的接觸在氫氣的存在下進行，通過所述進氣管道(I)將所述氫氣送入所述主反應器(11)的內(nèi)腔內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，所述烯烴為丙烯、乙烯、I-丁烯和異丁烯中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氣相聚合反應裝置，該氣相聚合反應裝置包括主反應器、反應器蓋、進氣管道、排氣管道和攪拌器，主反應器的頂部與反應器蓋密封連接，攪拌器包括攪拌器軸和與該攪拌器軸固定連接或活動連接并位于主反應器的內(nèi)腔內(nèi)的攪拌槳，攪拌器軸密封穿過所述反應器蓋并延伸至主反應器外，進氣管道和排氣管道各自密封穿過所述反應器蓋并與主反應器的內(nèi)腔連通。本發(fā)明還提供了一種使用本發(fā)明提供的氣相聚合反應裝置來實現(xiàn)的烯烴聚合方法。采用本發(fā)明的氣相聚合反應裝置進行烯烴聚合，能夠在聚合過程中避免未反應的單體或氫氣在主反應器的內(nèi)腔內(nèi)累積，確保聚合過程中主反應器的內(nèi)腔內(nèi)的氣體混合物的組成基本保持不變。
文檔編號C08F10/00GK102863561SQ20111019425
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者趙麗梅, 馬良興, 成衛(wèi)戍, 周和光, 趙喚群, 谷漢進, 陳青葵, 田正昕, 耿存, 曹桂玲, 張書清, 李衛(wèi)華, 張啟明, 李國 , 李昕, 趙春紅, 楊連永, 任寧, 王建軍, 李雪梅, 王興啟, 王春嶺, 劉紅妍, 馮麗麗, 李景清, 袁春海 申請人:中國石油化工股份有限公司